modul 7 kimia inti dan radioaktif

MODUL 7
KIMIA INTI DAN RADIOAKTIF
Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom.
Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti
merupakan reaksi inti.
Dan radioaktivitas tidak dapat dilepaskan dalam
pembahasan kimia inti. Radioaktivitas adalah fenomena pemancaran partikel atau
radiasi elektromagnetik oleh inti yang tidak stabil secara spontan.
Semua unsur yang nomor atomnya diatas 83 adalah radioaktif. Radiasi yang
dipancarkan oleh bahan radioaktif dapat mendorong elektron-elektron bila sinar
ini menumbuk atom suatu benda, sehingga dihasilkan ion-ion. Kekuatan
mengionisasi tergantung dari jumlah ion yang dihasilkan dari jumlah ion yang
dihasilkan oleh sejumlah radiasi tertentu. Radioaktivitas suatu radioaktif berubah
selama peluruhan radioaktif, dimana peluruhan radioaktif terjadi pemancaran
partikel dasar secara spontan. Unsur/zat radioaktif adalah zat yang secara spontan
memancarkan sinar/radiasi. Sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif.
Sebagai contoh adalah polonium-210 meluruh spontan menjadi timbal-206
dengan memancarkan sebuah partikel α.
A.
Perkembangan Keradioaktifan
Gejala keradioaktifan pertama kali dikemukakan oleh Henry Becquerel
seorang ahli berkebangsaan Prancis pada tahun 1896. Setelah ditemukan sinar X
oleh W.C. Rontgen pada tahun 1895.
Pada tahun 1898 Piere Currie dan Marie Currie menemukan dua unsur
radioaktif yang lain yaitu radium (Ra) dan polonium (Po).
Sifat-sifat sinar radioaktif:
a. Mempengaruhi/merusak film.
b. Dapat mengionkan gas.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
1
c. Memiliki daya tembus besar.
d. Menyebabkan benda yang berlapis ZnS dapat berpendar
(berfluoresensi).
B.
Macam-macam Sinar Radioaktif
Unsur radioaktif secara spontan memancarkan radiasi, yang berupa partikel
atau
gelombang
elektromagnetik
(nonpartikel).
Jenis-jenis
radiasi
yang
dipancarkan unsur radioaktif adalah:
a. Sinar alfa (α)
– Simbol: 42α atau 42𝐻𝑒
– Penemu: E. Rutherford.
– Daya tembus kecil, daya ionisasi besar.
– Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.
b. Sinar beta (β)
– Simbol: −10β atau −10𝑒
– Penemu: E. Rutherford.
– Daya tembus lebih besar daripada sinar alfa.
– Daya ionisasi lebih kecil daripada sinar alfa.
– Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.
c. Sinar gama (γ)
– Simbol: 00γ
– Penemu: Paul Ulrich Villard.
– Daya tembus paling besar.
– Daya ionisasi paling kecil
– Tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.
– Merupakan gelombang elektromagnetik.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
2
Selain ketiga sinar tersebut diatas, radioaktif juga mempunyai partikelpartikel dasar radioaktif. Seperti ditunjukkan dalam tabel 7.1 Partikel dasar dalam
radioaktif.
Tabel 7.1 Partikel-partikel Dasar dalam Reaksi Inti
Nama
Notasi
Muatan
Massa
(sma)
atau 11H
1
1
Elektron
0
−1e
-1
0
Neutron
1
0n
0
1
Positron
0
+1e
+1
0
Proton
1
1P
Deutron
2
1H
atau 21D
+1
2
Triton
Sinar Alfa
3
3
1H atau 1T
4
4
2α atau 2He
+1
+2
3
4
0
−1β
-1
0
0
0γ
0
0
Sinar Beta
Sinar Gamma
C.
Struktur Inti
Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti
atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida.
Simbol Nuklida: 𝐴𝑍X
X = unsur radioaktif
A = nomor massa (jumlah p + n)
Z = nomor atom (jumlah p)
Contoh: 238
92U
proton = 92
neutron = (238 – 92) = 143
Macam-macam nuklida:
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
3
a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron
berbeda.
Contoh: 206
82 Pb dan
207
82 Pb
b. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi
jumlah proton berbeda.
Contoh: 146C dan
14
7N
c. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.
Contoh: 31H dan
D.
4
2
He
Kestabilan inti
Inti atom tersusun dari partikel proton dan neutron.
𝑛
Inti yang stabil apabila memiliki harga 𝑝 =1.
Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih
stabil dengan cara:
a. Inti yang terletak di atas pita kestabilan
𝑝
𝑛
> 1 stabil dengan cara:
1) Pemancaran sinar beta (elektron).
14
6C
14
6N
+ −10e
2) Pemancaran neutron (jarang terjadi).
5
2He
4
2He
+ 10n
b. Inti yang terletak di bawah pita kestabilan
𝑝
𝑛
< 1 stabil dengan cara:
1) Pemancaran positron.
11
6C
11
5B
+ −10e
2) Pemancaran proton (jarang terjadi).
209
16 S
208
15 Pb
+ 11P
c. Inti yang terletak di seberang pita kestabilan (Z > 83) stabil dengan
mengurangi massanya dengan cara:
memancarkan sinar α.
212
84 C
208
82 N
+ 42He
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
4
D.
Macam-macam reaksi inti
a. Reaksi peluruhan/desintegrasi adalah reaksi inti secara spontan memancarkan
sinar/partikel tertentu.
Contoh: 214
82 Pb
b. Reaksi
214
83
transmutasi
Bi + −10β
adalah
reaksi
penembakan
inti
dengan
partikel
menghasilkan nuklida baru yang bersifat radioaktif.
30
15 P
4
Contoh: 27
13 Al + 2α
+ 10n
c. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti yang besar menjadi dua nuklida yang
lebih kecil dan bersifat radioaktif. Produk dari reaksi fisi uranium, bervariasi,
menghasilkan atom-atom yang bermassa lebih kecil, seperti: Ba , Kr , Zr , Te ,
Sr , Cs , I , La dan Xe ,dengan massa atom sekitar 95 dan 135. Sedangkan,
produk dari reaksi fisi plutonium, mempunyai massa atom sekitar 100 dan
135.Rata-rata reaksi fisi pada Uranium-235 (U-235) dan Plutonium-239 (Pu239) yang disebabkan oleh neutron.
neutron+ U-235→(atom-atom yang lebih kecil) + 2.52 neutron + 180MeV
neutron + Pu-239 →(atom-atom yang lebih kecil) + 2.95 neutron + 200MeV
Beberapa contoh:
n + U-235→ Ba-144 +Kr-90+2n + 179.6 MeV
235
92U
+ 10n
139
56 Ba
94
+ 36
Kr + 3 10n
d. Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti yang kecil menjadi nuklida yang
lebih besar. Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses
saat dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan
melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan
bintang bersinar, dan bom Hidrogen meledak. Senjata nuklir adalah senjata
yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir.
Contoh: 21H + 31H
3
3
4
2He
+ 10n + energi
He + 3He→ 4He + 2 p + 12.9 MeV
He+T→4He+p+n+ 12.1 MeV
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
5
E.
Waktu Paro (paruh)
Waktu paro adalah waktu yang dibutuhkan unsur radioaktif untuk
mengalami peluruhan sampai menjadi 12 kali semula (masa atau aktivitas).
𝑇
Rumus: 𝑁𝑡 = 𝑁𝑜
1 𝑡1
2
2
Nt
= massa setelah peluruhan
N0
= massa mula-mula
T
= waktu peluruhan
1
t2
= waktu paro
atau
𝑙𝑛
𝑁𝑜
0,693
=
𝑇
𝑁𝑡
𝑡21
Contoh:
Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paro 4 jam. Jika semula tersimpan 16
gram unsur radioaktif, maka berapa massa zat yang tersisa setelah meluruh 1 hari?
F.
Deret Radioaktif
1) Deret uranium, dimulai dari 92U238 berakhir pada 82Pb206.
238
92U
206
82Pb
+ 8 2α4 + 6 -1β0
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
6
2) Deret thorium, dimulai dari 90Th232 berakhir pada 82Pb208.
232
90Th
208
+
82Pb
6 2α4 + 4 -1β0
3) Deret aktinium, dimulai dari 92U235 berakhir pada 82Pb207.
235
92U
G.
206
82Pb
+ 7 2α4 + 4 -1β0
Penggunaan radioisotop
Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut, sumber radiasi, dan sumber
energi.
a. Radioisotop digunakan sebagai perunut/pelacak karena perpindahannya dapat
diikuti berdasarkan radiasi yang dipancarkan.
Contoh:
1) Bidang kedokteran
– Isotop I-131: untuk diagnosis penyakit kelenjar gondok.
– Isotop Na-24: untuk mengetahui penyumbatan darah pada urat.
2) Bidang arkologi
Isotop C-14: untuk menentukan umur fosil.
3) Bidang pertanian
Isotop P-32: untuk mempelajari cara pemupukan yang tepat.
4) Bidang hidrologi
Isotop Na-24: untuk menentukan debit air dan mengetahui gerak lumpur pada
sungai.
5) Bidang biologi
Isotop C-14: untuk mempelajari peristiwa fotosintesis.
6) Bidang kimia
Isotop O-18: untuk mempelajari mekanisme reaksi esterifikasi.
b. Radioisotop digunakan sebagai sumber radiasi karena daya tembus radiasinya
serta akibat dari radiasi terhadap bahan yang dilalui.
Contoh:
1) Bidang kedokteran.
Isotop Co-60: untuk terapi penyakit kanker.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
7
2) Bidang pertanian
– Untuk memberantas hama.
– Untuk pembuatan bibit unggul.
3) Bidang industri
Untuk mengawetkan makanan/minuman dalam kaleng.
c. Radioisotop digunakan sebagai sumber energi.
Contoh:
untuk
PLTN
(Pembangkit
menggunakan reaksi fisi bahan bakar fosil
Listrik
Tenaga
Nuklir)
dengan
235
92U.
LATIHAN SOAL
1.
2.
Lengkapilah persamaan inti berikut:
a.
225
89Ac
221
87 Fr
+
b.
223
87 Fr
223
88 Ra
+
c.
127
52 Te
127
52 Te
+
Isotop tertentu mempunyai waktu paruh 3 tahun. Berapa dari 8 gram sampel
isotop yang tersisa sesudah 12 tahun?
3.
Hitunglah waktu yang diperlukan bagi sampel radioaktif untuk mengurangi
7/8 dari atom yang ada dalam isotop induk, jika waktu paruhnya 32 s!
4.
Lengkapi persamaan inti berikut ini:
a.
235
92U
b.
14
7N
+ 10n
+ 42α
140
56 Ba
?
?O
94
+ 36
U + ? 10n
+ 11H
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
8
MODUL 8
KINETIKA KIMIA
A.
Laju Reaksi
Kinetika kimia adalah ilmu yang mempelajari laju reaksi, atau seberapa
cepat proses reaksi berlangsung dalam waktu tertentu.Kinetika kimia menjelaskan
hubungan antara perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi
waktu.
Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi dari produk atau
reaktan terhadap waktu. Atau, Laju reaksi kimia adalah jumlah mol reaktan per
satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu.
Sebagai contoh, andaikan kita memiliki suatu reaksi antara dua senyawa A
dan B. Misalkan setidaknya salah satu mereka merupakan zat yang bisa diukur
konsentrasinya-misalnya, larutan atau dalam bentuk gas.
Untuk reaksi ini kita dapat mengukur laju reaksi dengan menyelidiki berapa cepat
konsentrasi, katakan A, berkurang per detik.
Contoh :
Pada suhu 45oC, senyawa AB terurai menjadi A dan B. Konsentrasi AB mulamula 0,6 mol/l, dan setelah 20 detik tinggal 0,4 mol/l. Tentukan laju rata-rata
reaksi selama 20 detik pertama!
Jawab :
AB
A+B
Δ[AB] = (0,4 – 0,6) mol/l = - 0,2 mol/l
Δt
= (30 – 0) s = 20 s
r
=−
∆ 𝐴𝐵
∆𝑡
0,2
= − 20 = 0,01 mol/l/s
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
9
Berdasarkan jumlah molekul yang bereaksi, reaksi terdiri atas :
1. Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi
Contoh : N2O5  N2O4 + ½ O2
2. Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi
Contoh : 2 HI  H2 + I2
3. Reaksi termolekular : ada 3 mol reaktan yang bereaksi
Contoh : 2 NO + O2  2NO2
Berdasarkan banyaknya fasa yang terlibat, reaksi terbagi menjadi :
1. Reaksi homogen : hanya terdapat satu fasa dalam reaksi (gas atau larutan)
2. Reaksi heterogen : terdapat lebih dari satu fasa dalam reaksi
B.
1.
Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Konsentrasi: molekul-molekul harus saling bertumbukan untuk bereaksi.
Semakin banyak molekul yang terlibat, kemungkinan terjadi tumbukan makin
besar, reaksi terjadi lebih cepat: laju ~frekuensi tumbukan ~ konsentrasi.
2.
Wujud fisik: molekul-molekul harus bercampur agar bereaksi.
Frekuensi tumbukan anta rmolekul bergantung pada wujud fisik reaktan.
Semakin besar luas permukaan per satuan volume reaktan, semakin banyak
kontak yang terjadi, reaksi akan makin cepat.
3.
Temperatur: molekul-molekul harus bertumbukan dengan energi yang
cukup agar bereaksi. Semakin tinggi temperatur, akan lebih banyak tumbukan
yang terjadi per satuan waktu karena meningkatkan energi tumbukan: laju ~
energy tumbukan ~ temperatur.
4.
Pengadukan/mekanik: mempermudah peristiwa tumbukan antar molekul
sehingga reaksi mudah terjadi.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
10
5.
Cahaya atau bentuk energi lainnya yang akan memudahkan tercapainya
energi pengaktifan untuk terjadinya reaksi.
6.
Katalis: adanya suatu zat yang ketika berinteraksi dengan reaktan akan
memberikan jalur baru yang energy pengaktifasiannya lebih rendah dari
semula, sehingga reaksi lebih cepat terjadi.
C.
Persamaan Laju Reaksi
Untuk reaksi umum:
aA + bB
cC + dD
Persamaan laju reaksinya adalah :
Laju reaksi = - 1/a d[A]/dt = - 1/b d[B]/dt = + 1/c d[C]/dt = 1/d d[D]/dt
Contoh :
Untuk reaksi: 2A + B
3C + 4 D
berlaku: - 1/2d[A]/dt = - d[B]/dt = +1/3 d[C]/dt = +1/4 d[D]/dt,
dimana tanda negatif menunjukkan pengurangan jumlah, sedangkan tanda +
menunjukkan peningkatan jumlah.
Hukum Laju dan Komponennya

Hukum laju menggambarkan hubungan antara laju sebagai fungsi konsentrasi
pereaksi, konsentrasi produk, dan temperatur.

Laju reaksi hanya bergantung pada konsentrasi pereaksi dan temperatur saja.

Pertama-tama kita pusatkan perhatian pada pengaruh konsentrasi pereaksi
terhadap laju reaksi pada temperatur tetap.

Untuk reaksi: aA + bB +….
m
cC + dD +….., maka hukum lajunya adalah:
n
laju = r = k[A] [B] ….

Nilai k adalah tetapan laju yang bersifat spesifik untuk reaksi tertentu dan
temperatur tertentu, ditentukan dari percobaan.

Nilai m dan n disebut orde reaksi yang ditentukan berdasarkan percobaan,
bukan dari persamaan reaksinya.

Beberapa contoh: NO(g) + O3(g)
NO2(g) + O2(g)
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
11
hukum laju secara percobaan diperoleh: r = k[NO][O3]. Dalam hal ini reaksi
berorde pertama terhadap konsentrasi NO maupun O3.

Reaksi: 2NO(g) + 2H2(g)
N2(g) + 2H2(g), memiliki hukum laju: r =
k[NO]2[H2], yaitu berorde dua terhadap konsentrasi NO dan berorde pertama
terhadap H2. Orde reaksi total = 2 + 1 = 3.
Contoh :
Reaksi F + G
H, mempunyai persaman laju reaksi
r = k [F]2[G]
a. Hitunglah orde reaksinya!
b. Bila konsentrasi F dan G keduanya diperbesar 3 kali semula, berapa kali
semulakah laju reaksinya?
Jawab:
a. Orde reaksi = 2 + 1 = 3
b. r1 = k [F]2[G]
r2 = k x [3F]2[3G]
= 27 k [F]2[G]
= 27 r1
D.
Orde Reaksi
Secara kuantitatif, kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi, yaitu
jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi.
1. Reaksi Orde Nol
Pada reaksi orde nol, kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi
reaktan. Persamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai :
-
dA
= k0
dt
A - A0 = - k0 . t
A = konsentrasi zat pada waktu t
A0 = konsentrasi zat mula – mula
Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
12
2. Reaksi Orde Satu
Pada reaksi prde satu, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi
reaktan. Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai :
-
dA
= k1 [A]
dt
-
dA
= k1 dt
[ A]
ln
[ A0]
= k1 (t – t0)
[ A]
Bila t = 0  A = A0
ln [A] = ln [A0] - k1 t
[A] = [A0] e-k1t
Tetapan laju (k1) dapat dihitung dari grafik ln [A] terhadap t, dengan –k1
sebagai gradiennya.
ln [A]0
ln [A]
gradien = -k1
t
Gambar 7.1. Grafik ln [A] terhadap t untuk reaksi orde satu
Cara menentukan orde reaksi :
Perhatikan contoh berikut, reaksi:
2NO2(g)
2NO(g) + O2(g)
diperoleh serangkaian data berikut:
Percobaan
1
2
3
Konsentrasi NO2
(mol/l)
0,1 x 10-2
0,3 x 10-2
0,6 x 10-2
Laju pembentukan NO
(mol/l/s)
2
18
72
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
13
Tentukan :
a.
persamaan laju reaksi
b.
konstanta laju reaksi
Jawab :
a.
Persamaan umum laju reaksi adalah: r = k [NO2]m.
Perhatikan perbandingan konsentrasi dengan perbandingan laju masingmasing percobaan. Lihat percobaan 2 dan 1,
Laju 2 = k [NO2]2m
Laju 1 = k [NO2]1m
18
= [0,3 x 10-2]m
2
= [0,1 x 10-2]m
9 = 3m
2 = m
Jadi, persamaan laju reaksinya r = k [NO2]2
b.
Sebagai contoh kita menggunakan percobaan 1
k =
r
[NO2]2
k =
2
[0,1 x 10-2]2
= 2 x 105 s-1
LATIHAN SOAL
1. Berikut data percobaan untuk reaksi:
A2 + 2C ---> 2AC
[A2] awal
[C] awal
Laju Reaksi
0,1
0,1
2 M/detik
0,1
0,2
8 M/detik
0,2
0,2
16 M/detik
Pertanyaan:
a.
Tentukan orde reaksi terhadap A2
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
14
b.
Tentukan orde reaksi terhadap C
c.
Tentukan persamaan laju reaksi
d.
Tentukan orde reaksi total
e.
Tentukan harga dan satuan tetapan jenis reaksi, k
f.
Tentukan laju reaksi jika konsentrasi A2 = 0,25 M, dan konsentrasi
C = 0,75M
2. Gas Nitrogen oksida dan gas bromida bereaksi pada 0oC menurut
Persamaan :
2NO + Br2 ---> 2 NOBr
Laju reaksi diikuti dengan mengukur pertambahan konsentrasi NOBr dan
diperoleh data sebagai berikut:
[NO] awal
[Br2] awal
Laju Reaksi
0,1
0,1
12 M/detik
0,1
0,2
24 M/detik
0,2
0,1
48 M/detik
0,3
0,1
108 M/detik
Pertanyaan:
a.
Tentukan orde reaksi terhadap NO
b.
Tentukan orde reaksi terhadap Br2
c.
Tentukan persamaan laju reaksi
d.
Tentukan orde reaksi total
e.
Tentukan harga dan satuan tetapan jenis reaksi, k
f.
Tentukan laju reaksi jika konsentrasi NO dan Br2 masing-masimg 0,4 M
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
15
MODUL 9
SENYAWA HIDROKARBON
A.
Senyawa Hidrokarbon
Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana.
Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun
dari atom hidrogen dan atom karbon. Berdasarkan susunan atom karbon dalam
molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa
alifatik dan senyawa siklik.
1.
Senyawa hidrokarbon alifatik
Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya
terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah
ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh
dan tidak jenuh.
a. Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi
ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.
b. Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat
ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan
alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna.
2.
Senyawa hidrokarbon siklik
Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya
melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini
terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik.
a. Senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai
tertutup. Contoh senyawa alisiklik:
Siklopropana
Siklobutana
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
16
b. Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang
membentuk rantai benzena. Contoh senyawa aromatik.
B.
Reaksi-reaksi Senyawa Hidrokarbon
Reaksi senyawa hidrokarbon pada umumnya merupakan pemutusan dan
pembentukan ikatan kovalen. Ada beberapa jenis reaksi senyawa hidrokarbon,
diantaranya yaitu reaksi substitusi, adisi,oksidasi dan eliminasi.
1.
Reaksi Subtitusi
Pada reaksi substitusi, atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu
molekul digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi substitusi umumnya
terjadi pada senyawa yang jenuh (semua ikatan karbon-karbon merupakan ikatan
tunggal), tetapi dengan kondisi tertentu dapat juga terjadi pada senyawa tak jenuh.
Contoh: Halogenasi hidrokarbon (penggantian atom H oleh halogen)
2.
Reaksi Adisi
Reaksi adisi terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua atau
rangkap tiga, senyawa alkena atau senyawa alkuna, termasuk ikatan rangkap
karbon dengan atom lain.
Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap
menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan
tunggal. Untuk alkena atau alkuna, bila jumlah atom H pada kedua atom C ikatan
rangkap berbeda, maka arah adisi ditentukan oleh kaidah Markovnikov, yaitu
atom H akan terikat pada atom karbon yang lebih banyak atom H-nya.
Contoh:
3.
Reaksi Eliminasi
Pada reaksi eliminasi, molekul senyawa berikatan tunggal berubah menjdi
senyawa berikatan rangkap dengan melepas molekul kecil. Sebagai contoh:
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
17
Eliminasi air (dehidrasi) dari alkohol. Apabila dipanaskan dengan asam sulfat
pekat pada suhu sekitar 1800C, alkohol dapat mengalami dehidrasi membentuk
alkena.
4.
Reaksi Oksidasi
Apabila senyawa alkana dibakar menggunakan oksigen, senyawa yang
dihasilkan ialah karbon dioksida dan air. Reaksi tersebut dikenal dengan reaksi
oksidasi atau pembakaran. Sebagai contoh:
C2H6 + 3,5 O2 -------------> 2CO2 + 3H2O
C.
Alkana, Alkena dan Alkuna
1.
Alkana (CnH2n+2)
Sifat umum:
-
Hidrokarbon jenuh (alkana rantai lurus dan siklo/cincin alkana)
-
Disebut golongan parafin : affinitas kecil (=sedikit gaya gabung)
-
Sukar bereaksi
-
C1 – C4 : pada t dan p normal adalah gas
-
C4 – C17 : pada t dan p normal adalah cair
-
> C18 : pada t dan p normal adalah padat
-
Titik didih makin tinggi : terhadap penambahan unsur C
-
Jumlah atom C sama : yang bercabang mempunyai TD rendah
-
Kelarutan : mudah larut dalam pelarut non polar
-
BJ naik dengan penambahan jumlah unsur C
-
Sumber utama gas alam dan petrolium
Struktur : CnH2n+2
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 (heksana)
sikloheksana
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
18
Tata nama:
Untuk nilai “n”
R
Nama
1
CH4
Metana
2
C2H6
Etana
3
C3H8
Propana
4
C4H10
Butana, dst.
Pembuatan alkana :

Hidrogenasi senyawa Alkena

Reduksi Alkil Halida

Reduksi metal dan asam
Penggunaan alkana :
ä
Metana : zat bakar, sintesis, dan carbon black (tinta,cat,semir,ban)
ä
Propana, Butana, Isobutana : zat bakar LPG (Liquified Petrolium Gases)
ä
Pentana, Heksana, Heptana : sebagai pelarut pada sintesis
2.
Alkena (CnH2n)
Sifat umum:
-
Hidrokarbon tak jenuh ikatan rangkap dua
-
Alkena = olefin (pembentuk minyak)
-
Sifat fisiologis lebih aktif (sbg obat tidur) : 2-metil-2-butena
-
Sifat sama dengan Alkana, tapi lebih reaktif
Struktur : CnH2n
CH3-CH2-CH=CH2 (1-butena)
Tata nama:
Untuk nilai “n”
R
Nama
2
C2H4
Etena
3
C3H6
Propena
4
C4H8
Butena, dst.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
19
Etena = etilena = CH2=CH2
-
Sifat-sifat : gas tak berwarna, dapat dibakar, bau yang khas, eksplosif
dalam udara (pada konsentrasi 3 – 34 %)
-
Terdapat dalam gas batu bara biasa pada proses “cracking”
-
Pembuatan : pengawahidratan etanaol
Penggunaan etena :
ä
Dapat digunakan sebagai obat bius (dicampur dengan O2)
ä
Untuk memasakkan buah-buahan
ä
Sintesis zat lain (gas alam, minyak bumi, etanol)
Pembuatan alkena :

Dehidrohalogenasi alkil halide

Dehidrasi alcohol

Dehalogenasi dihalida

Reduksi alkuna
3.
Alkuna (CnH2n-2)
Sifat umum:
-
Hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga
-
Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif
Struktur :
CnH2n-2
CH=CH (etuna/asetilen)
Etuna = asetilen => CH=CH
Pembuatan : CaC2 + H2O ------ C2H2 + Ca(OH)2
Sifat-sifat :

Suatu senyawaan endoterm, maka mudah meledak

Suatu gas, tak berwarna, baunya khas
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
20
Penggunaan etuna :
o
Pada pengelasan : dibakar dengan O2 memberi suhu yang tinggi
(+3000oC), dipakai untuk mengelas besi dan baja
o
Untuk penerangaan
o Untuk sintesis senyawa lain
Pembuatan alkuna


D.
Dehidrohalogenasi alkil halide
Reaksi metal asetilida dengan alkil halida primer
GUGUS FUNGSI
Gugus fungsi merupakan bagian aktif dari senyawa karbon yang
menentukan sifat-sifat senyawa karbon. Gugus fungsi tersebut berupa ikatan
karbon rangkap dua, ikatan karbon rangkap tiga, dan atom/ gugus atom. Meskipun
senyawa-senyawa karbon mempunyai unsur dasar sama yaitu karbon, tetapi sifatsifatnya jauh berbeda satu dengan yang lainnya. Perbedaan ini disebabkan oleh
gugus fungsi yang diikat berbeda.
Tabel 9.1 Beberapa Gugus Fungsi Senyawa Karbon.
No
Gugus
Deret
Rumus
Contoh
Nama
Rumus
Fungsi
homolog
Umum
Rumus
IUPAC
Molekul
Struktur
1.
-OH
alkanol
R-OH
CH3-
etanol
CnH2n+2O
2
-O-
alkoksi
R-O-R
CH2OH
metoksi
CnH2n+2O
CH3-O-
metana
alkana/eter
CH3
3
4
-CHO
-CO-
alkanal/al-
R-CHO
CH3-CO-
dehid
CH3
alkanon/ke R-CO-R
CH3-
ton
CH2CHO
propanal
CnH2nO
propanon
CnH2nO
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
21
5
-COOH asam
R-COOH
alkanoat
6
-COOR
alkyl
R-COOR
alkanoat
CH3-
asam
COOH
etanoat
CH3-
metil
COO-
etanoat
CnH2nO2
CnH2O2
CH3
ALKOHOL
1.
Rumus Umum
Senyawa alkohol atau alkanol dapat dikatakan senyawa alkana yang satu
atom H–nya diganti dengan gugus –OH (hidroksil). Sehingga seperti terlihat pada
tabel rumus umum senyawa alkohol adalah R–OH dimana R adalah gugus alkil.
Untuk itu rumus umum golongan senyawa alkohol juga dapat ditulis CnH2n+1–OH
Contoh :
Gugus alkil dan rumus molekul alkoholnya
Untuk Nilai “ n “
R
Rumus Molekul
Alkohol
1
CH3
CH3– OH
2
C2H5
C2H5– OH
3
C3H7
C3H7– OH
2.
Tata Nama
Penamaan senyawa alkohol prinsipnya ada dua cara yaitu :
1) Dengan aturan IUPAC yaitu menggunakan nama senyawa alkananya dengan
mengganti akiran “ ana “ dalam alkana menjadi “ anol “ dalam alkoholnya.
2) Dengan sistem Trivial yaitu dengan menyebutkan nama gugus alkilnya diikuti
kata alkohol.
Contoh :
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
22
Contoh penamaan alkohol
Rumus Molekul
Nama IUPAC
Nama Trivial
CH3– OH
Metanol
Metil alkohol
C2H5– OH
Etanol
Etil alkohol
C3H7– OH
Propanol
Propil alkohol
C4H9– OH
Butanol
Butil alkohol
ETER/ALKOKSI ALKANA
1.
Rumus Umum
Eter atau alkoksi alkana adalah golongan senyawa yang mempunyai dua
gugus alkyl yang terikat pada satu atom oksigen. Dengan demikian eter
mempunyai rumus umum :R–O–R dimana R adalah gugus alkil, boleh sama boleh
tidak.
Contoh :
CH3–CH2–O–CH2–CH3
R = R (eter homogen)
CH3–O–CH2–CH2–CH3 R-R(eter majemuk)
2.
Penamaan Eter
Ada dua cara penamaan senyawa-senyawa eter, yaitu :
1) Menurut IUPAC, eter diberi nama sesuai nama alkananya dengan awalan “
alkoksi “ dengan ketentuan sebagai berikut :
– rantai karbon terpendek yang mengikat gugus fungsi –O– ditetapkan sebagai
gugus fungsi alkoksinya.
– rantai karbon yang lebih panjang diberi nama sesuai senyawa alkananya
2) Menurut aturan trivial, penamaan eter sebagai berikut : menyebutkan nama
kedua gugus alkil yang mengapit gugus –O– kemudian diberi akiran eter.
Contoh :
Tata nama eter
Rumus Struktur Eter Nama IUPAC Nama Trivial
CH3–CH2–O–CH2–CH3
Etoksi etana/ Dietil eter / etil etil eter
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
23
CH3–O–CH2–CH2–CH3
Metoksi propana /Metil propil eter
CH3–CH2–O–CH2–CH2–CH3
Etoksi propana/ Etil propil eter
ALDEHIDA
Aldehid sebagai senyawa karbonil, gugus aldehid (gugus karbonil yang
mengikat atom hidrogen) selalunya dituliskan sebagai -CHO - dan tidak pernah
dituliskan sebagai COH. Oleh karena itu, penulisan rumus molekul aldehid
terkadang sulit dibedakan dengan alkohol. Misalnya etanal dituliskan sebagai
CH3CHO.
Penamaan aldehid didasarkan pada jumlah total atom karbon yang terdapat
dalam rantai terpanjang - termasuk atom karbon yang terdapat pada gugus
karbonil. Jika ada gugus samping yan terikat pada rantai terpanjang tersebut,
maka atom karbon pada gugus karbonil selalu dianggap sebagai atom karbon
nomor 1.
Contoh :
a) CH3–CHO
Etanal
b) CH3–CH2–CHO
Propanal
KETON / ALKANON
1.
Rumus Umum
Alkanon merupakan golongan senyawa karbon dengan gugus fungsi karbonil
(C=O). Gugus fungsi karbonil terletak di tengah, diapit dua buah alkil. Sehingga
alkanon mempunyai rumus umum sebagai berikut : R-CO-R
2. Tata Nama
Penamaan senyawa-senyawa alkanon atau keton juga ada dua cara yaitu :
1. Menurut IUPAC mengikuti nama alkanannya dengan mengganti akhiran “ana”
dalam alkana menjadi “ anon “ dalam alkanon.
2. Dengan cara Trivial yaitu dengan menyebutkan nama kedua gugus alkilnya,
kemudian diakhiri akhiran “keton”.
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
24
Contoh :
Tabel tata nama alkanon/keton
Rumus Struktur
Nama IUPAC
Nama Trivial
CH3–CO–CH3
2, Propanon
Dimetil Keton
CH3–CH2–CO –CH2–CH3
3, Pentanon
Dietil Keton
CH3–CO –CH2–CH2–CH3
2, Pentanon
Metil Propil Keton
CH3–CH2–CO –CH3
2, Butanon
Etil Metil Keton
ASAM ALKANOAT/ASAM KARBOKSILAT
1.
Rumus Umum
Asam alkanoat atau asam karboksilat merupakan golongan senyawa karbon
yangmempunyai gugus fungsional –COOH terikat langsung pada gugus alkil,
sehingga rumus umum asam alkanoat adalah : R-COOH.
2.
Tata Nama
Penamaan senyawa -senyawa asam alkanoat atau asam karboksilat juga ada
cara cara yaitu:
1. Menurut IUPAC : mengikuti nama alkananya dengan menambahkan nama
asam di depannya dan mengganti akhiran “ ana “ pada alkana dengan akiran “
anoat “ pada asam Alkanoat.
2. Menurut Trivial, penamaan yang didasarkan dari sumber penghasilnya.
Contoh:
Penamaan senyawa asam karboksilat
Rumus Struktur
Nama IUPAC
Nama Trivial
HCOOH
Asam Metanoat
Asam Format
CH3COOH
Asam Etanoat
Asam Asetat
C2H5COOH
Asam Propanoat
Asam Propionat
CH3(CH2)COOH
Asam Butanoat
Asam Butirat
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
25
CH3(CH2)3COOH
Asam Pentanoat
Asam Valerat
CH3(CH2)4COOH
Asam Heksanoat
Asam Kaproat
ESTER ATAU ALKIL ALKANOAT
1.
Rumus Umum
Ester merupakan senyawa turunan asam alkanoat, dengan mengganti gugus
hidroksil (–OH) dengan gugus –OR.
Sehingga senyawa alkil alkanoat mempunyai rumus umum:R-COOR
R dan R merupakan gugus alkil, bisa sama atau tidak.
Contoh :
1) CH3–COO–CH3
R = R yaitu CH3
2) CH3–CH2–COO–CH3
R = CH3–CH2(C2H5) dan R= CH3
2.
Tata Nama
Untuk memberi nama senyawa ester, disesuaikan dengan nama asam alkanoat
asalnya, dan kata asam diganti dengan kata dari nama gugus alkilnya.
Contoh: :
Rumus Struktur
Nama IUPAC
CH3–COOCH3
Metil Etanoat
CH3–COOCH2CH3
Etil etanoat
CH3-CH2-COO-CH2-CH3
Etil Propanoat
CH3-CH2-COO-CH2CH2CH3
Propil Propanoat
E.
KEGUNAAN SENYAWA KARBON
Haloalkana
Kloroform (CHCl3) digunakan sebagai obat bius atau pemati rasa (anestesi) yang
kuat. Kerugiannya, CHCl3 dapat mengganggu hati. C2H5Cl (kloroetana)
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
26
digunakan sebagai anestesi lokal (pemati rasa nyeri lokal). Ini digunakan pada
pemain sepak bola dengan cara disemprotkan pada daerah yang sakit.
Freon (dikloro difluoro metana) digunakan sebagai pendorong pada produksi
aerosol. Freon juga banyak digunakan sebagai gas pendingin pada AC (Air
Conditioned), lemari es, dan lain-lain.
Alkohol
Alkohol yang dihasilkan dari fermentasi merupakan komponen pada minuman
bir, anggur, dan wiski. Sedangkan alkohol teknis digunakan untuk pelarut,
antiseptik pada luka, dan bahan bakar.
Eter
Dalam kehidupan sehari-hari eter yang paling banyak digunakan adalah dietil eter,
yaitu sebagai obat bius dan pelarut senyawa nonpolar.
Aldehid
Metanal atau formaldehid adalah aldehid yang banyak diproduksi karena paling
banyak kegunaannya. Misalnya untuk membuat formalin yaitu larutan 30–40%
formaldehid dalam air. Formalin digunakan untuk mengawetkan preparat-preparat
anatomi.
Keton
Senyawa keton yang paling dikenal dalam kehidupan sehari-hari adalah aseton
(propanon). Kegunaan aseton yaitu sebagai pelarut senyawa karbon, misalnya
untuk membersihkan cat kuku (kutek), melarutkan lilin, dan plastik.
Asam korboksilat
Selain asam formiat pada semut dan asam asetat pada cuka, ada juga asam
karboksilat lain seperti:
a) asam laktat pada susu,
b) asam sitrat pada jeruk,
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
27
c) asam tartrat pada anggur,
d) asam glutamat pada kecap (garam glutamate dikenal dengan nama MSG atau
monosodium glutamat dipakai untuk penyedap masakan.
Ester
Senyawa ester dengan rantai pendek (ester yang berasal dari asam karboksilat
suku rendah dengan alkohol suku rendah) banyak terdapat dalam buahbuahan
yang menimbulkan aroma dari buah tersebut, sehingga disebut ester buah-buahan.
Senyawa ester ini banyak digunakan sebagai penyedap atau esens.
Benzena
Benzena adalah senyawa organik siklik (berbentuk cincin) dengan enam atom
karbon yang bergabung membentuk cincin segi enam.
Rumus molekulnya adalah C6H6. Kegunaannya, untuk karbol, zat pewarna, bahan
peledak
LATIHAN SOAL
1. Tentukan nama dari masing-masing senyawa organik berikut ini!
CH3
3. CH3– CH2 – CH – C – CH – CH2 – CH3 4.
OH Br C3H7
2. Tuliskan rumus struktur dari nama senyawa berikut?
a. 4-etil-2,3-dimetil heptanol
c. 3-etil-2,2,5-trimetil pentanal
b. 4-metil-2-etoksi pentana
d. butil metanoat
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
28
REFERENSI
Brady, JE.- Pudjaatmaka & Suminar (1994). Kimia Universitas Asas dan Struktur.
Jakarta: Erlangga
Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. 1981. Petunjuk Praktikum Ilmu Kimia I
untuk SMA. Jakarta.
Holman, John R (1994). General Chemistry. John Wiley & Sons
Johson S (2004). 1001 Plus Soal & Pembahasan Kimia. Jakarta: Erlangga
Karyadi, Benny (1997). Kimia 2. Jakarta: Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan RI
Keenan, Charles W – Pudjaatmaka (1999). Ilmu Kimia Universitas. Jakarta:
Erlangga
Klug, S William, Cummings R. M. (1996). Essentials of Genetics. New Jersey:
Prentice Hall
Liliasari (1995). Kimia 3. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan RI
Mulyono HAM (1997). Kamus Kimia. Bandung: Ganeca Silatama
Petrucci, Ralph H – Suminar (1999). Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern.
Jakarta: Erlangga
Purba, Michael (1997). Ilmu Kimia untuk SMU kelas 2 jilid 2A dan 2B. Jakarta:
Erlangga
Purba, Michael (1997). Ilmu Kimia untuk SMU kelas 3 jilid 3A. Jakarta: Erlangga
Sudarmo, Unggul (2004). Kimia untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga
Sunarya, Yayan (2003). Kimia Dasar 2 : Prinsip-Prinsip Kimia Terkini. Bandung
: Alkemi Grafisindo Press
Syukri (1999). Kimia Dasar 1. Bandung : Penebit ITB
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
29
UNINDRA |Modul Kimia Dasar II
30