Category Archives: materi kimia kelas X Semester 2

Reaksi Reduksi dan Oksidasi

Standard

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.

Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.

Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai “redoks” walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).

Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.

Dua bagian dalam sebuah reaksi redoks

Besi berkarat

Pembakaran terdiri dari reaksi redoks yang melibatkan radikal bebas

Daftar isi

Oksidator dan reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia “menerima” elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4, CrO3, Cr2O72−, OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia “mendonorkan” elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik[1][2], terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon.

Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

Contoh reaksi redoks

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:

 \mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} \longrightarrow 2\mathrm {HF}

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi

 \mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2\mathrm{H}^{+} + 2e^-

dan reaksi reduksi

 \mathrm{F}_{2} + 2e^- \longrightarrow 2\mathrm{F}^{-}

Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.

Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.

Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

\frac{\begin{array}{rcl}<br />
\mathrm{H}_{2} & \longrightarrow & 2\mathrm{H}^{+} + 2e^{-}\\<br />
\mathrm{F}_{2} + 2e^{-} & \longrightarrow & 2\mathrm{F}^{-}<br />
\end{array}}{\begin{array}{rcl}<br />
\mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} & \longrightarrow & 2\mathrm{H}^{+} + 2\mathrm{F}^{-}<br />
\end{array}}” /></dd>
</dl>
<p>Dan ion-ion akan bergabung membentuk <a title=hidrogen fluorida:

\mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2}\, \ \longrightarrow \ 2\mathrm{H}^{+} + 2\mathrm{F}^{-}\ \longrightarrow \ 2\mathrm{HF}

Reaksi penggantian

Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.

Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:

 \mathrm{Fe} + \mathrm{CuSO}_{4} \longrightarrow \mathrm{FeSO}_{4} + \mathrm{Cu}

Persamaan ion dari reaksi ini adalah:

\mathrm{Fe} + \mathrm{Cu}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + \mathrm{Cu}

Terlihat bahwa besi teroksidasi:

\mathrm{Fe} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + 2{e}^{-}

dan tembaga tereduksi:

\mathrm{Cu}^{2+} + 2{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu}

Contoh-contoh lainnya

  • Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)
\mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{3+} + {e}^{-}
H2O2 + 2 e → 2 OH

Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
2NO3 + 10e + 12 H+ → N2 + 6H2O
  • Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3

Reaksi redoks dalam industri

Proses utama pereduksi bijih logam untuk menghasilkan logam didiskusikan dalam artikel peleburan.

Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih.

Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia.

Reaksi redoks dalam biologi

Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan.

Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:
6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2

Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.

Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.

Siklus redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks.

Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalah herbisida parakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. [3]PDF (2.76 MiB)

Menyeimbangkan reaksi redoks

Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ion H+, ion OH-, H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.

Media asam

Pada media asam, ion H+ dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:

\mbox{Reaksi tidak seimbang: }\mbox{Mn}^{2+}(aq) + \mbox{NaBiO}_3(s)\rightarrow\mbox{Bi}^{3+}(aq) + \mbox{MnO}_4^{-}(aq)\,
\mbox{Oksidasi: }\mbox{4H}_2\mbox{O}(l)+\mbox{Mn}^{2+}(aq)\rightarrow\mbox{MnO}_4^{-}(aq) + \mbox{8H}^{+}(aq)+\mbox{5e}^{-}\,
\mbox{Reduksi: }\mbox{2e}^{-}+ \mbox{6H}^{+}(aq) + \mbox{BiO}_3^{-}(s)\rightarrow\mbox{Bi}^{3+}(aq) + \mbox{3H}_2\mbox{O}(l)\,

Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).

\mbox{8H}_2\mbox{O}(l)+\mbox{2Mn}^{2+}(aq)\rightarrow\mbox{2MnO}_4^{-}(aq) + \mbox{16H}^{+}(aq)+\mbox{10e}^{-}\,
\mbox{10e}^{-}+ \mbox{30H}^{+}(aq) + \mbox{5BiO}_3^{-}(s)\rightarrow\mbox{5Bi}^{3+}(aq) + \mbox{15H}_2\mbox{O}(l)\,

Reaksi diseimbangkan:

\mbox{14H}^{+}(aq) + \mbox{2Mn}^{2+}(aq)+ \mbox{5NaBiO}_3(s)\rightarrow\mbox{7H}_2\mbox{O}(l) + \mbox{2MnO}_4^{-}(aq)+\mbox{5Bi}^{3+}(aq)+\mbox{5Na}^{+}(aq)\,

Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:

\mbox{Reaksi tidak seimbang: }\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}+\mbox{O}_{2}\rightarrow\mbox{CO}_{2}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}\,
\mbox{Reduksi: }\mbox{4H}^{+} + \mbox{O}_{2}+ \mbox{4e}^{-}\rightarrow\mbox{2H}_{2}\mbox{O}\,
\mbox{Oksidasi: }\mbox{6H}_{2}\mbox{O}+\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{20e}^{-}+\mbox{20H}^{+}\,

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:

\mbox{20H}^{+}+\mbox{5O}_{2}+\mbox{20e}^{-}\rightarrow\mbox{10H}_{2}\mbox{O}\,
\mbox{6H}_{2}\mbox{O}+\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{20e}^{-}+\mbox{20H}^{+}\,

Persamaan diseimbangkan:

\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}+\mbox{5O}_{2}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{4H}_{2}\mbox{O}\,

Media basa

Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit:

\mbox{Reaksi takseimbang: }\mbox{KMnO}_{4}+\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_3+\mbox{H}_2\mbox{O}\rightarrow\mbox{MnO}_{2}+\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_{4}+\mbox{KOH}\,
\mbox{Reduksi: }\mbox{3e}^{-}+\mbox{2H}_{2}\mbox{O}+\mbox{MnO}_{4}^{-}\rightarrow\mbox{MnO}_{2}+\mbox{4OH}^{-}\,
\mbox{Oksidasi: }\mbox{2OH}^{-}+\mbox{SO}^{2-}_{3}\rightarrow\mbox{SO}^{2-}_{4}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}+\mbox{2e}^{-}\,

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:

\mbox{6e}^{-}+\mbox{4H}_{2}\mbox{O}+\mbox{2MnO}_{4}^{-}\rightarrow\mbox{2MnO}_{2}+\mbox{8OH}^{-}\,
\mbox{6OH}^{-}+\mbox{3SO}^{2-}_{3}\rightarrow\mbox{3SO}^{2-}_{4}+\mbox{3H}_{2}\mbox{O}+\mbox{6e}^{-}\,

Persamaan diseimbangkan:

\mbox{2KMnO}_{4}+\mbox{3Na}_{2}\mbox{SO}_3+\mbox{H}_2\mbox{O}\rightarrow\mbox{2MnO}_{2}+\mbox{3Na}_{2}\mbox{SO}_{4}+\mbox{2KOH}\,

Lihat pula

Referensi

  1. ^ Hudlický, Miloš (6 April 1996). Reductions in Organic Chemistry. Washington, D.C.: American Chemical Society. hlm. 429. ISBN 0-8412-3344-6.
  2. ^ Hudlický, Miloš (6 April 1990). Oxidations in Organic Chemistry. Washington, D.C.: American Chemical Society. hlm. 456. ISBN 0-8412-1780-7.
  3. ^ “gutier.doc”. Diakses pada 30 Juni 2008.

Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit

Standard

1. LARUTAN

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen atau sama. Jika anda melarutkan 2 sendok makan gula putih (pasir) ke dalam segelas air, maka Anda telah mendapatkan larutan gula. Terdapat 2 larutan yaitu; larutan Elektrolit dan Larutan Non-Elektrolit.

1.1 Larutan Elektrolit
Larutan elektrolit merupakan larutan yang dibentuk dari zat elektrolit. Sedangkan zat elektrolit itu sendiri merupakan zat-zat yang di dalam air terurai membentuk ion-ionnya. Zat elektrolit yang terurai sempurna di dalam air disebut Elektrolit Kuat dan larutan yang dibentuknya disebut Larutan Elektrolit Kuat. Zat elektrolit yang hanya terurai sebagian membentuk ion-ionnya di dalam air disebut Elektrolit Lemah dan larutan yang dibentuknya disebut Larutan Elektrolit Lemah.
1.2 Larutan Non-Elektrolit
Larutan non elektrolit merupakan larutan yang dibentuk dari zat non elektrolit. Sedangkan zat non elektrolit itu sendiri merupakan zat-zat yang di dalam air tidak terurai dalam bentuk ion-ionnya, tetapi terurai dalam bentuk molekuler.
1.3 Membedakan Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit
Larutan elektolit dan non elektrolit dapat dibedakan dengan jelas dari sifatnya yaitu penghantaran Listrik.
a). Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik.
Hal ini untuk pertama kalinya diterangkan oleh Svante August Arrhenius(1859-1927), seorang ilmuwan dari Swedia. Arrhenius menemukan bahwa zat elektrolit dalam air akan terurai menjadi partikel-partikel berupa atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Karena secara total larutan tidak bermuatan, maka jumlah muatan positif dalam larutan harus sama dengan muatan negatif.
Atom atau gugus atom yang bermuatan listrik itu dinamai ion. Ion yang bemuatan positif disebut kation, sedangkan ion yang bermuatan negatif disebut anion. Pembuktian sifat larutan elektrolit yang dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen. Zat-zat yang tergolong elektrolit yaitu asam, basa, dan garam.
Contoh larutan elektrolit kuat : HCl, HBr, HI, HNO3, dan lain-lain
Contoh larutan elektrolit lemah :CH3COOH, Al(OH)3 dan Na2CO3
b). Larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.
Adapun larutan non elektrolit terdiri atas zat-zat non elektrolit yang tidak dilarutkan ke dalam air tidak terurai menjadi ion ( tidak terionisasi ). Dalam larutan, mereka tetap berupa molekul yang tidak bermuatan listrik. Itulah sebabnya larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik. Pembuktian sifat larutan non elektrolit yang tidak dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen.
Contoh larutan non elektrolit : Larutan Gula (C12H22O11), Etanol (C2H5OH), Urea (CO(NH)2), Glukosa (C6H12O6), dan lain-lain

1.4 Kekuatan Elektrolit
Kekuatan suatu elektrolit ditandai dengan suatu besaran yang disebut derajat ionisasi (α)

Keterangan :
Elektrolit kuat memiliki harga α = 1, sebab semua zat yang dilarutkan terurai menjadi ion.
Elektrolit lemah memiliki harga α<1, sebab hanya sebagian yang terurai menjadi ion.
Adapun non elektrolit memiliki harga α = 0, sebab tidak ada yang terurai menjadi ion.

Elektrolit kuat : α = 1(terionisasi sempurna)
Elektrolit lemah : 0 < α < 1 (terionisasi sebagian)
Non Elektrolit : α = 0 (tidak terionisasi)

1.5 Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat

Larutan yang dapat memberikan lampu terang, gelembung gasnya banyak, maka laurtan ini merupakan elektrolit kuat. Umumnya elektrolit kuat adalah larutan garam. Dalam proses ionisasinya, elektrolit kuat menghasilkan banyak ion maka  = 1 (terurai senyawa), pada persamaan reaksi ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.

Perlu diketahui pula elektrolit kuat ada beberapa dari asam dan basa.
Contoh :
NaCl (aq)

KI (aq)

Ca(NO3)2(g) Na+(aq) + Cl-(aq)

K+(aq) + I-(aq)

Ca2+(aq) + NO3-(aq)

Di bawah ini diberikan kation dan anion yang dapat membentuk elektrolit kuat.
Kation : Na+, L+, K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, NH4+
Anion : Cl-, Br-, I-, SO42-, NO3-, ClO4-, HSO4-, CO32-, HCO32-

Cobalah Anda buatkan 5 macam garam lengkap dengan reaksi ionisasinya sesuai dengan kation dan anion pembentuknya seperti di bawah ini.
No. Kation dan Anion Rumus Senyawa Reaksi Kimia
1.
2.
3.
4.
5.
Mg2+Br-
Na+SO42-
Ca2+ClO4-
Ba2+NO32-
NH4+Cl-

Jawaban :
Mg2+
Br-
MgBr2
Mg2+ + 2Br-
Na+
SO42-
Na2SO4
2Na+ + SO42-
Ca2+
ClO4-
Ca(ClO4)4
Ca2+ + 2ClO4-
Ba2+
NO32-
Ba(NO3)2
Ba2+ + 2NO3-
NH4+
Cl-
NH4Cl
NH4+ + Cl-

1.6 Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah

Larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya maka larutan ini merupakan elekrtolit lemah. Daya hantarnya buruh dan memiliki á (derajat ionisasi) kecil, karena sedikit larutan yang terurai (terionisasi). Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya tidak semua molekul terurai (ionisasi tidak sempurna)
Contoh:
CH3COOH(aq)

NH4OH(g) CH3COO-(aq) + H+(aq)

NH4+(aq) + OH-(aq)

Di bawah ini diberikan beberapa larutaan elektrolit lemah, tuliskanlah reaksi ionisasinya.
a. H2S(aq)
b. H3PO4 (aq)
c. HF(g) d. HCOOH(aq)
e. HCN(aq)
Jawaban :
a. H2S(aq)

b. H3PO4 (aq)

c. HF(g)

d. HCOOH(aq)

e. HCN(aq) 2H+(aq) + S2-(aq)

3H+(aq) + PO43-(aq)

H+(aq) + F-(aq)

H+(aq) + HCOO+(aq)

H+(aq) + CN-(aq)

2. Cara Larutan Elektrolit Menghantarkan Arus Listrik

Pada tahun 1884, Svante Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit dalam air terdisosiasi ke dalam partikel-partikel bermuatan listrik positif dan negatif yang disebut ion (ion positif dan ion negatif) Jumlah muatan ion positif akan sama dengan jumlah muatan ion negatif, sehingga muatan ion-ion dalam larutan netral. Ion-ion inilah yang bertugas mengahantarkan arus listrik.

” Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion itulah yang menghantarkan arus listrik melalui larutan”.
Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit.
Larutan ini memberikan gejala berupa menyalanya lampu atau timbulnya gelembung gas dalam larutan.
Larutan elektrolit mengandung partikel-partikel yang bermuatan (kation dan anion). Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Michael Faraday, diketahui bahwa jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit akan terjadi proses elektrolisis yang menghasilkan gas. Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi. Contoh, pada laruutan HCl terjadi reaksi elektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen sebagai berikut.

HCl(aq)→ H+(aq) + Cl-(aq)
Reaksi reduksi : 2H+(aq) + 2e- → H2(g)
Reaksi oksidasi : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-
Larutan elektrolit terdiri dari larutan elektrolit kuat contohnya HCl, H2SO4, dan larutan elektrolit lemah contohnya CH3COOH, NH3, H2S.
Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar)

Zat elektrolit yang terurai dalam air menjadi ion-ion :
HaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (g) H+ (aq) + Cl- (aq)
H2SO4 (aq) 2H+ (aq) + SO4 2- (aq)
HaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)
CH3COOH (l) CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Zat non elektrolit yang tidak terurai menjadi ion-ion, tapi tetap berupa molekul
C2H5OH (l) C2H5OH (aq)
CO(NH2)2 (s) CO(NH2)2 (aq)
Reaksi peruraian disebut elektrolisis
Reaksi reduksi : pada katode, electron ditangkap oleh ion
Reaksi oksidasi : pada anode, ion akan melepaskan electron
Berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen
Reaksi oksidasi : reaksi pengikatan oksigen
Contoh : C6H1206 CO2 + 6H2O
3S + 2KClO3 2KCl + 3SO2
Reaksi Reduksi :Reaksi pelepasan oksigen
Contoh : Fe2O3 + 3CO 2Fe2 + 3CO2
CuO + H2 Cu + H2O

3. Hubungan Keelektrolitan dengan ikatan kimia
3.1 Senyawa Ion

Sebagai contoh dari kegiatan percobaan yang tergolong larutan elektrolit yang berikatan ion adalah garam dapur.

Dapatkah Anda membedakan daya hantar listrik untuk garam pada saat kristal, lelehan dan larutan?

Cobalah perhatikan uraian berikut.
NaCl adalah senyawa ion, jika dalam keadaan kristal sudah sebagai ion-ion, tetapi ion-ion itu terikat satu sama lain dengan rapat dan kuat, sehingga tidak bebas bergerak. Jadi dalam keadaan kristal (padatan) senyawa ion tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi jika garam yang berikatan ion tersebut dalam keadaan lelehan atau larutan, maka ion-ionnya akan bergerak bebas, sehingga dapat menghantarkan listrik.

Pada saat senyawa NaCl dilarutkan dalam air, ion-ion yang tersusun rapat dan terikat akan tertarik oleh molekul-molekul air dan air akan menyusup di sela-sela butir-butir ion tersebut (proses hidasi) yang akhirnya akan terlepas satu sama lain dan bergerak bebas dalam larutan.
Yang termasuk ke dalam senyawa ion adalah senyawa basa dan garam.
NaCl (s) + air Na+ (aq) + Cl-(aq)

Gambar 5. Proses pelarutan padatan kristal

3.2 Senyawa Kovalen

Senyawa kovalen terbagi menjadi senyawa kovalen non polar misalnya : F2, Cl2, Br2, I2, CH4 dan kovalen polar misalnya : HCl, HBr, HI, NH3.
Dari hasil percobaan, hanya senyawa yang berikatan kovalen polarlah yang dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimanakah hal ini dapat dijelaskan?

Kalau kita perhatikan, bahwa HCl merupakan senyawa kovalen di atom bersifat polar, pasangan elektron ikatan tertarik ke atom Cl yang lebih elektro negatif dibanding dengan atom H. Sehingga pada HCl, atom H lebih positif dan atom Cl lebih negatif.

Struktur lewis:

Reaksi ionisasi nya adalah sebagai berikut : HCL(aq) H+(aq) + Cl-(aq)
Jadi walaupun molekul HCl bukan senyawa ion, jika dilarutkan ke dalam air maka larutannya dapat menghantarkan arus listrik karena menghasilkan ion-ion yang bergerak bebas.
HCl(g) + H2O(l)

HCl(g)

HCl(g) H3O+(aq) + Cl-(aq)

H3O+ + Cl-(g)

H+(aq) + Cl-(aq)

Apakah HCl dalam keadaan murni dapat menghantarkan arus listrik? Karena HCl dalam keadaan murni berupa molekul-molekul tidak mengandung ion-ion, maka cairan HCl murni tidak dapat menghantarkan arus listrik.

4. Kesimpulan
Dari penjelasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa suatu larutan akan dapat menghantarkan listrik apabila lrutan tersebut memiliki ion-ion yang bergerak bebas, tapi apabila ion-ion berbentuk rapat dan kuat, sehingga tidak dapat bergerak bebas maka larutan tersebut tidak dapat menghantarkan listrik.

kimx07_4

Hidrokarbon

Standard

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.

Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH4. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C2H6. Propana memiliki tiga atom C (C3H8) dan seterusnya (CnH2·n+2).

Daftar isi

Tipe-tipe hidrokarbon

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:

  1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen. Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah CnH2n+2.[1] Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.[2]
  2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum CnH2n.[3] Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum CnH2n-2.[4]
  3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah CnH2n.[2]
  4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan (contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah (contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena, polipropilena dan polistirena).

Ciri-ciri umum

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap.

Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan diantara atom karbon bersifat non-polar.

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan “4-hidrogen” yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ.

Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.

Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.[5]

Hidrokarbon sederhana dan variasinya

Jumlah atom
karbon
Alkana(1 ikatan) Alkena(2 ikatan) Alkuna (3 ikatan) Sikloalkana Alkadiena
1 Metana Metena Metuna
2 Etana Etena (etilena) Etuna (asetilena)
3 Propana Propena (propilena) Propuna (metilasetilena) Siklopropana Propadiena (alena)
4 Butana Butena (butilena) Butuna Siklobutana Butadiena
5 Pentana Pentena Pentuna Siklopentana Pentadiena (piperylene)
6 Heksana Heksena Heksuna Sikloheksana Heksadiena
7 Heptana Heptena Heptuna Sikloheptana Heptadiena
8 Oktana Oktena Oktuna Siklooktana Oktadiena
9 Nonana Nonena Nonuna Siklononana Nonadiena
10 Dekana Dekena Dekuna Siklodekana Dekadiena

Penggunaan

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.[6]

Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.

Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.

Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap.

Pembakaran hidrokarbon

!Artikel utama untuk bagian ini adalah: Pembakaran

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar.[7] Energi hidrokarbon ini biasanya sering langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.

Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2 + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO) dan air:

2 CH4 + 3 O2 → 2CO + 4H2O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C3H8 + 5 O2 → 4 H2O + 3 CO2 + Energi
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → (n+1) H2O + n CO2 + Energi

Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.

 

Referensi

  1. ^ Silderberg, 623
  2. ^ a b Silderberg, 625
  3. ^ Silderberg, 628
  4. ^ Silderberg, 631
  5. ^ ‘Proof’ of methane lakes on Titan, BBC News, 4 January 2007
  6. ^ Dan Morgan, Lecture ENVIRO 100, University of Washington, 11/5/08
  7. ^ World Coal, Coal and Electricity, http://www.worldcoal.org/coal/uses-of-coal/coal-electricity/, retrieved 07/03/2012