Soal dan Jawaban pH Larutan Asam dan Basa

Soal dan jawaban cara menentukan hasil perhitungan menentukan derajad keasaman, pH suatu larutan asam dan larutan basa. Soal ini berlaku pada larutan asam kuat dan basa kuat, juga asam dan basa lemah.

1. Tentukan harga pH larutan 0,01 M HCl
   Jawab
   HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl^-(aq)
   [H⁺] = [HCl] = 0,001 M = 10^-2 M
   pH = -log [H⁺]
   pH = -log 10^-2
   Jadi pH larutan = 2
2. Berapa pH larutan 0,05 M H₂SO₄ ?
   Jawab
   H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄^2-(aq)
   Dari persamaan reaksi
   [H⁺] = 2 x [H₂SO₄]
   [H⁺] = 2 x 0,005 = 0,1 M = 10^-1 M
   pH = -log [H⁺]
   pH = -log 10^-1
   pH = 1
3. Berapa [H⁺] dalam larutan HNO₃ yang pHnya 2 ?
   Jawab
   HNO₃(aq) → H⁺(aq) + NO^3-(aq)
   pH = -log [H⁺]
   2 = -log [H⁺]
   log [H⁺] = -2
   log [H⁺] = log 10^-2
   [H⁺] = 10^-2 = 0,01 M
4. Tentukan pH larutan 0,01 M NaOH !
   Jawab
   NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH^-(aq)
   [OH^-] = [NaOH]
   [OH^-] = 0,01 M = 10^-2 M
   pOH = -log [OH^-]
   pOH = -log 10^-2
   pOH = 2
   pH = 14 – 2
   pH = 12
5. Berapa [OH^-] yang terdapat dalam larutan KOH yang pHnya 13 ?
   Jawab
   KOH(aq) → K⁺(aq) + OH^-(aq)
   pH =  13
   pOH = 14 – 13 = 1
   pOH = -log [OH^-]
   1 = -log [OH^-]
   log [OH^-] = -1
   log [OH^-] = log 10^-1
   [OH^-] = 10^-1 = 0,1 M
6. Tentukan pH larutan CH₃COOH 0,1 M jika Ka CH₃COOH = 1,8 x 10^-5 !
   Jawab
   Ca = [CH₃COOH] = 0,1 M = 10-1 M
   [H⁺] = √(Ka.Ca
   pH = - log [H⁺]
   pH = - log 1,34.10^-3
   pH = 3 – log 1,34
   pH = 3 – 0,137
   pH = 2,873
7. Berapa pH larutan amonia 0,1 M yang tetapan ionisasinya 1,7.10^-5 ?
   Jawab
   NH₃(g) + H₂O(l) ⇄ NH₄⁺(aq) + OH^-(aq)
   Cb = [NH₃] = 0,1 M = 10^-1 M
   pOH = - log [OH^-]
   pOH = - loh 1,3 . 10^-3
   pOH = 3 – log 1,3
   pOH = 3 – 0,114
   pOH = 2,886
   pH = 14 – pOH
   pH = 14 – 2,886
   pH = 11,114

Read More

Haloalkana

 

Haloalkana adalah senyawa turunan alkana yang satu atau lebih atom H-nya diganti oleh atom halogen. Untuk haloalkana disebut juga alkilhalida.

Rumus umum : C_nH_2n+1-X atau R - X

dimana

R : gugus alkil

X : unsur halogen (F, Cl, Br, I)

1.  Tatanama Haloalkana

Pemberian nama pada halo alkana disesuaikan dengan aturan IUPAC. Menurut cara ini haloalkana dianggap sebagai turunan alkana, sedangkan atom halogen dianggap sebagai gugus pengganti.

Yang harus diperhatikan pada pemberian nama haloalka adalah sebagai berikut.

 

a.     Rantai induk dipilih rantai terpanjang yang mengandung atom halogen

b.     Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai sedemikian sehingga posisi atom halogen mendapat nomor terkecil

c.     Jika halogen yang sama lebih dari satu maka diberi awalan untuk:

2 dengan di

3 dengan tri

4 dengan tetra

d.     Jika terdapat lebih dari sejenis halogen maka prioritas penomoran berdasarkan halogen yang lebiih reaksif, yaitu dalam urutan: F-Cl-Br-I

e.     Penulisan halogen disusun menurut urutan abjad yang didasarkan pada nama IUPAC

Misalnya : kloro berasal dari chloro, berarti bermula dengan huruf c

f.      Khusus untuk monohaloalkana yang mempunyai nama lazim alkilhalida, dianggap sebagai turunan HX, maka pada penamaan alkilhalida, atom H-nya diganti oleh gugus alkil.

Contoh

  

2.   Pembuatan Haloalkana

Haloalkana dapat dibuat dari bahan dasar alkana atau alkena melalui reaksi substitusi atau reaksi adisi.

1)    Reaksi substitusi

Reaksi penggantian atom H dari alkana dengan atom halogen dengan bantuan sinar ultraviolet (UV) menghasilkan campuran dari mono, di, tri, dan seterusnya polialkana.

Jika dalam alkana terdapat atom C primer atom C skunder, atau atom C tersier maka atom H yang akan disubstitusi adalah atom H yang terikat paling lemah. Urutan kekuatan ikatan atom H dengan atom C adalah sebagai berikut.

C tersier < C skunder < C primer

 Contoh

Metana

Semua atom H pada metana terikat pada atom C primer maka reaksi substitusi terjadi pada semua atom H yang terikat pada atom C primer

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ →CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl →CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ →CCl₄ + HCl

 Etana

Semua atom H pada etana terikat pada atom C primer maka reaksi substitusi terjadi pada semua atom H yang terikat pada salah satu atom C primer.

CH₃-CH₃ + Cl₂ → CH₃-CH₂Cl + HCl

CH₃-CH₂Cl + Cl₂ →CH₃-CHCl₂ + HCl

CH₃-CHCl₂ + Cl₂ →CH₃-CCl₃ + HCl

 

Propana

Propana mempunyai atom C primer dan atom C skunder maka atom H yang disubstitusi adalah atom H yang terikat pada atom C sekunder.

CH₃-CH₂-CH₃ + Cl₂ →CH₃-CHCl-CH₃ + HCl

2-metil propana

2-metil propana mempunyai atom C primer dan atom C tersier maka atom H yang akan disubstitusi adalah atom Hyang terikat pada atom C tersier.

2-metil butana

2-metil butana mempunyai atom C primer, atom C sekunder, dan atom C tersier maka atom H yang akan disubstitusi adalah atom H yang terikat pada atom C tersier.

2)    Reaksi adisi

Reaksi adisi alkena oleh senyawa hidrogen halida (HX) atau senyawa halogen (X₂) menghasilkan monohaloalkana atau dihaloalkana.

.

3.   Penggunaan Haloalkana

Haloalkana mempnyai banyak kegunaan di samping kerugiannya.

a.     Kloroform (CHCl₃)

Sifat-sifat         : suatu zat cair yang tidak berwarna, berbau sedap, dan bersifat membius.

Penggunaan     : sebagai pelarut lemak (minyak) dan sebagai obat bius atau pemati rasa (anestesi) yang kuat.

Kerugian          : dapat mengganggu hati shingga sekarang diganti dengan obat anestesi lain, misalnya 2-bromo-2-kloro-1,1,1-trifluoroetana (CF₃-CHClBr), yang terkenal dengan nama halotan.

b.     Iodoform (CHI₃)

Sifat-sifat         : merupakan zat cair berwarna kuning dan berbau khas.

Penggunaan     : sebagai antiseptik pada luka

Kerugian          : bau yang tidak enak dan beracun sehingga tidak digunakan lagi.

c.     Kloroetana (C₂H₅Cl)

Sifat-sifat         : merupakan suatu gas

Penggunaan     : sebagai anestesi lokal (pemati rasa nyeri lokal), misalnya digunakan oleh pemain sepak bola untuk menyemprot daerah yang sakit.

d.     Karbon tetraklorida (CCl₄)

Sifat-sifat         : merupakan zat cair yang tidak berwarna dan tidak dapat terbakar

Penggunaan     : sebagai pelarut lemak yang baik, untuk membuat senyawa fluorin; untuk pencucian kering (dry cleaning), sebagai alat pemadam kebakaran, tetapi pada api yang bear CCl₄ dapat beraksi dengan uap air membentuk fosgen (COCl₂) suatu gas yang sangat beracun.

Kerugian          : pada penggunaan untuk pemadam kebakaran, bila api besar maka terbentuk fosgen yang beracun.

e.     Freon (dikloro difluoro metana; CCl₂F₂)

Sifat-sifat         : merupakan suatu zat yang tidak beracun, tidak, dan tidak dapat terbakar

Penggunaan     : sebagai pendorong pada produksi aerosol (propelan aerosol); sebagai zat pendingin (refrigerant) pada lemari es, AC dll

Kerugian          : dapat merusak ozon pada lapisan stratosfer sehingga sangat membahayakan lingkungan. Penggunaannya sudah banyak dikurangi dan akan segera dihentikan.

f.      Diklorodifenil trikloroetana (DDT)

Sifat-sifat         : merupakan zat yang sangat stabil dan tidak dapat diuraiakn oleh mikroorganisme.

Penggunaan     : sebagai insektisida

Kerugian          : limbah DDT dapat merusak lingkungan dan dapat masuk ke dalam rantai makanan

g.     Vinilklorida (CH₂=CHCl)

Sifat-sifat         : merupakan suatu gas yang tidak berwarna

Penggunaan     : mempunyai efek anestetik, merupakan bahan bakar pada industri plastik dan karet sintetis, yaitu untuk membuat PVC (polivinilklorida) dengan cara polimerisasi vinilklorida.

Read More

Aluminium (Al)

Aluminium adalah elemen kimia dengan simbol Al dan nomor atom 13. Ini adalah logam yang ringan, lunak, dan memiliki warna perak. Aluminium merupakan elemen paling melimpah ketiga di kerak bumi, setelah oksigen dan silikon, dan merupakan logam paling melimpah. Karena beratnya yang ringan dan sifat-sifatnya yang tahan korosi, aluminium banyak digunakan dalam berbagai industri.

Aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak pada kulit bumi sesudah oksigen dan silikon, sekaligus merupakan logam yang paling banyak dijumpai pada kulit bumi. Di alam aluminium terdapat dalam berbagai bentuk, antara lain:

Senyawa aluminosilikat

Senyawa aluminosilikat merupakan senyawa mineral yang mengandung aluminium, silikon, dan oksigen. Mineral ini tidak mempunyai nilai ekonomi karena sukar diolah.

Mineral yang merupakan sumber aluminium adalah:

1) Bauksit; Al₂O₃.nH₂O

2) Kriolit, Na₃ALF₆

3) Veldspath, KalSi₃O₆

Pembuatan Aluminium

Proses pembuatan aluminium dikenal dengan proses Hall-Heroull, sesuai dengan n ama dua orang penemu muda, yaitu Charles Martin Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult di Prancis pada tahun 1886. Saat itu mereka berdua baru berusia 22 tahun. Pengolahan bijih bauksit menjadi aluminium terdiri atas dua tahap, yaitu:

Pemurnian

Tahap pemurnian bauksit untuk memperoleh alumina (Al₂O₃) murni yang akan dikenal dengan proses Bayer. Cara pemurnian bijih bauksit sebagai berikut

• Bijih bauksit direaksikan dengan NaOH maka aluminium oksida (Al₂O₃) akan larut membentuk NaAl(OH)₄, sedangkan zat-zat lain berupa pengotor, seperti SiO₂, Fe₂O₃, dan TiO₂ tidak larut.
  Al₂O₃(s) + 2 NaOH(aq) + 3 H₂O(l) → 2 NaAl(OH)₄(aq)

• Kemudian pengotor dipisahkan dengan penyaringan filtrat yang mengandung NaAl(OH)₄, diasamkan dengan mengalirkan gas karbon dioksida (CO₂) sehingga terbentuk endapan Al(OH)₃.
• Larutan yang terbentuk disaring, endapan Al(OH)₃ dikeringkan dan dipanaskan sehingga diperoleh alumina (Al₂O₃) murni (tidak berair).
  2Al(OH)₃(s) → Al₂O₃(s) + 3 H₂O(g)

Elektrolisis

Tahap peleburan alumina (Al₂O₃) untuk memperoleh aluminium (Al) murni dilakukan sesuai dengan proses Hall-Heroult. Cara peleburan alumina sebagai berikut.

• Al₂O₃ murni yang diperoleh dari pemurnia bauksit segera dialirkan dalam kriolit (Na₃AlF₆) cair pada suhu kurang lebih 950^oC (Al₂O₃ murni meleleh pada suhu kurang dari 2400^oC sehingga tidak ekonomis, penambahan kriolit berfungsi untuk menurunkan titik leleh Al₂O₃).
• Setelah diperoleh larutan Al₂O₃ di dalam kriolit cair, langsung dielektrolisis dengan menggunakan elektrode karbon (grafit).

Aluminium yang terbentuk di katode berupa zat cair dan terkumpul di dasar wadah, kemudian dikeluarkan secara periodik ke dalam cetakan untuk dicetak sebagai aluminium batangan (ingot). Pada anode terbentuk oksigen sehingga grafit pada anode terus-menerus bereaksi dengan oksigen yang terbentuk. Akibatnya, grafit pada anode lama-kelamaan habis bereaksi sehingga harus diganti dari waktu ke waktu.

Penggunaan aluminium

Aluminium merupakan logam yang banyak digunakan, sebab

1. Ringan dan tahan karat
   Aluminium tahan karat karena terbentuk lapisan oksida pada permukaan logam yang merupakan lapisan pelindung terhadap korosi berlanjut.
   Berdasarkan alasan ringan dan tahan karat maka aluminium banyak digunakan untuk:
   Alat-alat rumah tangga
   Alat keperluan bangunan (duraluminium), seperti kusen pintu, jendela, dan lapisan atap untuk mencegah kebocoran.
   Komponen kendaraan bermotor, Membuat badan pesawat terbang (magnalium), Kemasan berbagai produk makanan (aluminium foil)
2. Bersifat konduktor
   Berdasarkan alasan ini, maka aluminium banyak digunakan untuk membuat kabel listrik.
3. Sangat kuat
   Aluminium murni kurang kuat, tetapi bila dibuat aliase (paduan) dengan unsur logam lainnya maka aliase tersebut menjadi kuat, seperti magnalium, alnico, dan duraluminium
4. Menghasilkan panas tinggi
   serbuk aluminium bila dicampurkan dengan serbuk besi (III) oksida (Fe₂O₃) akan menghasilkan panas yang tinggi (reaksi termit) sehingga dapat digunakan untuk melelehkan besi/baja pada proses pengelasan, misalnya untuk menyambung rel kereta api:
   2 Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2 Fe + panas
   serbuk aluminium bila dipanaskan dalam O₂ akan terbakar dengan mengeluarkan sinar yang sangat terang dan menghasilkan panas yang tinggi (reaksi eskoterm) sehingga Al banyak dipakai sebagai reduktor untuk mereduksi MnO₂, CrO₃ dan lain sebaginya (pada proses Goldschmidt).
   4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃ + panas

Aluminium yang dipakai sebagai reduktor, bila telah terjadi reaksi (reaksi telah berjalan) maka reaksi tersebut tidak perlu dipanaskan lagi.

Aluminium dalam bentuk senyawa banyak digunakan , antara lain:

• Tawas (aluin = K-Al-aluin)
  rumus kimianya : K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O
  digunakan pada proses penjernihan air, yaitu air keruh dapat dijernihkan dengan penambahan tawas sehingga terbentuk koloih Al(OH)₃ yang mampu mengadsorpsi (mengikat) lumpur halus (koloidal), menggumpalkan, dan mengendapkan kotoran dalam air.
• Aluminium oksida (alumina), Al₂O₃.

Alumina dibedakan atas:

1. Gamma-alumina (γ-Al₂O₃)
   Digunakan untu pembuatan aluminium, pasta gigi, dan keperluan industri keramik, gelas, dan semen tahan air.
2. Alpha alumina (∝-Al₂O₃)
   digunakan sebagai amplas dan gerinda (korundum), karena keras, pembuata bata tahan api.
3. Veldspath (KAlSi₃O₈)
   Digunakan untuk pembuatan batu bata dan keramik
4. Aluminium hidroksida (Al(OH)₃)
   Sebagai bahan proses pewarnaan kain dalam industri tekstil, menetralkan asam lambung.
5. Aluminium klorida (AlCl₃)
   Digunakan sebagai katalis pada pembuatan minyak pelumas (sintesa Friedel-Craft) dalalm reaksi kimia karbon.

Read More

Silikon (Si)

Silikon adalah polimer yang terdiri dari rantai silikon dan oksigen bergantian, dengan atom karbon dan hidrogen terikat pada atom silikon. Polimer ini dikenal dengan sifat-sifatnya yang unik seperti ketahanan terhadap suhu tinggi, fleksibilitas, resistensi terhadap air dan sebagian besar bahan kimia, serta isolasi listrik yang baik. Silikon digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk produk kesehatan, elektronik, bahan bangunan, peralatan dapur, dan banyak lagi. Produk silikon dapat berupa cairan, gel, atau padat, bergantung pada komposisi dan proses pembuatannya.

Silikon merupakan unsur kedua terbanyak pada kulit bumi sesudah oksigen. Unsur ini tidak terdapat bebas di alam, tetapi terdapat dalam bentuk senyawa, terutama sebagai silika (SiO₂), antara lain berbentuk pasir kuarsa, batu-batuan, agata (akik), opal, ametis, oniks, flint, dan sebagai garam silikat seperti granit, feldpath asbes, tanah liat, mika dan sebagainya.

Kelompok Mineral	Persentase pada Kulit Bumi	Struktur Khas	Rumus Kimia	Nama
Feldspath	49	kristal besar dalam 3 dimensi (seperti kotak)	KalSi2O8 atau K2O.Al2O3.6SiO2 NaAlSi2O8 atau Na2O.Al2O3.6SiO2 CaAl2Si2O8 Na4Al3Si3O12Cl	ortoklas   albit   anortit sodalit
Kuarsa	20	Kristal besar dalam 3 dimensi (seperti kotak(	SiO2	silika
Amfibol atau piroksena	16	kristal besat dalam 1 dimensi (seperti rantai)	CaSiO3 Ca2Mg5Si8O22(OH)2	wolastonit termolit (asbes)
Mika	8	kristal besar dalam 2 dimensi (seperti lapisan)	KAl2Si3AlO10(OH)2 K2Li3Al4Si7O21OH(F)3	muskovit lepidolit

Pembuatan silikon dapat dilakukan dengan cara mereduksi silika (SiO₂) dengan karbon dalam suatu tanur listrik pada suhu sekitar 3000^oC. SiO₂(l) + C(s) → Si(l) + 2CO(g) Untuk memperoleh silikon ultra murni biasanya direaksikan dengan klorin sehingga menghasilkan silikon tetra klorida (SiCl₄), suatu zat cair yang mudah menguap (titik didih =  58^oC). Setelah itu, SiCl₄ dimurnikan dengan destilasi bertingkat. Selanjutnya, SiCl₄ direduksi dengan mengalirkan campuran uap SiCl₄ dengan gas hidrogen (H₂) melalui suatu tabung yang dipanaskan sehingga diperoleh silikon ultra murni. SiCl₄(g) + H₂(g) → Si(s) + 4 HCl(g) Silikon bersifat semikonduktor sehingga silikon digunakan sebagai bahan baku teknologi canggih seperti untuk  membuat transistor, kalkulator, mikrokomputer, dan sel surya.

Read More

Fosforus (P)

 

Fosforus di alam (kulit bumi) terdapat dalam bentuk senyawa, terutama sebagai fosfat. Sumber fosforus terpenting yaitu batuan fosfat (apatit dan fosforit), suatu bahan kompleks yang mengandung flourapatit (Ca₃(PO₄)₂.CaF₂). Senyawa Ca₃(PO₄)₂ dipisahkan dari batuan fosfat, kemudian fosforus dibuat menurut proses Wöhler yaitu dengan memanaskan fosforit (Ca₃(PO₄)₂) dengan pasir (SiO₂) dan karbon dalam tanur listrik pada suhu kira-kira 1300°C.
2 Ca₃(PO₄)₂(s) + SiO₂(s) + 10 C(s) → 6CaSiO₃(s) + 10 CO(g) + P₄(g)
Fosforus yang terbentuk itu diembunkan dalam alat pendingin. Kemudian forforus cair yang terbentuk disaring dan disimpan di dalam air karena fosforus mudah terbakar.

Fosforus mempunyai dua bentuk alotropi (alotropi adalah keadaan suatu unsur yang mempunyai dua bentuk yang berbeda), yaitu fosforus putih dan fosforus merah. Perbedaan sifat kedua fosforus tersebut adalah sebagai berikut.

[su_table]

No	Fosforus Putih	Fosforus Merah
1	lebih reaktif dan mudah terbakar di udara. P4 + 5O2 → P2O5 Oleh karena itu, fosfourus putih biasanya disimpan dalam air	tidak reaktif
2	bersifat racun	kurang bersifat racun
3	terbentuk dalam proses wohler	kurang bersifat racun terbentuk pada pemanasan fosforus putin
4	terdiri atas molekul-molekul P4 yang ber- bentuk tetrahedron	merupakan polimer rantai dari P4
5	dapat menyerap cahaya sehingga dalam keadaan gelap dapat memancarkan cahaya (fosforesensi)	tidak dapat memancarkan cahaya pada keadaan gelap
6	mudah menguap dan mudah larut dalam pelarut nonpolar seperti benzena (C6H6) atau karbondisulfida (CS2)	tidak larut dalam benzena dan CS2 (tidak larut dalam banyak pelarut)
7	bersifat metastabil, artinya mudah berubah menjadi fosforus merah pada segala suhu	bersifat stabil
8	melebur pada suhu 44°C	melebur pada suhu 59oC

[/su_table]

Penggunaan Fosforus

Fosforus digunakan dalam berbagai keperluan, antara lain:

1. Fosforus putih
   Fosforus putih banyak dipakai sebagai bahan baku pembuatan asam fosfat, yang dapat digunakan dalam berbagai industri atau dalam laboratorium untuk membuat larutan penyangga.
2. Fosforus merah
   Fosforus merah dicampur dengan pasir halus dan Sb₂S₃ digunakan sebagai bahan bidang gesek kotak korek api.
3. Garam fosfat

• • Kalsium fosfat (Ca₃(PO₄)₂)
    Kalsium fosfat banyak digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk fosfat, seperti TSP. Kalsium fosfat ini banyak terdapat dalam tulang dan berfungsi untuk mengeraskan tulang.
  • Natrium fosfat (Na₃PO₄)
    Natrium fosfat digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan sabun atau deterjen. Di samping itu, Na₂PO₄; Na₂HPO₄; NaH₂PO₄ dan H₃PO₄ banyak digunakan di laboratorium untuk membuat larutan penyangga.

Read More

Belerang (S)

 

Belerang di alam terdapat sebagai unsur bebas ataupun senyawa. Sebagai unsur bebas, belerang terdapat dalam bentuk endapan-endapan dalam tanah serta kawah-kawah gunung berapi, mungkin merupakan hasil reaksi antara gas SO₂ dan H₂S.
8 SO₂(g) + 16 H₂S(g) → 16 H₂O(l) + 3S₈(s)
Kestabilan molekul belerang (S₈) disebabkan molekul belerang terdiri dari delapan atom yang saling mengikat dan membentuk suatu cincin.

Sebagai senyawa, belerang terdapat dalam berbagai bentuk, antara lain:

1. Sebagai sulfida
   Belerang yang terdapat sebagai senyawa berupa sulfida-sulfida logam, seperti pirit (FeS₂); seng blende (ZnS); galena/timbal glans (PbS); cinnabar (HgS); tembaga kis (Cu₂S); dan calcopyrite (CuFeS₂).
2. Sebagai sulfat
   Belerang yang terdapat sebagai senyawa sulfat, seperti batu tahu atau gibs atau kalsium sulfat (CaSO₄): garam epsom atau garam Inggris atau magnesium sulfat (MgSO₄.7 H₂O); dan barium sulfat (BaSO₄).
3. Sebagai senyawa organik
   Belerang yang terdapat sebagai senyawa organik terdapat dalam minyak bumi dan batu bara.
4. Sebagai gas hidrogen sulfida
   Belerang yang terdapat sebagtai gas hidrogen sulfida (H₂S) terdapat dalam gas alam.

Belerang padat mempunyai dua bentuk alotropi, yaitu belerang rombik (belerang alfa) dan belerang monoklinik (belerang beta). Belerang rombik adalah belerang yang biasa kita lihat berwarna kuning, stabil di bawah suhu 95,5°C. Di atas suhu 95,5°C belerang rombik berubah menjadi belerang monoklinik, yang seterusnya mencair pada suhu 113°C.

Pembuatan belerang

Belerang dapat dihasilkan menurut cara Sisilia dan cara Frasch. Cara pembuatan belerang tersebut adalah:

• Cara Sisilia
  Cara Sisilia dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada di permukaan tanah, yaitu batu yang mengandung belerang dipanaskan hingga belerang  melebur dan terpisah dari batuan. Selanjutnya, belerang yang tidak murni ini dimurnikan dengan cara sublimasi.

• Cara Frasch
  Cara Frasch dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada jauh di dalam tanah maka pengambilan belerang dengan menggunakan bor.
  Pipa bor terdiri atas tiga pipa konsentris, yaitu pipa air panas; pipa untuk udara bertekanan tinggi, dan pipa untuk belerang cair naik ke atas.

Cara kerja proses Frasch adalah sebagai berikut.

• Melalui pipa sebelah luar di alirkan air sangat panas (superheated) yaitu sekitar 180°C untuk mencairkan deposit belerang.
• Pada saat yang sama dipompakan udara bertekanan tinggi (sekitar 20-25 atm) melalui pipa sebelah dalam.
• Dengan demikian, belerang cair dipaksa keluar melalui pipa yang lain dan belerang cair tersebut dibiarkan membeku.

Oleh karena belerang tidak larut dalam air maka belerang yang diperoleh dengan cars ini dapat mencapai kemurnian 99,6%. Sekarang ini proses Frasch sudah di tinggalkan karena kebutuhan belerang lebih banyak berasal dari hasil desulfu risasi minyak bami agar mengurangi pencemaran akibat pembakaran belerang dalam bahan bakar minyak.

Penggunaan belerang

Unsur belerang banyak digunakan untuk berbagai keperluan, antara lain untuk membuat asam sulfat, mesiu, insektisida, vulkanisasi karet untuk industri ban. dan untuk membuat senyawa-senyawa belerang lainnya. Senyawa belerang yang sering digunakan antara lain:

Asam sulfat (H₂SO₄)

Asam sulfat merupakan senyawa belerang terpenting, paling banyak dipro- duksi dan paling banyak digunakan karena paling murah.Ada dua macam cara pembuatan asam sulfat, yaitu proses bilik-timbal dan proses kontak.

• Proses bilik-timbal
  Proses bilik-timbal adalah proses pembuatan asam sulfat dalam suatu bejana yang dilapisi timbal. Pada pembuatan asam sulfat, cara ini menggunakan campuran gas NO dan NO₂ untuk menghasilkan pengubahan SO₂ menjadi SO₃.
  SO₂(g) + 2 NO₂(g) → SO₃(g) + NO(g)2
  NO(g) + O₂(g) → 2 NO₂ dan selanjutnya NO₂, mengoksidasi SO₂
  SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)
  Proses bilik timbal hanya menghasilkan asam sulfat sampai kadar 80%, sedangkan industri banyak memerlukan asam sulfat pekat berasap. Oleh karena itu, pembuatan asam sulfat saat ini menggunakan proses kontak.
• Proses kontak
  Proses kontak adalah proses pembuatan asam sulfat dalam industri yang berdasarkan reaksi kesetimbangan. Bahan baku untuk membuat asam sulfat adalah belerang (S) melalui reaksi-reaksi sebagai berikut.
  Belerang dibakar dengan udara membentuk belerang dioksida.
  S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
  Belerang dioksida dioksidasi lebih lanjut membentuk belerang triok-sida.
  2 SO₂(g) + O₂(g) → 2 SO₃(g)   ∆H = -196 ΚJReaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan maka faktor-faktor yang harus diperhatikan adalah:
  Pengaruh tekanan
  Penambahan tekanan akan menyebabkan reaksi bergeser ke kanan, tetapi tidak diimbangi penambahan hasil yang memadai karena tanpa tekanan besar pun, dengan adanya katalisator vanadium penta oksida (V₂O₅) reaksi ke kanan sudah cukup sempurna. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan besar melainkan tekanan normal, yaitu 1 atmosfer.
  Pengaruh temperatur
  Reaksi ke kanan adalah reaksi eksoterm, berarti suhu harus di turunkan. Akan tetapi, bila suhu rendah maka laju reaksi akan lam- bat, sedangkan bila suhu tinggi maka reaksi akan menuju zat endoterm (ke kiri). Oleh karena itu, harus digunakan suhu yang optimum, di mana maksimum untuk laju reaksi ke kanan tetapi tidak tejadi reaksi ke kiri. Temperatur optimum pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500°C.
  Pengaruh Katalisator
  Penambahan katalisator dalam industri kimia bertujuan agar pro- ses produksi (reaksi ke kanan) berlangsung cepat. Katalisator yang digunakan pada proses kontak adalah vanadium penta oksida (V₂O₅). Selanjutnya belerang trioksida dilarutkan dalam asam sulfat pekat membentuk asam pirosulfat (asam sulfat pekat berasap atau disebut juga oleum).
  SO₃(g) + H₂SO₄(l) → H₂S₂O₇(l)
  Asam pirosulfat direaksikan dengan air membentuk asam sulfat pekat.
  H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2 H₂SO₄)
  Pada proses kontak ini menghasilkan asam sulfat 98% yang disebut sebagai Pada proses asam sulfat pekat, jenis asam yang biasa diperdagangkan.

Sifat-sifat asam sulfat, antara lain:

• Merupakan cairan kental seperti oli
• Merupakan asam kuat dan sangat korosif.
• Bersifat higroskopis dan merupakan zat dehidrator (dapat menarik air dari senyawa yang mengandung hidrogen dan oksigen dengan merusak zat itu)
  contoh: Bila asam sulfat pekat diteteskan pada gula tebu terjadi reaksi berikut.
  C₆H₂₂O₁₁ + 11 H₂SO₄ → 2C + 11 H₂SO₄.H₂O

Asam sulfat digunakan untuk berbagai bidang, antara lain:

1. Industri pupuk, seperti pembuatan pupuk ZA (zwavelzuur amonium = amonium sulfat).
   2NH₃(g) + H₂SO₄(aq) → (NH₄)₂SO₄(aq)
2. Membuat deterjen.
3. Membersihkan permukaan logam dalam elektroplating.
4. Menetralkan basa.
5. Bahan peledak.
6. Industri zat warna.
7. Obat-obatan.
8. Pemurnian minyak bumi.
9. Pengisian aki.

Hidrogen sulfida (H₂S)

Hidrogen sulfida merupakan gas tidak berwarna, berbau busuk, dan beracun. Senyawa ini digunakan sebagai pereaksi dalam analisis kualitatif di laboratorium.

Belerang dioksida (SO₂)

Belerang dioksida merupakan gas tidak berwarna dan berbau tidak enak (mencekik), pada suhu 15°C dan tekanan 2,5 atm berbentuk cair. SO₂ digunakan sebagai fungisida (pembasmi jamur), fumigan (pembasmi serangga), dan pengawet makanan.

Natrium sulfida (Na₂S)

Senyawa natrium sulfida (Na₂S) digunakan dalam industri kimia organik, sebagai zat pereduksi, sebagai bahan untuk pembuatan zat warna dan digunakan untuk menghilangkan bulu dari kulit ternak.

Natrium tiosulfat penta hidrat (Na₂S₂O₃.5 H₂O)

Senyawa tiosulfat penta hidrat (Na₂S₂O₃.5 H₂O) , dikenal sebagai bahan "hipo", dalam fotografi digunakan dalam pencucian film.

Karbon disulfida (CS₂)

Sifat-sifat karbon disulfida, antara lain:

• Merupakan zat cair tidak berwarna, encer, mudah menguap dan mudah terbakar.
• Sedikit larut dalam air.
• Mudah tercampur dengan eter, alkohol, dan minyak.

Karbon disulfida banyak digunakan untuk:

1. Pembuatan karbon tetraklorida.
   3 Cl₂ + CS₂ (mendidih) → CCI + S₂Cl₂
2. Pembuatan rayon.
3. Pemusnah hama, tikus, dan binatang kecil lainnya.
4. Sebagai pelarut nonpolar.

Kadmium sulfida (CdS)

Senyawa kadmium sulfida (CdS) merupakan zat berwarna kuning dan digunakan sebagai pewarna.

 

Read More

Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis adalah suatu sistem di mana reaksi redoks terjadi karena pemberian arus listrik eksternal. Proses ini umumnya digunakan untuk mendapatkan unsur-unsur murni dari senyawa kimia, atau untuk mengubah senyawa kimia menjadi bentuk lain dengan menggunakan arus listrik. Salah satu contoh yang umum dari elektrolisis adalah pemisahan air menjadi hidrogen dan oksigen.

Selama proses elektrolisis, arus listrik dari sumber eksternal memaksa reaksi kimia untuk terjadi. Proses ini memiliki banyak aplikasi praktis, termasuk dalam industri untuk produksi logam, pemurnian logam, dan pembuatan senyawa kimia tertentu. Elektrolisis juga digunakan dalam teknologi baterai untuk pengisian ulang baterai isi ulang dan dalam proses elektroplating.

Dalam sel elektrolisis terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Senyawa yang dielektrolisis berupa senyawa yang bersifat elektrolit. Sel elektrolisis banyak digunakan dalam pelapisan logam.

Reaksi elektrolisis dalam prosesnya membutuhkan elektrode. Selain katode dan anode, elektrode yang digunakan dapat berupa elektrode aktif maupun elektrode inert (tidak aktif). Elektrode aktif dalam proses elektrolisis ikut bereaksi, sedangkan elektrode inert tidak ikut bereaksi.

Elektrolit yang terjadi dalam larutan dengan pelarut air lebih rumit. Berikut proses elektrolisis beberapa larutan dan leburan.

a. Larutan KBr

Dalam elektrolisis larutan KBr, reaksi yang terjadi di anode dan katode sebagai berikut.

Reaksi di anode (oksidasi)

1) 2Br^-(aq) → Br₂(aq) + 2e

2) 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e

Reaksi di katode (reduksi)

1) K⁺ (aq) + e → K(s)

2) 2H₂O(l) + 2e → H₂(g) +2OH^-(aq)

Berdasarkan percobaan, pada katode terbentuk gelembung-gelembung H₂. Sementara itu, di sekeliling anode terbentuk larutan Br₂ yang berwarna merah. Dengan demikian, reaksi yang terjadi pada kedua elektrode dan keseluruhan sel sebagai berikut.

Anode          : 2Br^- (aq) → Br₂(g) + 2e

Katode         : 2H₂O(l) + 2e → H₂(g) + 2OH^-(aq)

Reaksi sel    : 2Br^-(aq) + 2H₂O(l) → Br₂(aq) + H₂(g) + 20H^-(aq)

Kesimpulan yang dapat diambil dari reaksi sel tersebut yaitu H₂O cenderung lebih mudah direduksi daripada K⁺, sedangkan Br^- cenderung lebih mudah dioksidasi daripada H₂O.

b. Larutan ZnSO₄

Kemungkinan reaksi yang terjadi di anode dan katode sebagai berikut.

Reaksi di anode (oksidasi)

1) 2SO₄^2-(aq) → S₂O₈^2-(aq) + 2e

2) 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e

Reaksi di katode (reduksi)

1) Zn²⁺(aq) + 2e → Zn(s)

2) 2H₂O(l) + 2e → H₂(g) + 2OH^-(aq)

Berdasarkan percobaan, di anode terbentuk gelembung gas oksigen, sedangkan di katode terdapat endapan logam yang melapisi katode. Dengan demikian, reaksi yang terjadi pada kedua elektrode dan keseluruhan sel sebagai berikut.

Anode          : 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e

Katode         : 2Zn²⁺(aq) + 4e → 2Zn(s)

Reaksi sel    : 2H₂O(l) + 2Cu²⁺ (aq) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 2Cu(s)

Kesimpulan yang dapat diambil dari reaksi tersebut yaitu Zn²⁺ lebih mudah direduksi daripada air, sedangkan air lebih mudah dioksidasi daripada SO₄^2-.

c. Larutan ZnBr₂

Dalam elektrolisis larutan ZnBr, reaksi yang terjadi di anode, katode, dan keseluruhannya sebagai berikut.

Anode          : 2Br^-(aq) → Br₂(g) + 2e

Katode         : Zn²⁺(aq) + 2e(aq) →  Zn(s)

Reaksi sel    : Zn²⁺(aq) + 2Br^-(aq) → Zn(s) + Br₂(aq)

Berdasarkan percobaan, Zn²⁺ cenderung lebih mudah direduksi daripada H₂O, sedangkan Br^- cenderung lebih mudah dioksidasi daripada air.

d. Larutan K₂SO₄

Berdasarkan percobaan, di anode air cenderung lebih mudah dioksidasi daripada SO₄^2- , sedangkan di katode air cenderung lebih mudah direduksi daripada K⁺. Dengan demikian, reaksi yang terjadi di anode, di katode, dan reaksi keseluruhan sebagai berikut.

Anode          : 2H₂O(l)→ O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e

Katode         : 4H₂O(l)+ 4e → 2H₂(g) + 4OH^-(aq)

Reaksi sel    : 6H₂O(l) → O₂(g) + 2H₂(g) + 4OH^-(aq) + 4H⁺(aq)

Pada proses elektrolisis tersebut, K₂SO₄ diperlukan untuk mempertahankan netralisasi listrik.

e. Leburan/cairan/lelehan

Pada elektrolisis leburan hanya kation, anion, dana elektrode yang terlibat dalam reaksi karena senyawa ionik tidak mengandung air (H₂O).

 

1. Elektrolisis cairan KCl dengan elektrode Pt

    Elektrolisis cairan, berarti dalam senyawa tidak ada air maka spesi yang tereduksi di katode adalah K⁺.

    Katode     : K+(aq) + e ® K(s)

    Anode      : 2Cl-(aq) ® Cl₂(g) + 2e

    Reaksi sel : 2KCl(aq) ® 2K(s) + Cl₂(g)

2. Elektrolisis NaBr dengan elektrode C

    Katode     : Na⁺(aq) + e ® Na(s)

    Anode      : 2Br^-(aq) ®  Br₂(g) + 2e

    Reaksi sel : 2NaBr(aq) ® 2Na(s) + Br₂(g)

 

3. Natrium dan klorin diperoleh pada proses industri melalui proses leburan NaCl. Reaksi yang terjadi pada leburan NaCl sebagai berikut.

Anode       : 2Cl^-(l) → Cl(g) + 2e

Katode     : 2Na⁺(l) + 2e ⇄ 2Na(l)

Reaksi sel : 2Na⁺(l) + 2C1^-(l) → Cl₂(g) +2Na(l)

Read More