kimia sma kelas xii-wening sukmanawati-2009

Upload: blablabla-bliblibli

Post on 04-Jun-2018

637 views

Category:

Documents


29 download

TRANSCRIPT

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    1/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    2/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    3/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    4/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    5/274

    Sains KIMIA SMA/MA Kelas X 3

    Puji syukur kita panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa yang telahmelimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan buku Kimia untuk SMA dan MA ini.

    Seiring dengan perkembangan teknologi dan perkembangan ilmupengetahuan maka kamu juga harus membekali diri dengan pengetahuan,pemahaman, dan sejumlah kemampuan untuk mengembangkan ilmupengetahuan dan teknologi. Kamu harus mempunyai kemampuan berpikir, bekerja, dan bersikap ilmiah, serta berkomunikasi sebagai salah satu aspek pentingkecakapan hidup.

    Buku Kimia untuk SMA dan MA ini sangat tepat kamu gunakan dalampembelajaran Kimia, karena buku ini memberikan pengalaman belajar secaralangsung melalui penggunaan dan keterampilan proses dan sikap ilmiah.

    Pada awal setiap bab disajikan peta konsep yang akan memudahkan kamudalam belajar konsep kimia sehingga materi yang disajikan dapat kamu terimatanpa adanya mis-konsepsi. Adanya penjelasan materi yang singkatmempermudah kamu untuk memahami konsep, prinsip, hukum, dan teori kimia,serta keterkaitannya, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Latihan-latihan dan tugas laboratorium akan menuntun kamu dalam mengembangkankemampuan ilmiah dan kerja ilmiah. Buku ini juga menyajikan pengetahuanserta info-info yang menunjang sehingga kamu dapat mengembangkankemampuan intelektualmu.

    Akhirnya, penulis berharap semoga Buku Kimia ini dapat membantumu dalammempelajari ilmu Kimia di SMA/MA. Semoga yang kamu pelajari dapat bermanfaat bagi dirimu sendiri, masyarakat, dan lingkungan sekitarmu. Selamat

    belajar.

    Surakarta, Juli 2007

    Penyusun

    Kata Pengantar

    i v

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    6/274

    Kata Sambutan .......................................................................................................................... iiiKata Pengantar ....................................................................... ................................................... ivDaftar Isi .............................................................................................................................. v

    BAB I Sifat Koligatif Larutan ........................................................................................... 3A. Satuan Konsentrasi Larutan .............................................................................. 5B. Sifat Koligatif Larutan ........................................................................................ 8C. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit ....................................................................... 18Latih Kemampuan I .................................................................................................. 21

    BAB II Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia .................................................... 23A. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks.......................................................... 25B. Elektrokimia ......................................................................................................... 30C. Korosi ..................................................................................................................... 36Latih Kemampuan II ................................................................................................ 41

    BAB III Reaksi Elektrolisis dan Hukum Faraday ......................................................... 43A. Redoks dalam Elektrolisis .................................................................................. 45B. Hukum Faraday .................................................................................................. 49C. Penggunaan Elektrolisis dalam Industri ......................................................... 54Latih Kemampuan III ............................................................................................... 56

    BAB IV Unsur-Unsur Utama .............................................................................................. 59A. Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Utama.................................................. 61B. Kelimpahan Unsur-Unsur Utama di Alam .................................................... 78

    C. Pembuatan dan Unsur dan Senyawa.............................................................. 81D. Kegunaan Unsur dan Senyawa ........................................................................ 87E. Dampak Negatif Unsur-Unsur Utama ........................................................... 93Latih Kemampuan IV ............................................................................................... 97

    BAB V Unsur Transisi ......................................................................................................... 99A. Anggota Unsur Transisi ...................................................................................... 101B. Sifat-Sifat Unsur Transisi ................................................................................... 101C. Kelimpahan Unsur Transisi ............................................................................... 106D. Kegunaan Unsur Transisi ................................................................................... 107E. Pembuatan Unsur Transisi ................................................................................ 109F. Dampak Negatif Unsur Transisi ....................................................................... 112Latih Kemampuan V ................................................................................................ 113

    BAB VI Unsur Radioaktif ..................................................................................................... 115A. Unsur Radioaktif ................................................................................................. 117B. Penggunaan Radioisotop ................................................................................... 128C. Pengaruh Radiasi pada Makhluk Hidup ........................................................ 131Latih Kemampuan VI ............................................................................................... 133

    Latihan Semester 1 ...................................................................................................................... 135

    Daftar Isi

    v

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    7/274

    BAB VII Senyawa Organik ................................................................................................... 141A. Gugus Fungsi........................................................................................................ 143

    B. Sifat-Sifat Gugus Fungsi .................................................................................... 157C. Pembuatan Senyawa Gugus Fungsi ................................................................ 169D. Kegunaan Senyawa Gugus Fungsi ................................................................... 173Latih Kemampuan VII ............................................................................................. 181

    BAB VIII Benzena ...................................................................................................................... 183A. Struktur Benzena ................................................................................................ 185B. Tata Nama Benzena............................................................................................. 186C. Sifat-Sifat Senyawa Benzena ............................................................................. 188D. Senyawa Turunan Benzena dan Kegunaannya ............................................. 189Latih Kemampuan VIII ............................................................................................ 192

    BAB IX Makromolekul .......................................................................................................... 195A. Polimer Sintetis ................................................................................................... 197B. Polimer Alam........................................................................................................ 207C. Asam Amino dan Protein .................................................................................. 220Latih Kemampuan IX ............................................................................................... 234

    BAB X Lemak .......................................................................................................................... 237A. Lemak .................................................................................................................... 239B. Senyawa Lipid dan Kegunaannya.................................................................... 245Latih Kemampuan X................................................................................................. 250

    Latihan Semester 2 ...................................................................................................................... 252Glosarium .......................................................................................................................... 255Daftar Pustaka .......................................................................................................................... 257Tabel-Tabel .......................................................................................................................... 258Kunci Jawaban .......................................................................................................................... 259Indeks .......................................................................................................................... 263

    v i

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    8/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    9/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    10/274

    Sifat Koligatif Larutan

    IBAB

    Kamu tentu pernah menjenguk orang sakit di rumah sakit. Pernahkah kamu melihat orangsakit yang diberi cairan infus. Apakah sebenarnya cairan infus itu? Cairan infus yang diberikanharus mempunyai tekanan osmotik yang sama dengan cairan dalam sel darah, atau bersifatisotonik. Tekanan osmotik termasuk sifat koligatif larutan. Apakah sebenarnya sifat koligatiflarutan itu? Dan, apa saja sifat-sifat koligatif larutan itu?

    Sumber: Tempo, 20 Agustus 2006

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    11/274

    4 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Peta Konsep

    Kata kunci : tekanan uap, titik didih, titik beku, tekanan osmotik

    Satuan Konsentrasi

    untuk menyatakan

    Molaritas ( M )

    Sifat koligatif larutan

    Nonelektrolit

    Fraksi mol ( x )Molalitas ( m)

    dipengaruhi

    Elektrolit

    Faktor Van't Hoff

    terdiri dari

    terdiri dari

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    12/274

    Sifat Koligatif Larutan 5

    pakah perbedaan dua sendok gula yang dilarutkan dalamsatu gelas air dengan lima sendok gula yang dilarutkandalam satu gelas air? Larutan yang kedua tentu lebih manis

    dan konsentrasinya lebih besar. Apakah konsentrasi itu?Marilah kita pelajari kembali mengenai konsentrasi larutansebelum kita mempelajari sifat koligatif larutan.

    Satuan konsentrasi ada beberapa macam, antara lain adalahmolalitas ( m), molaritas ( M), dan fraksi mol ( x).

    1. Molalitas ( m)Apakah yang kamu ketahui tentang molalitas?Molalitas merupakan satuan konsentrasi yang penting untukmenentukan sifat-sifat yang tergabung dari jumlah partikeldalam larutan.

    Molalitas didefinisikan sebagai banyak mol zat terlarut yangdilarutkan dalam satu kilogram (1.000 gram) pelarut. Misalkan jika 2 mol garam dapur (NaCl) dilarutkan dalam 1.000 gram airmaka molalitas garam dapur tersebut adalah 2 molal.Secara matematis pernyataan tersebut dinyatakan seperti berikut.

    1.000 ... (1 1)m n

    p=

    Keterangan:

    m = molalitas larutann = jumlah mol zat terlarut p = massa pelarut (gram) Jumlah mol zat terlarut ( n) dapat kita tentukan dari massa zatterlarut (m) dibagi dengan massa molekul relatif zat terlarut( Mr ). Jadi persamaan (1 1) dapat juga kita tuliskan seperti berikut.

    m 1.000 ... (1 2)m

    Mr p=

    Contoh Jika kita melarutkan 9 gram gula sederhana (C 6H 12O6) ke dalam500 gram air maka berapakah molalitas glukosa tersebut dalamlarutan?Penyelesaian:Diketahui : m = 9 gram

    Mr C6H 12O6 = 180 p = 500 gram

    Ditanya : molalitas ( m) ...?

    A

    A.Satuan Konsentrasi Larutan

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    13/274

    6 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Jawab : m =m 1.000

    Mr p

    =9 gr 1.000180 500 gr

    = 0,1 molal Jadi, kemolalan glukosa tersebut adalah 0,1 molal.

    2. Molaritas ( M )Pada saat kamu di laboratorium kimia, pernahkah kamumenemukan tulisan yang tertera pada botol wadah larutankimia misal 0,5 M HCl? Apakah arti 0,5 M tersebut? 0,5 M HCl berarti bahwa larutan HCl mengandung 0,5 mol HCl dalam airyang cukup untuk membuat volume total 1 liter. Jadi molaritas ( M) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 literlarutan. Secara matematik dinyatakan sebagai berikut.

    ... (1 3)n MV

    =

    Keterangan: M = molaritasn = molV = volume

    ContohHitunglah konsentrasi larutan yang dibuat dari 12 gram kristal

    MgSO4 yang dilarutkan dalam 250 mL air ( Mr MgSO 4 = 120)!Penyelesaian:Diketahui : Massa MgSO 4 = 12 gram

    Mr MgSO 4 = 120Volume air = 250 mL = 0,25 L

    Ditanya : Molaritas ( M)...?

    Jawab : Mol (n) = 44

    massa MgSO MgSO Mr

    =12 mol120

    = 0,1 mol

    M =nv

    =0,1 mol0,25 L

    = 0,4 M Jadi, konsentrasi larutan MgSO 4 adalah 0,4 M.

    Larutan dengan jumlah zat terlarutyang sangat besar disebut pekat .

    Adapun larutan dengan jumlah zatterlarut yang relatif sedikit disebutencer .

    Sumber: Kamus Kimia Bergambar

    Info Kimia

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    14/274

    Sifat Koligatif Larutan 7

    3. Fraksi Mol ( x)Fraksi mol ( x) menyatakan perbandingan mol salah satukomponen dengan jumlah mol semua komponen-komponen.Perhatikan contoh berikut. Misalkan 2 mol garam (NaCl) yangdinotasikan dengan A dilarutkan dalam 8 mol air yangdinotasikan dengan B, maka fraksi mol garam ( x

    A) = 0,2 dan

    fraksi mol air ( xB) = 0,8.Perhatikan gambar di samping! Jadi, fraksi mol masing-masing komponen dalam suatu larutandapat ditentukan sebagai berikut.

    dan ... (1 4 ) A B A B A B A B

    n nx x

    n n n n= =

    + +

    Keterangan:x A = fraksi mol zat A

    n A = mol zat AxB = fraksi mol zat Bn B = mol zat B

    ContohHitunglah fraksi mol zat terlarut bila 117 gram NaCl dilarutkandalam 360 air! ( Mr NaCl = 58,7)Penyelesaian:

    Mol NaCl =massaNaCl

    NaCl Mr

    = 117 mol58,7

    = 2 mol

    Mol H 2O =2

    2

    massaH OH O Mr

    =360 mol18 = 20 mol

    Fraksi Mol NaCl =2

    2 20+= 0,091

    Jadi, fraksi mol NaCl adalah 0,091.

    1. Hitunglah molaritas dari masing-masing larutan berikut ini.a. gliserol (C 3H 8O3) 72 gram dilarutkan dalam 1.000 ml air, b. metanol (CH 3OH) 20 gram dilarutkan dalam 100 ml air. ( Ar C = 12, Ar H = 1, Ar O = 16)

    2. Berapakah fraksi mol benzena (C 6H 6) dalam suatu larutan yang disiapkan dengan melarutkan28,6 gram benzena dalam 18 gram air?

    Latihan 1.1

    Gambar 1.1 Larutan Garam de-ngan Fraksi MolGaram 0,2

    larutan garamfraksi air = 0,8fraksi garam = 0, 2

    8 mol air 2 mol garam

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    15/274

    8 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Pada saat kamu memasak air, apa yang terjadi jika air tersebutmendidih kamu tambahkan gula? Air yang semula mendidihakan berhenti beberapa saat ketika kamu tambahkan gula,kemudian akan mendidih kembali. Hal ini menunjukkan bahwatelah terjadi kenaikan titik didih. Titik didih air murni lebihrendah daripada titik didih larutan gula. Kenaikan titik didih

    ini bergantung jumlah zat terlarut yang ditambahkan padapelarut, dalam contoh ini bergantung jumlah gula yangditambahkan pada air. Sifat inilah disebut sifat koligatif larutan.

    Sifat koligatif larutan yang lain adalah penurunan tekananuap, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Jadi sifatkoligatif larutan tergantung pada konsentrasi zat terlarut dantidak dipengaruhi oleh jenis zat terlarut. Agar lebih jelas, marilahkita pelajari uraian dari masing-masing sifat koligatif larutan.

    1. Penurunan Tekanan Uap JenuhPernahkah kamu melihat peristiwa penguapan? Pada peristiwa

    penguapan terjadi perubahan dari zat cair menjadi gas. Jika zatcair dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup maka zattersebut akan menguap hingga ruangan tersebut jenuh. Padakeadaan ini proses penguapan tetap berlangsung dan pada saatyang sama juga terjadi proses pengembunan. Laju penguapansama dengan laju pengembunan. Keadaan ini dikatakan terjadikesetimbangan dinamis antara zat cair dan uap jenuhnya.Artinya bahwa tidak akan terjadi perubahan lebih lanjut tetapireaksi atau proses yang terjadi masih terus berlangsung.Tekanan yang disebabkan oleh uap jenuh dinamakan tekananuap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh dipengaruhi oleh jumlah

    zat dan suhu. Makin besar tekanan uap suatu cairan, makinmudah molekul-molekul cairan itu berubah menjadi uap.Tekanan uap suatu larutan dapat diukur dengan alat manometermerkurium. Perhatikan Gambar 1.2!Pada alat tersebut setelah larutan dimasukkan dalam labu, semuaudara dalam pipa penghubung dikeluarkan melalui pompavakum. Jika keran ditutup, maka uap yang ada dalam pipapenghubung hanyalah uap dari pelarut larutan tadi sehinggauap itu disebut tekanan uap larutan tersebut. Semakin tinggisuhu cairan semakin banyak uap yang berada di atas permukaancairan dan tekanan uap yang terbaca semakin tinggi.

    B. Sifat Koligatif Larutan

    3. Hitunglah molaritas suatu larutan yang dibuat dengan melarutkan 8 gram kalsium bromida(CaBr2) dalam air untuk memperoleh 100 ml larutan!

    4. Hitunglah massa C 6H 6O2 (etilen glikol) dalam 8.000 gram air dengan molalitas larutan0,527 m!

    5. Hitung molalitas larutan etil alkohol (C 2H 5OH) yang dibuat dengan melarutkan 13,8 grametil alkohol ke dalam 27,0 gram air!

    Gambar 1.2 Manometer merkurium

    Sumber: Kimia untuk Universitas

    ke pompavakum

    ruanghampa

    larutan

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    16/274

    Sifat Koligatif Larutan 9

    Untuk mengetahui penurunan tekanan uap maka pada tahun1880-an kimiawan Perancis F.M. Raoult mendapati bahwamelarutkan suatu zat terlarut mempunyai efek penurunantekanan uap dari pelarut.Apabila pada pelarut murni kita tambahkan sejumlah zatterlarut yang tidak mudah menguap, apa yang akan terjadi?

    Coba perhatikan gambar berikut ini.

    Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwa jumlah partikelpelarut pada pelarut murni (Gambar A) di permukaan lebih banyak dibandingkan pada larutan (Gambar B). Partikel-partikelpada larutan lebih tidak teratur dibandingkan partikel-partikelpada pelarut murni. Hal ini menyebabkan tekanan uap larutanlebih kecil daripada pelarut murni. Inilah yang dinamakanpenurunan tekanan uap jenuh. Selisih antara tekanan uap murnidengan tekanan uap larutan jenuh dapat dituliskan secara

    matematis seperti berikut.

    P = P0 P .... (1 5)

    Keterangan:

    P = penurunan tekanan uapP0 = tekanan uap pelarut murniP = tekanan uap jenuh larutanBagaimana hubungan penurunan tekanan uap dengan jumlahpartikel? Menurut Raoult, besarnya tekanan uap pelarut di atassuatu larutan ( P) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarutmurni ( P0) dengan fraksi mol zat pelarut dalam larutan ( xB).

    P = xBP0 .... (1 6)

    Persamaan (1 6) di atas dikenal dengan hukum Raoult. HukumRaoult hanya berlaku pada larutan ideal dan larutan tersebutmerupakan larutan encer tetapi pada larutan encer yang tidakmempunyai interaksi kimia di antara komponen-komponennya,hukum Raoult berlaku pada pelarut saja.

    partikel

    A. Pelarut mumi B. Larutan

    Partikel pelarut

    Partikel zatterlarut

    Gambar 1.3 Partikel-Partikel Pelarut Murni dan LarutanSumber: Kimia untuk Universitas

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    17/274

    10 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Adapun banyaknya penurunan tekanan uap ( P ) sama denganhasil kali fraksi mol terlarut (x A) dan tekanan uap pelarut murni(P0). Pernyataan ini secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.

    0 ... (1 7) AP x P =

    Keterangan:x A = fraksi mol zat terlarutxB = fraksi mol zat pelarut

    ContohFraksi mol urea dalam air adalah 0,5. Tekanan uap air pada20C adalah 17,5 mmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutantersebut pada suhu tersebut?Penyelesaian:Diketahui : x A = 0,5

    P0

    = 17,5 mmHgDitanya : P ...? Jawab : P = x A P0

    = 0,517,5 mmHg= 8,75 mmHg

    P = P0 P= 17,5 mmHg 8,75 mmHg= 8,75 mmHg

    1. Suatu cairan mempunyai tekanan uap 300 mmHg pada 25C. Sebanyak 300 gram zat Xyang tidak menguap dilarutkan ke dalam 10 mol cairan tersebut. Bila tekanan uap larutanini sama dengan 250 mmHg, tentukan Mr zat X tersebut!

    2. Tentukan penurunan tekanan uap jenuh dari larutan NaOH 10% dalam air pada suhu27C, bila tekanan uap jenuh air pada 27C adalah 20 mmHg!

    3. Suatu campuran terdiri dari benzena (1) dan toulena (2). Fraksi mol masing masing zatadalah x1 = 0,2 dan x2 = 0,8. Pada suhu 20C tekanan uap benzena 75 mmHg dan tekananuap toluena 25 mmHg. Berapakah fraksi mol benzena dalam campuran uap di atas?

    4. Tentukan tekanan uap jenuh dari 1,8 gram glukosa ( Mr = 180) yang terlarut dalam 900gram air, bila tekanan uap jenuh air 40 cmHg!

    5. Tekanan uap jenuh larutan 124 gram zat X dalam 648 gram air adalah 76 mmHg. Pada suhuyang sama, hitung massa molekul relatif zat X jika tekanan uap jenuh air murni 80 mmHg.

    Latihan 1.2

    2. Kenaikan Titik Didih ( )bT Tahukah kamu bagaimana terjadinya pendidihan?Pendidihan terjadi karena panas meningkatkan gerakan atauenergi kinetik, dari molekul yang menyebabkan cairan beradapada titik di mana cairan itu menguap, tidak peduli berada dipermukaan teratas atau di bagian terdalam cairan tersebut.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    18/274

    Sifat Koligatif Larutan 11

    Titik didih cairan berhubungan dengan tekanan uap. Bagaimanahubungannya? Coba perhatikan penjelasan berikut ini.Apabila sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang tinggipada suhu tertentu, maka molekul-molekul yang berada dalamlarutan tersebut mudah untuk melepaskan diri dari permukaanlarutan. Atau dapat dikatakan pada suhu yang sama sebuah

    larutan mempunyai tekanan uap yang rendah, maka molekul-molekul dalam larutan tersebut tidak dapat dengan mudahmelepaskan diri dari larutan. Jadi larutan dengan tekanan uapyang lebih tinggi pada suhu tertentu akan memiliki titik didihyang lebih rendah.Cairan akan mendidih ketika tekanan uapnya menjadi samadengan tekanan udara luar. Titik didih cairan pada tekanan udara760 mmHg disebut titik didih standar atau titik didih normal. Jadi yang dimaksud dengan titik didih adalah suhu pada saattekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan udara luar(tekanan pada permukaan cairan).

    Telah dijelaskan di depan bahwa tekanan uap larutan lebihrendah dari tekanan uap pelarutnya. Hal ini disebabkan karenazat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarutsehingga kecepatan penguapan berkurang.Hubungan antara tekanan uap jenuh dan suhu air dalam larutan berair ditunjukkan pada Gambar 1.4 berikut.

    Garis mendidih air digambarkan oleh garis CD, sedangkan garismendidih larutan digambarkan oleh garis BG. Titik didih larutandinyatakan dengan T b1 , dan titik didih pelarut dinyatakandengan T b0. Larutan mendidih pada tekanan 1 atm. Dari gambardi atas dapat dilihat bahwa titik didih larutan (titik G) lebih tinggidaripada titik didih air (titik D).

    Gambar 1.4 Diagram PT Air dan Larutan Berair Sumber: Kimia untuk Universitas

    Suhu

    T e

    k a n a n u a p

    Tf1

    A

    Tf0

    Titik tripleB

    CGas

    Padat

    1 atmF E D

    Cair

    G

    Tb1

    Tb0

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    19/274

    12 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Titik Didih LarutanA. Tujuan

    Mengamati titik didih larutan.B. Alat dan Bahan

    - Tabung reaksi - Air suling- Gelas kimia 400 mL - Aquades- Termometer (0 C 13 C) - Larutan urea 0,1 m dan 0,5 m- Pemanas spiritus - Larutan NaCl 0,1 m dan 0,5 m- Kawat kasa- Kaki tiga

    C. Cara Kerja

    1. Masukkan air suling ke dalam gelas kimia 400 mL dan panaskan dengan pemanasspiritus hingga mendidih.2. Masukkan 10 mL aquades ke dalam tabung reaksi.3. Masukkan tabung reaksi ke dalam air

    mendidih dalam gelas kimia di atas.Perhatikan gambar di samping!

    4. Amati dan catat perubahan suhu aquades dalam tabung reaksi setiap 15 detiksampai diperoleh suhu tetap.

    5. Ulangi langkah 1 4 di atas untuk larutan urea 0,1 m dan 0,5 m, serta padalarutan NaCl 0,1 m dan 0,5 m.

    6. Hitung selisih titik didih dari titik didih aquades dengan titik didih larutan.D. Hasil Percobaan

    E. Analisa Data1. Bagaimana pengaruh besarnya molalitas terhadap kenaikan titik didih untuk

    larutan yang sama?2. Bagaimana pengaruh jenis zat (elektrolit atau nonelektrolit) terhadap titik didih

    larutan dengan molalitas yang sama?3. Apakah kesimpulan dari kegiatan di atas?

    Supaya lebih jelas mengenai kenaikan titik didih, lakukankegiatan berikut.

    Kegiatan 1.1

    gelaskimia

    tabung reaksi

    kawat kasa

    kaki tiga

    pemanasspiritus

    No. Selisih Titik Didih (C)

    1. Aquades

    2 . Urea 0,1 m3 . Urea 0,5 m4 . NaCl 0,1 m5 . NaCl 0,1 m

    Larutan Titik Didih (C)

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    20/274

    Sifat Koligatif Larutan 13

    Dari percobaan di atas dapat diketahui bahwa titik didih suatularutan dapat lebih tinggi ataupun lebih rendah dari titik didihpelarut, bergantung pada kemudahan zat terlarut tersebutmenguap.Selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebutkenaikan titik didih ( bT ).

    bT = titik didih larutan titik didih pelarut ... (1 8)

    Menurut hukum Raoult, besarnya kenaikan titik didih larutansebanding dengan hasil kali dari molalitas larutan (m) dengankenaikan titik didih molal (K b).Oleh karena itu, kenaikan titik didih dapat dirumuskan seperti berikut.

    bT = K b m ... (1 9)Keterangan:

    bT = kenaikan titik didih molalK b = tetapan kenaikan titik didih molalm = molalitas larutan

    ContohNatrium hidroksida 1,6 gram dilarutkan dalam 500 gram air.Hitung titik didih larutan tersebut! ( K b air = 0,52 Cm-1 , Ar Na =23, Ar O = 16, Ar H = 1)Penyelesaian:Diketahui : m = 1,6 gram

    p = 500 gramK b = 0,52 Cm

    -1

    Ditanya : T b ...?

    Jawab : bT = m K b

    =m 1.000NaOH b

    K Mr p

    =-11,6 1.000 0,52 Cm

    40 500 gr

    gr

    = 0,04 2 0,52 C= 0,0416 C

    T d = 100 C + bT = 100 C + 0,0416 C= 100,0416 C

    Jadi, titik didih larutan NaOH adalah 100,0416 C.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    21/274

    14 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    3. Penurunan Titik Beku ( f T )

    Penurunan titik beku pada konsepnya sama dengan kenaikantitik didih. Larutan mempunyai titik beku yang lebih rendahdibandingkan dengan pelarut murni. Perhatikan Gambar 1.4kembali. Lakukan kegiatan berikut ini terlebih dahulu agar lebih jelas.

    Distilasi merupakan proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih. Menurut pendapat-mu, apakah tekanan uap berpengaruh pada proses dis-tilasi? Jika iya, jelaskan dan diskusikan dengan teman

    semejamu.

    Tugas Kelompok

    Penurunan Titik Beku Larutan

    A. TujuanMengamati penurunan titik beku larutan.

    B. Alat dan Bahan- Tabung reaksi - Aquades- Gelas kimia 400 mL - Larutan glukosa 0,1 m dan 0,5 m- Termometer (-10 C 50 C) - Garam dapur (NaCl)- Spatula - Es batu

    C. Cara Kerja1. Masukkan potongan-potongan kecil es batu ke dalam gelas kimia hingga 3/4 tinggi

    gelas kimia. Kemudian tambahkan 10 sendok teh garam dapur. Campur es batudan garam dapur tersebut. Campuran ini kita sebut campuran pendingin.

    2. Isilah tabung reaksi dengan aquades hingga setinggi 2 3 cm.3. Masukkan tabung reaksi tersebut ke dalam campuran

    pendingin tadi. Ukur suhu aquades dengantermometer sambil sesekali diaduk hingga aquadestersebut membeku.

    Perhatikan gambar!4. Setelah suhu tidak turun lagi, angkat tabung reaksi

    dari campuran pendingin.5. Ukur kembali suhu aquades yang telah membeku

    setiap 15 detik hingga mencair lagi. Tulis hasilpengamatan dalam bentuk tabel.

    6. Ulangi langkah 2 sampai 5 di atas untuk larutan glukosa0,1 m dan 0,5 m serta pada larutan NaCl 0,1 m dan0,5 m.

    Kegiatan 1.2

    termometer

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    22/274

    Sifat Koligatif Larutan 15

    Dari percobaan di atas dapat diketahui bahwa makin tinggikonsentrasi zat terlarut makin rendah titik beku larutan.Perhatikan kembali Gambar 1.4. Selisih antara titik beku pelarutdengan titik beku larutan dinamakan penurunan titik bekularutan ( f T = freezing point).

    f T = Titik beku pelarut titik beku larutan ... (1 10)

    Menurut hukum Raoult penurunan titik beku larutandirumuskan seperti berikut.

    f f T m K = ... (1 11)

    Keterangan: f T = penurunan titik beku

    m = molalitas larutanK f = tetapan penurunan titik beku molal

    D. Hasil Percobaan

    E. Analisa Data1. Bagaimana pengaruh besarnya molalitas terhadap penurunan titik beku untuk

    larutan yang sama?2. Bagaimana pengaruh jenis zat (elektrolit atau nonelektrolit) terhadap titik didih

    larutan dengan molalitas yang sama?3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?

    No. Selisih Titik Beku (C)

    1 . Aquades2 . Urea 0,1 m

    3 . Urea 0,5 m4 . NaCl 0,1 m5 . NaCl 0,1 m

    Larutan Titik Beku (C)

    1. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi 100,1 C ditambahkan gula. Jika tekananudara luar 1 atm ( K b = 0,5Cm

    -1), hitung jumlah zat gula yang harus ditambahkan.2. Larutan urea 0,1 molal dalam air mendidih pada suhu 100,05 C. Pada volume yang sama,

    larutan glukosa 0,1 molal dan sukrosa 0,3 molal dicampurkan. Hitung titik didih campurantersebut!

    3. Campuran sebanyak 12,42 gram terdiri dari glukosa dan sukrosa dilarutkan dalam 100 grair. Campuran tersebut mendidih pada suhu 100,312 C ( K b air = 0,52 Cm

    -1). Tentukan massamasing-masing zat dalam campuran jika tekanan udara pada saat itu 1 atm!

    4. Hitung titik beku suatu larutan yang mengandung 1,19 gram CHI 3 ( Mr CHI 3 = 119) yangdilarutkan dalam 50 gram benzena dengan K f benzena = 4,9!

    5. Dalam 900 gram air terlarut 30 gram suatu zat X ( Mr = 40). Larutan ini membeku pada suhu-5,56 C. Berapa gram zat X harus dilarutkan ke dalam 1,2 kilogram air agar diperolehlarutan dengan penurunan titik beku yang sama?

    Latihan 1.3

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    23/274

    16 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    4. Tekanan Osmotik ( )Pernahkah kamu sakit dan dirawat di rumah sakit? Adakalanyaseorang pasien di rumah sakit harus diberi cairan infus.Sebenarnya apakah cairan infus tersebut? Larutan yangdimasukkan ke dalam tubuh pasien melalui pembuluh darahharuslah memiliki tekanan yang sama dengan tekanan sel-seldarah. Apabila tekanan cairan infus lebih tinggi maka cairaninfus akan keluar dari sel darah. Prinsip kerja infus ini padadasarnya adalah tekanan osmotik. Tekanan di sini adalah tekananyang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegahmasuknya molekul-molekul solut melalui membran yangsemipermiabel dari pelarut murni ke larutan.Sebenarnya apakah osmosis itu? Cairan murni atau larutan encerakan bergerak menembus membran atau rintangan untukmencapai larutan yang lebih pekat. Inilah yang dinamakanosmosis. Membran atau rintangan ini disebut membransemipermiabel.Untuk lebih memahami prinsip tekanan osmotik, lakukanpercobaan berikut ini.

    Tekanan OsmotikA. Tujuan

    Mempelajari tekanan osmotik.

    B. Alat dan Bahan- Tabung osmotik

    - Gelas kimia 400 mL- Plastik selafon (dari bungkus rokok)- Aquades- Larutan sirop berwarna merah

    C. Cara Kerja1. Masukkan aquades ke dalam gelas kimia 400 mL hingga 3/4 tinggi gelas.2. Isi tabung osmotik dengan sirop merah dan tutup tabung dengan plastik.3. Masukkan tabung osmotik ke dalam gelas kimia yang berisi aquades tadi.4. Amati dan catat perubahan yang terjadi!

    D. Hasil Percobaan1. Perubahan warna aquades dalam gelas kimia = ....2. Perubahan warna sirop dalam tabung osmotik = ....

    E. Analisa Data1. Bagaimana proses osmotik yang terjadi pada percobaan ini?2. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?

    Kegiatan 1.3

    Pada proses osmosis, air mengalir melalui membran semi-permiabel masuk ke dalam larutan sirop, mengencerkan larutan.Molekul sirop tidak dapat melalui membran. Jadi air yang berada di luar tabung osmotik tetap murni.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    24/274

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    25/274

    18 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    1. Pada suhu 25 C tekanan osmosis rata-rata darah adalah 7,7 atm. Berapakah konsentrasimolar dari larutan glukosa (C 6H 1206) yang isotonik dengan darah?

    2. Untuk membuat 100 ml larutan urea yang isotonik dengan larutan glukosa 0,1 M ( Mr = 60), berapa gram urea yang diperlukan?

    3. Hitunglah tekanan osmotik dari 18 gram glukosa ( Mr = 180) yang dilarutkan dalam airsehingga volume larutan menjadi 500 mL pada suhu 37 C! ( R = 0,082 L atm mol -1K-1)

    4. Berapa gram urea CO(NH 2)2 , harus dilarutkan untuk membuat 200 mL larutan agar isotonis

    dengan larutan NH 4NO 3 0,1 M?

    Latihan 1.4

    C. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

    Dalam sistem analisis, dikenal larutan hipertonik yaitu larutanyang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi, larutan isotonikyaitu dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama,dan larutan hipotonik yaitu larutan dengan konsentrasi terlarutrendah. Air kelapa merupakan contoh larutan isotonik alami.Secara ilmiah, air kelapa muda mempunyai komposisi mineral

    dan gula yang sempurna sehinggga memiliki kesetimbanganelektrolit yang nyaris sempurna setara dengan cairan tubuhmanusia.Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Contoh bintang laut dan kepiting memiliki cairan sel yang bersifatisotonik dengan lingkungannya. Jika cairan sel bersifat hipotonikmaka sel tersebut akan mendapatkan banyak air. Tetapi jika sel berada pada larutan hipertonik maka sel akan kehilangan banyak molekul air.

    Tahukah kamu bahwa larutan terdiri dari larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yangdapat menghantarkan arus listrik. Sifat koligatif larutannonelektrolit telah kita pelajari di depan, bagaimana dengan sifatkoligatif dari larutan elektrolit?

    Larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yang lebih besardaripada nonelektrolit. Lihat kembali Kegiatan 1.1 dan Kegiatan1.2 di depan, bahwa penurunan titik beku NaCl lebih besardaripada glukosa. Perbandingan harga sifat koligatif larutanelektrolit dengan larutan nonelektrolit dinamakan dengan faktorVant Hoff dan dilambangkan dengan i. Perhatikan contohpenghitungan harga i berikut.

    f T untuk larutan NaCl 0,01 molal adalah 0,0359 C dan f T untuk larutan urea 0,01 molal adalah 0,0186 C, maka harga i

    adalah seperti berikut.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    26/274

    Sifat Koligatif Larutan 19

    i = larutan NaCl 0,01 m larutan urea 0,01 m

    f

    f

    T T

    =0 ,0359 C0 ,0186 C

    = 1,93Perhatikan harga i beberapa jenis larutan pada tabel berikut.

    Menurut ilmuwan Swedia bernama Svante Arrhenius , suatularutan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Misalkan padalarutan NaCl maka akan terionisasi menjadi ion Na + dan ion Cl

    NaCl (l) Na + (aq) + Cl (aq)Bagaimana hubungan harga i dengan derajat ionisasi ( )?Besarnya derajat ionisasi ( ) dinyatakan sebagai berikut.

    jumlah mol zat yang terionisasi jumlah mol zat mula-mula

    =

    Untuk larutan elektrolit kuat, harga mendekati 1 sedangkanuntuk elektrolit lemah harga berada di antara 0 dan 1 (0 < < 1)Misalkan sebuah partikel elektrolit X mengion menjadi n ion Ydan molalitas elektrolit X mula-mula m serta derajat ionisasi ,maka

    X nY

    mula-mula : m -ionisasi : m + mSetimbang : m m

    nm n

    Maka konsentrasi partikel dalam larutan adalah= konsentrasi partikel elektrolit X + konsentrasi ion-ion Y= m m + nm = m[1 + (n 1) ] (harga 1 + ( n 1) disebut dengan faktor

    Vant Hoff ( i))= m i

    2223

    23

    1,871,861,422,46

    1,912,22

    1,931,941,622,77

    1,972,59

    1,941,961,692,86

    1,992,72

    NaClKClMgSO4K2SO4HClH2SO4

    Elektrolit Harga i

    0,100 m 0,010 m 0,005 mBatas

    teoritis

    Tabel 1.1 Faktor i (faktor Van't Hoff) Berbagai Larutan

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    27/274

    20 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Keterangan:n = jumlah koefisien kation dan anion = derajat ionisasiBagaimana menentukan harga n?Perhatikan contoh menentukan harga n berikut.H 3PO 4(l) 3 H+ (aq)+ PO43 (aq) maka n = 4HCl (l) H + (aq) + Cl (aq) maka n = 2Pada larutan elektrolit, maka rumus sifat koligatif larutanmenjadi seperti berikut.

    0 AP X P i =

    b bT K m i = f f T K m i =

    M R T i =

    ContohPada suhu 37 C ke dalam air dilarutkan 1,71 gram Ba(OH) 2hingga volume 100 mL ( Mr Ba(OH) 2 = 171). Hitung besartekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol -1K-1)Penyelesaian:Diketahui : m = 1,71 gram

    V = 100 mL = 0,1 L Mr Ba(OH) 2 = 171R = 0,082 L atm mol -1K-1

    T = 37 C = 310 K

    Ditanya :

    ...? Jawab : Ba(OH) 2 merupakan elektrolit.Ba(OH) 2 Ba2+ + 2 OH, n = 3

    mol Ba(OH) 2 = grammol

    1,71 gram171 = 0,01 mol

    M =nV

    =0,01 mol

    0,1 L = 0,1 mol L-1

    = M R T i= 0,1 mol L-1 0,082 L atm mol -1K-1

    310 K (1 + (3 1)1) = 7,626 atm

    1. Tentukan titik didih dan titik beku, dari:a. Natrium klorida 11,7 gram yang dilarutkan dalam 720 gram air. b. Barium hidroksida 100 gram yang dilarutkan dalam 250 gram air.

    2. Tentukan derajat ionisasi larutan elektrolit biner 0,05 mol dalam 100 gram air ( K f = 1,86)yang membeku pada suhu -1,55 C!

    3. Hitung massa molekul relatif zat X, bila 15 gram zat X dilarutkan dalam 100 gram air!Tekanan uap larutan 28,85 mmHg dan tekanan uap pelarutnya 30 mmHg.

    Latihan 1.5

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    28/274

    Sifat Koligatif Larutan 21

    Satuan konsentrasi yang digunakan dalam penentuan sifat koligatif larutan antaralain molalitas, molaritas, dan fraksi mol. Sifat koligatif adalah sifat-sifat larutan yangtidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada jumlah zatterlarut dalam larutan.

    Sifat koligatif larutan meliputi penurunan tekanan uap ( P ), kenaikan titik didih( bT ), penurunan titik beku ( f T ), dan tekanan osmotik ( ).Sifat koligatif larutan nonelektrolit dapat dirumuskan sebagai berikut.- 0 AP x P = - b bT m K = - f f T m K = - M R T = Besarnya sifat koligatif larutan elektrolit sama dengan larutan nonelektrolit dikalikandengan faktor Van't Hoff ( i).Harga faktor Van't Hoff adalah 1 + ( n 1) .

    Rangkuman

    1. Masa jenis suatu larutan CH 3COOH 5,2 Madalah 1,04 g/ml. Jika Mr CH 3COOH = 60,

    maka konsentrasi larutan tersebut jikadinyatakan dalam persen berat asam asetatadalah .A. 18% D. 36%B. 24% E. 40%C. 30%

    2. Kemolalan larutan C 2H 5OH ( Mr = 46)dengan persen berat 20% adalah .A. 0,4 D. 5,4B. 3,4 E. 6,4

    C. 4,43. Fraksi mol suatu larutan metanol CH 3OHdalam air adalah 0,5. Konsentrasi metanoldalam larutan ini jika dinyatakan dalampersen berat adalah .A. 40% D. 64%B. 50% E. 75%C. 60%

    4. Volume larutan NaOH 0,25 M yang dibuatdengan melarutkan 1 gram NaOH adalah.... ( Mr = 40)

    A. 50 mL D. 150 mLB. 100 mL E. 250 mL

    C. 125 mL5. Kelarutan CaCl 2 dalam air pada suhu 0 Cadalah 5,4 molal. Jika K f = 1,86 makapenurunan titik beku larutan CaCl 2 tersebutadalah .A. 1,0 C D. 3,0 CB. 2,0 C E. 5,0 CC. 2,7 C

    6. Jika titik beku larutan glukosa 0,1 m dalamair adalah -0,18 C, maka diharapkan titik beku 0,2 molal CaCl 2 dalam air adalah .A. -3,36 C D. 5,40 CB. -0,54 C E. -1,08 CC. -0,18 C

    7. Penurunan titik beku 15 gram asam sulfatdalam 250 gram air sama dengan pe-nurunan titik beku 15 gram CO(NH 2)2dalam 1.250 gram air. Derajat ionisasi asamsulfat dalam larutan tersebut adalah .A. 0,5 D. 0,8B. 0,6 E. 0,95C. 0,75

    I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!

    Latih Kemampuan I

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    29/274

    22 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    8. Di antara kelima larutan berikut ini yangmempunyai titik didih paling rendahadalah .A. K2SO4 0,03 MB. Al2(SO4)3 0,01 MC. NaCl 0,02 M

    D. C 6H 12O6 0,03 ME. Mg(NO 3)2 0,02 M

    9. Titik beku larutan NaCl 0,2 molal danglukosa 0,4 molal akan sama, sebab kedualarutan tersebut .A. mempunyai molekul yang sama

    besarnyaB. mempunyai derajat ionisasi yang samaC. menghasilkan partikel yang sama

    banyaknyaD. sama-sama larutan elektrolitE. sama-sama larutan nonelektrolit

    10. Glukosa ( Mr = 180) 18 gram dilarutkan dalamair sehingga volume larutan menjadi 500 mL.Tekanan osmotik larutan tersebut pada suhu37 C (R = 0,082 L atm mol -1K-1) adalah .A. 4,92 atm D. 5,08 atmB. 9,84 atm E. 10 atmC. 4,47 atm

    11. Perbandingan harga K f terhadap K b untukair adalah 3,65. Jika suatu larutan dalam airmembeku pada suhu -0,8020 C, makalarutan tersebut akan mendidih padasuhu .A. 100,22 C D. 100 CB. 103,65 C E. 99,20 CC. 100,80 C

    B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!1. Hitung konsentrasi campuran antara 150 mL asam sulfat 0,2 M dengan 100 mL larutan

    asam sulfat 0,3 M!

    2. Suatu larutan sebanyak 50 gr dibuat dengan mencampurkan 23 gr etanol dengan 27 gr air. Jika tekanan uap air pada suhu ruangan adalah 30 mmHg, hitung tekanan uap larutan!3. Senyawa nonelektrolit 3 gram dilarutkan dalam 250 gram air. Larutan ini mempunyai

    penurunan titik beku setengah dari penurunan titik beku 5,85 gram garam dapur( Mr = 58,5) dalam 500 gram air. Tentukan massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut!K f air = 1,86 Cm

    -1

    4. Suatu larutan asam lemah 0,1 M mempunyai tekanan osmotik 1,88 atm pada suhu 27 C. Jika asam tersebut terionisasi 10%, hitung jumlah ion (n) dari asam tersebut?

    5. Berapa gram urea (CO(NH 2)2), harus dilarutkan untuk membuat 200 mL larutan agar isotonisdengan larutan NH 4NO 3 0,1 M?

    12. Untuk membuat 200 mL larutan urea yangisotonik sama dengan larutan NaCl 1 Mdiperlukan urea ( Mr = 60 ) sebanyak .A. 1,2 gram D. 4,6 gramB. 2,4 gram E. 7,2 gramC. 3 gram

    13. Suatu elektrolit kuat dalam air dengankonsentrasi 0,2 M membeku pada suhu-0,86 C . Bila K f = 1,86 maka jumlah ionelektrolit tersebut adalah .A. 1 D. 4B. 2 E. 5C. 3

    14. Lemak 10 gram dilarutkan dalam 100 gram benzena, ternyata larutan itu membeku padasuhu 0,3C di bawah titik beku benzenamurni. Jika K f benzena 5,1 maka massamolekul relatif lemak tersebut adalah .A. 40 D. 1.510B. 510 E. 1.500C. 1.000

    15. Tetapan penurunan titik beku molal K bmenunjukkan ....A. besarnya titik beku larutan pada

    konsentrasi 1 molalB. besarnya penurunan titik beku larutan

    1 molal

    C. besarnya penurunan titik beku pelarutdalam larutan 1 molalD. besarnya penurunan titik beku pelarut

    dalam larutan 1 molalE. besarnya titik beku zat pelarut sebanyak

    1 molal

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    30/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 23

    Reaksi Oksidasi Reduksidan Elektrokimia

    IIBAB

    Kamu tentu sudah tahu baterai. Baterai banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari,misal pada radio dan lampu senter. Baterai kering ditemukan oleh Leclancle. Prinsip kerja baterai memanfaatkan reaksi oksidasi-reduksi.

    Perhatikan benda-benda yang terbuat dari besi di sekitarmu? Ketika cat yang melapisinyaterkelupas maka lama-kelamaan benda tersebut akan berkarat dan berubah menjadi cokelat.Keadaan demikian disebabkan reaksi oksidasi pada besi tersebut. Apakah reaksi oksidasi-reduksiitu? Dan apa saja manfaatnya?

    Sumber: Dokumen Penerbit

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    31/274

    24 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Peta Konsep

    Kata kunci : reduksi, oksidasi, katode, anode, potensial sel

    Reaksi redoks

    Sel elektrokimiaMenyetarakan persamaan reaksi Korosi

    dimanfaatkan

    Sel volta

    Menghasilkan listrik dari reaksi redoks.

    Sel elektrolisis

    Menghasilkan reaksi redoks darilistrik.

    terdiri dari

    padauntuk

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    32/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 25

    amu tentu masih ingat konsep reaksi redoks. Berdasarkan bilangan oksidasi, yang dimaksud reaksi redoks ialah reaksiyang melibatkan reaksi reduksi yaitu penurunan bilangan

    oksidasi dan reaksi oksidasi yaitu penambahan bilangan oksidasi.Penerapan konsep reaksi redoks ini sangat banyak, antara lainpada sel elektrokimia, sel elektrolisis, dan penyepuhan. Mari

    kita pelajari reaksi redoks dalam elektrokimia agar lebih jelas.

    Seperti halnya perubahan kimia lainnya, reaksi reduksi danoksidasi juga ditunjukkan oleh persamaan kimia. Oleh karenaitu, persamaan reaksi redoks juga harus disetarakan. Sekarangperhatikan reaksi redoks berikut ini.C(s)+ HNO 3(l) CO2( g) + NO 2( g) + H2O(l)

    Apakah kamu dapat menyetarakan reaksi tersebut? Untuk

    mempermudah menyetarakan reaksi redoks, kamu dapatmenggunakan metode bilangan oksidasi dan metode setengahreaksi. Mari kita pelajari kedua metode itu agar kamu dapatmenyetarakan reaksi di atas.

    1. Metode Bilangan OksidasiUntuk menyetarakan reaksi redoks dengan metode bilanganoksidasi, kamu harus dapat menentukan bilangan oksidasiunsur yang terlibat dalam reaksi. Jika kamu sudah memahamicara menentukan bilangan oksidasi, kamu dapat menyetarakanreaksi redoks dengan mudah. Langkah-langkah dalam

    menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan metode bilangan oksidasi adalah seperti berikut.1. Menentukan unsur-unsur yang mengalami perubahan

    bilangan oksidasi.2. Memberi koefisien yang sesuai pada unsur-unsur yang

    mengalami perubahan bilangan oksidasi.3. Menentukan jumlah penambahan bilangan oksidasi untuk

    reaksi oksidasi dan penurunan bilangan oksidasi untuk reaksireduksi. Kalikan jumlah unsur yang terlibat denganmuatannya.

    4. Menyetarakan perubahan bilangan oksidasi denganmemberi koefisien yang sesuai.

    5. Setarakan muatan dengan menambahkan H + (dalam suasanaasam) dan OH (dalam suasana basa).

    6. Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan H 2O.Perhatikan contoh berikut agar lebih jelas.

    1. MnO 4(aq) + Cl(aq) Mn2+(aq) + Cl2( g) (dalam suasana asam)

    Langkah 1 Menentukan unsur-unsur yang mengalamiperubahan bilangan oksidasi.MnO 4

    (aq) + Cl(aq) Mn 2+(aq) + Cl2( g)

    K

    A. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    33/274

    26 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Unsur yang mengalami perubahan bilanganoksidasi adalah Mn, yaitu dari +7 menjadi +2 danCl yaitu dari -1 menjadi 0.

    Langkah 2 Memberi koefisien yang sesuai pada unsur-unsuryang mengalami perubahan bilangan oksidasi.Atom Mn sudah setara.Atom Cl belum setara, diruas kanan terdapat 2 atom Cl sedangkan disebelah kiri hanya terdapat satu atom Cl. Untukmenyetarakan, atom Cl di ruas kiri diberikoefisien 2.MnO 4

    (aq) + 2 Cl(aq) Mn 2+(aq) + Cl2( g)Langkah 3 Menentukan jumlah penambahan bilangan

    oksidasi untuk reaksi oksidasi dan penurunan bilangan oksidasi untuk reaksi reduksi. Kalikan jumlah unsur yang terlibat dengan muatannya.Perubahan bilangan oksidasi Mn dari +7 menjadi+2 = 5.Perubahan bilangan oksidasi Cl dari -2 (= 2 (-1))menjadi 0 = 2.

    Langkah 4 Menyetarakan perubahan bilangan oksidasidengan memberi koefisien yang sesuai.Untuk menyetarakan reaksi, maka koefisien Mndikalikan 2 sedangkan koefisien Cl dikalikan 5.2 MnO 4 (aq) + 10 Cl (aq) 2 Mn 2+(aq) + 5 Cl2( g)

    Langkah 5 Setarakan muatan dengan menambahkan H +(dalam suasana asam) dan OH (dalam suasana basa).Total muatan di sebelah kiri adalah (-2) + (-10) = -12Total muatan di sebelah kanan adalah (+4) + 0 = +4Oleh karena dalam suasana asam, agar muatanseimbang maka tambahkan 16 ion H + di sebelahkiri, sehingga persamaan reaksi menjadi seperti berikut.

    2 MnO 4 (aq) + 10 Cl (aq) + 16 H+(aq) 2 Mn 2+(aq) + 5 Cl2 ( g)

    Langkah 6 Setarakan jumlah atom H dengan menambahkanH 2O. Jumlah atom H di sebelah kiri = 16 dan di sebelahkanan tidak terdapat atom H, sehingga di sebelahkanan ditambahkan 8 molekul H 2O.

    2 MnO 4 (aq) + 10 Cl (aq) + 16 H+(aq) 2 Mn2+(aq) + 5 Cl2( g) + 8 H2O(l)

    (reaksi telah seimbang)

    2. Cl2( g) + IO3 (aq) IO4 (aq) +Cl (aq) (dalam suasana basa)

    Langkah 1 Unsur yang mengalami perubahan bilanganoksidasi adalah I, yaitu dari +5 menjadi +7 dan Clyaitu dari 0 menjadi -1.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    34/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 27

    Langkah 2 Di ruas kiri terdapat 2 atom Cl sedangkan disebelah kanan hanya terdapat satu atom Cl. Untukmenyetarakan, atom Cl di ruas kanan diberikoefisien 2. Adapun jumlah atom I sudah setara.Cl2( g) + IO3 (aq)

    IO4 (aq) + 2 Cl (aq)Langkah 3 Perubahan bilangan oksidasi I dari +5 menjadi

    + 7 = 2.Perubahan bilangan oksidasi Cl dari 0 menjadi-2(2 -1) = 2.

    Langkah 4 Koefisien Cl maupun I sudah setara.Langkah 5 Total muatan di sebelah kiri adalah 0 + -1 = -1.

    Total muatan di sebelah kanan adalah (-1 ) + (-2) = -3.Oleh karena dalam suasana basa, agar muatan se-imbang maka tambahkan 2 ion OH di sebelah kiri,sehingga persamaan reaksi menjadi seperti berikut.Cl2( g) + IO3 (aq) + 2 OH (aq) IO4 (aq) + 2 Cl (aq)

    Langkah 6 Jumlah atom H di sebelah kiri = 2 dan di sebelahkanan tidak terdapat atom H, sehingga di sebelahkanan ditambahkan 1 molekul H 2O.

    Cl2( g) + IO3 (aq) + 2 OH (aq) IO4 (aq) + 2 Cl (aq) + H2O(l)(reaksi telah seimbang)

    2. Metode Setengah ReaksiDasar dari metode ini adalah jumlah elektron yang dilepaskanpada reaksi oksidasi dan reduksi sama. Untuk menyetarakanreaksi redoks dengan metode setengah reaksi, perhatikanlangkah-langkah berikut.Langkah 1 Pisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksi dan

    reaksi oksidasi.Langkah 2 Setarakan masing-masing setengah reaksi.

    Setarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dengan memberi koefisien.

    Langkah 3 Setarakan oksigen dan hidrogen.Untuk larutan asam atau netral tambahkan mole-kul satu H 2O jika kekurangan satu atom oksigenpada ruas yang kekurangan atom oksigen.Selanjutnya setarakan jumlah atom H denganmenambahkan ion H + pada ruas yang kekuranganatom H.

    Latihan 2.1

    Setarakan reaksi redoks berikut dengan metode bilangan oksidasi1. Cr 2O7

    2 (aq) + Br (aq) Cr 3+(aq) + Br2( g)2. ClO (aq) + I (aq) Cl (aq) + I

    2( g)

    3. MnO 4 (aq) + C2H 4(l) + H2O(l) MnO 2(s) + OH (aq) + C2H 6O2(l)

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    35/274

    28 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Untuk larutan basa tambahkan molekul satu H 2Ountuk setiap kelebihan satu atom oksigen padaruas yang kelebihan atom oksigen. Selanjutnyasetarakan pada ruas lainnya dengan menam- bahkan ion OH dua kali lebih banyak.

    Langkah 4 Setarakan muatan dengan cara menambahkan

    elektron pada ruas yang muatannya lebih besar.Langkah 5 Samakan jumlah elektron pada setengah reaksi

    oksidasi dengan jumlah elektron pada setengahreaksi reduksi.

    Perhatikan contoh berikut agar lebih jelas.Setarakan reaksi redoks berikut ini.1. Cr 2O7

    2 (aq) + Fe2+(aq) Cr 3+(aq) + Fe3+(aq) (suasana asam)Langkah 1 Memisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksi

    dan reaksi oksidasi.

    Bilangan oksidasi Cr pada Cr 2O72

    = +6 sedangkan bilangan oksidasi pada Cr 3+ = +3, berarti terjadireaksi reduksi. Fe mengalami reaksi oksidasidengan perubahan bilangan oksidasi dari +2menjadi +3.Reduksi : Cr 2O7

    2 (aq) Cr 3+(aq)Oksidasi : Fe 2+(aq) Fe3+(aq)

    Langkah 2 Setarakan masing-masing setengah reaksi.Pada reaksi reduksi jumlah Cr di ruas kiri adalah 2,maka di ruas kanan ion Cr 2+ diberi koefisien 2,sedangkan pada reaksi oksidasi jumlah Fe di ruaskiri dan kanan sudah sama, maka tidak perlupenambahan koefisien.Reduksi : Cr 2O7

    2 (aq) 2 Cr 3+(aq)Oksidasi : Fe 2+(aq) Fe3+(aq)

    Langkah 3 Setarakan oksigen dan hidrogen.Disetarakan jumlah atom O terlebih dahulu,kemudian setarakan jumlah atom H. Pada reaksireduksi, jumlah atom O dalam Cr 2O7

    2 adalah 7,maka di ruas kanan perlu ditambah 7 H 2O.Penambahan 7 H 2O di ruas kanan menyebabkan

    jumlah atom H menjadi 14, maka di ruas kiri perluditambah 14 H + (suasana asam).Pada reaksi oksidasi tidak terdapat atom O atau-pun atom H.

    Reduksi : Cr 2O72 (aq) + 14 H+(aq) 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)

    Oksidasi : Fe 2+(aq) Fe3+(aq)Langkah 4 Setarakan muatan dengan cara menambahkan

    elektron pada ruas yang muatannya lebih besar.Pada reaksi reduksi jumlah muatan di ruas kiriadalah -2 + 14 = +12, sedangkan jumlah muatan

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    36/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 29

    di ruas kanan 2 (+3) + 0 = +6. Disetarakan jumlahmuatannya dengan menambahkan 6 e di ruas kiri.Pada reaksi oksidasi jumlah muatan di ruas kiri = +2dan di ruas kanan = +3, maka di ruas kananditambah 1 e .

    Reduksi : Cr 2O72 (aq) + 14 H+(aq) + 6 e 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)

    Oksidasi: Fe 2+(aq) Fe3+(aq) + 1 eLangkah 5 Samakan jumlah elektron pada setengah reaksi

    oksidasi dengan jumlah elektron pada setengahreaksi reduksi.Pada reaksi reduksi jumlah elektron = 6 sedangkanpada reaksi oksidasi jumlah elektron = 1, makakalikan koefisien dari setengah reaksi oksidasidengan 6 supaya jumlah elektron yang dibebaskanmenjadi 6.

    2. MnO 4 (aq) + C2O42 (aq) MnO2(s) + CO2( g) (dalam suasana basa)

    Langkah 1 Memisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksidan reaksi oksidasi.Reduksi : MnO 4 (aq)

    MnO 2(s)Oksidasi : C 2O4

    2 (aq) CO2( g)

    Langkah 2 Pada reaksi reduksi jumlah Mn di ruas kiri dan diruas kanan sudah sama. Adapun pada reaksi oksidasi jumlah C di ruas kiri = 2 dan di ruas kanan = 1 makaatom C di sebelah kanan diberi koefisien 2.Reduksi : MnO 4 (aq)

    MnO 2(s)Oksidasi : C 2O4

    2 (aq) 2 CO2( g)Langkah 3 Disetarakan jumlah atom O terlebih dahulu,

    kemudian setarakan jumlah atom H. Pada reaksireduksi, jumlah atom O dalam MnO 4 adalah 4sedangkan di ruas kanan jumlah atom O = 2,maka di ruas kiri perlu ditambah 2 H 2O. Penam-

    bahan 2 H 2O di ruas kiri menyebabkan jumlahatom H menjadi 4, maka di ruas kanan perluditambah 4 OH (dalam suasana basa). Padasetengah reaksi oksidasi, jumlah atom O sudahsama.

    Reduksi : MnO 4 (aq) + 2 H2O(l) MnO 2(s) + 4 OH (aq)Oksidasi : C 2O4

    2 (aq) 2 CO2( g)Langkah 4 Pada reaksi reduksi jumlah muatan di ruas kiri

    adalah -1 + 0 = -1, sedangkan jumlah muatan diruas kanan 0 + (4 -1)= -4. Disetarakan jumlahmuatannya dengan menambahkan 3 e di ruas kiri.

    Reduksi : Cr 2O72 (aq) + 14 H+(aq) + 6 e 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)

    Oksidasi : 6 Fe 2+(aq) 6 Fe3+(aq) + 6 eRedoks : Cr 2O7

    2 (aq) + 14 H+(aq) + 6 Fe2+(aq) 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l) + 6 Fe3+(aq)(reaksi telah setara)

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    37/274

    30 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Pada reaksi oksidasi jumlah muatan di ruas kiri= -2 dan di ruas kanan = 0, maka di ruas kananditambah 2 e.

    Reduksi : MnO 4 (aq) + 2 H2O(l) + 3 e MnO 2(s) + 4 OH (aq)

    Oksidasi : C 2O42 (aq) 2 CO2( g) + 2 e

    Langkah 5 Pada reaksi reduksi jumlah elektron = 3 sedangkan

    pada reaksi oksidasi jumlah elektron = 2, makakalikan koefisien dari setengah reaksi reduksidengan 2 dan kalikan 3 pada setengah reaksioksidasi.

    Kamu telah mempelajari dua metode untuk menyetarakansuatu persamaan reaksi. Kamu dapat memilih salah satu metodeyang tepat dan mudah untuk menyetarakan suatu persamaanreaksi. Sebelum memilih metode yang akan kamu gunakan,kamu perlu mencermati persamaan reaksi yang akandisetarakan.

    Tahukah kamu, sebelum ada listrik kita menggunakan akisebagai alat untuk menimbulkan arus listrik untuk menyalakanTV. Sekarang ini penggunaan aki juga masih luas, antara lainpada kendaraan bermotor. Arus listrik pada aki timbul karenaadanya perpindahan elektron yang terjadi pada reaksi kimia,dalam hal ini reaksi redoks. Bagaimana reaksi redoks dapatmenimbulkan arus listrik? Alat yang memanfaatkan reaksi kimiauntuk menghasilkan listrik adalah sel elektrokimia. Selelektrokimia ada dua jenis yaitu sel Volta (menghasilkan listrikdari reaksi redoks) dan sel elektrolisis (menghasilkan reaksiredoks dari listrik). Pada bab ini akan kita pelajari selelektrokimia saja, untuk sel elektrolisis akan kita pelajari di babselanjutnya. Oleh karena keadaan cair lebih memungkinkanterjadinya reaksi daripada gas atau padat, sebagian besar selelektrokimia dibuat dengan memakai zat cair yang disebutelektrolit yaitu suatu larutan yang mengandung ion danmenimbulkan arus listrik.

    Latihan 2.2Setarakan reaksi berikut dengan metode setengah reaksi!1. I2( g) + CO (aq) IO3 (aq) + Cl (aq) (asam)2. Cl (aq) + NO 3 (aq)

    NO 2( g) + O2( g) (asam)3. S2 (aq) + I2( g) SO42(aq) + I (aq) (basa)

    B. Elektrokimia

    Reduksi : MnO 4 (aq) + 2 H2O(l) + 3 e MnO 2(s) + 4 OH (aq) (2)Oksidasi : C 2O42 (aq) 2 CO2( g) + 2 e (3)Redoks : 2 MnO 4 (aq) + 4 H2O(l) + 3 C2O4

    2 (aq) 2 MnO 2(s) + 8 OH (aq) + 6 CO2( g)(reaksi telah setara)

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    38/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 31

    1. Sel Volta

    Apa yang terjadi jika sepotong logam zink (seng) dicelupkandalam larutan cuprum (II) sulfat? Permukaan logam zink akansegera ditutupi dengan lapisan cuprum (Cu) dan sedikit demisedikit logam zink akan larut. Pada kasus ini telah terjadi reaksiredoks, yaitu reaksi reduksi pada ion cuprum (II) dan reaksioksidasi pada zink. Reaksi tersebut dituliskan seperti berikut.Oksidasi : Zn (s) Zn 2+(aq) + 2 eReduksi : Cu 2+(aq) + 2e Cu (s)Elektron berpindah dari Zn ke Cu 2+. Ion-ion Cu menyelimutilogam Zn, menyerap elektron kemudian mengendap. Adapunatom Zn setelah melepas elektron larut, berubah menjadi Zn 2+.Pada reaksi ini tidak timbul arus listrik, karena perpindahanelektron terjadi secara langsung yaitu dari logam Zn ke logam Cu.Kedua logam di atas (Zn dan Cu) harus dipisahkan dengan jembatan garam untuk menghasilkan arus listrik. Rangkaianinilah yang dinamakan sel Volta. Perhatikan Gambar 2.1!Logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandung ionZn 2+ yaitu larutan zink sulfat (ZnSO 4) dan logam cuprumdicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Cu 2+ yaitucuprum (II) sulfat. Masing-masing logam dihubungkan denganvoltmeter.

    Untuk menetralkan muatan pada larutan maka dibuatlahtabung penghubung antara larutan. Tabung ini berisi larutangaram misal NaCl atau KNO 3 dalam agar-agar. Tabungpenghubung ini disebut jembatan garam .Bagaimana proses yang terjadi pada sel Volta?Logam zink yang dicelupkan dalam larutan zink sulfat akanmengalami oksidasi dengan melepaskan dua elektron mem- bentuk ion Zn 2+. Elektron yang dilepaskan mengalir melaluikawat penghantar menuju logam Cu dan ditangkap oleh ionCu 2+ sehingga ion Cu 2+ mengalami reduksi membentuk Cu.Terjadinya aliran elektron dari logam Zn ke logam Cu ditun-

    Gambar 2.1 Sel VoltaSumber: www.chem-is-try.org

    Katode

    potensiometer

    Anode

    ZnSO 4(aq )

    Jembatan

    garam

    CuSO 4(aq )1 M 1 M

    ZinkTutupberpori

    Cuprum

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    39/274

    32 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    jukkan dengan penyimpangan jarum voltmeter. Larutan dalam jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion positif(ion Zn 2+) dalam larutan ZnSO 4 dengan menetralkan kelebihanion negatif (ion SO 4

    2) dalam larutan.Elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi disebut anode. Adapunelektrode di mana reaksi reduksi terjadi disebut katode.

    Reaksi yang terjadi pada sel Volta dapat dituliskan seperti berikut.Anode : Zn (s) Zn 2+(aq) + 2 eKatode : Cu (aq)2+ + 2 e Cu (s)Reaksi Sel : Zn (s) + Cu2+(aq) Zn 2+ (aq) + Cu(s)Susunan sel Volta dinyatakan dengan notasi singkat yangdisebut diagram sel. Diagram sel pada sel Volta di atas dapatdituliskan seperti berikut.

    Zn | Zn 2+ Cu 2+ |Cu

    Notasi tersebut menyatakan bahwa pada anode terjadi reaksioksidasi Zn menjadi Zn 2+. Adapun di katode terjadi reaksi reduksiCu 2+ menjadi Cu. Dua garis sejajar ( ) menyatakan jembatangaram dan garis tunggal sejajar (|) menyatakan batas antarfase.

    2. Potensial Elektrode StandarUntuk mengukur potensial dipilih elektrode hidrogen sebagaielektrode pembanding. Hidrogen diabsorpsi oleh logam platinamurni ( inert ) sehingga ion H + dari larutan bersentuhan denganhidrogen. Potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode yangdibandingkan dengan elektrode hidrogen disebut dengan

    po tensi al el ek trode dengan lambang E. Jika pengukurandilakukan pada keadaan standar yaitu pada suhu 25 C, tekanan1 atm dengan konsentrasi ion-ion 1 M disebut potensial elektrodestandar yang diberi lambang E.Kondisi ini dapat ditulis seperti berikut.2 H +(aq) + 2 e H 2( g) (1 atm) E = 0,00 volt2 H +(aq) | H 2( g) (25 C, 1 atm) E = 0,00 voltBagaimana cara menentukan potensial elektrode baku, untukelektrode yang lainnya?

    Misalnya kita mempunyai elektrode Cu dan Cl, maka kitamenuliskannya:Cu 2+(aq) + 2 e Cu (s) E = ?Cl2( g) + 2 e 2 Cl (aq) E = ?Untuk mengukur E elektrode di atas maka kita menggunakanH 2 sebagai elektrode standar dan Cu ditempatkan pada elektrodeselanjutnya. Ternyata perbedaan potensial yang diukur adalah0,337 volt, sehingga kondisi tersebut dapat ditulis:H 2 | H + Cu 2+ | Cu Esel = 0,337 volt Jadi, reaksi yang terjadi pada sel Volta adalah seperti berikut.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    40/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 33

    Oksidasi : H 2( g) 2 H+(aq) + 2 eReduksi : Cu 2+(aq) + 2 e Cu (s)

    H 2( g) + Cu2+(aq) 2 H +(aq) + Cu (s) E = 0,337 volt

    Harga potensial elektrode standar dapat kamu lihat padalampiran.

    a. Potensial selPotensial sel ( Esel) merupakan beda potensial yang terjadipada kedua elektrode. Potensial dapat ditentukan dengan caramengukur potensial listrik yang timbul dari pengga-bungandua setengah sel menggunakan voltmeter atau potensiometer.Potensial sel juga dapat dihitung dengan cara menghitungselisih potensial elektrode yang digunakan. Secara matematisdapat dituliskan seperti berikut.

    Esel = Ekatode Eanode

    Katode merupakan elektrode yang mempunyai harga Elebih besar, sedangkan anode merupakan elektrode yangmempunyai harga E lebih kecil.

    ContohPada sel Volta diketahui dua elektrode Zn dalam larutan Zn 2+dan elektrode Cu dalam Cu 2+.Zn 2+(aq) + 2 e Zn (s) E = -0,76 voltCu 2+(aq) + 2 e Cu (s) E = +0,34 volta. Tentukan elektrode sebagai anode dan katode. b. Tentukan potensial sel ( Esel).c. Tuliskan reaksi pada sel Volta.Penyelesaian:a. Oleh karena Esel Zn < Esel Cu, maka Zn sebagai anode

    dan Cu sebagai katode. b. Esel = Ekatode Eanode

    = ECu EZn= 0,34 (-0,76)= 1,1 Volt

    c. Reaksi pada sel VoltaKatode (reduksi) : Cu 2+(aq) + 2 e Cu (s) E = 0,34 VAnode (oksidasi) : Zn (s) Zn 2+(aq) + 2 e2 E = 0,76 V

    Cu2+(aq) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(aq) Esel = 1,10 VBagaimana hubungan potensial sel dengan reaksi spontan? Jumlah potensial setengah reaksi reduksi dan setengah reaksioksidasi reaksi redoks dapat dituliskan seperti berikut.

    Eredoks = Ereduksi Eoksidasi

    Alessandro Volta, PenemuBaterai (1745 1827)

    Alessandr o Giusepp e Antonia Anastasio Volta lahir di Como, Italia.Penemu baterai pertama ini lahir pada 18 Februari 1475.Sekarang, Volta dikenang seba-gai penemu listrik arus tetap. Ia

    juga menemukan elektrostatiska,meteorologi, dan pneumatik.

    Baterai listrik adalah puncak karyaVolta.

    Info Kimia

    Sumber: Microsoft Student 2006

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    41/274

    34 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Potensial reaksi redoks ini digunakan untuk meramalkanapakah suatu reaksi berlangsung spontan atau tidak.a. Bila Esel positif maka reaksi akan terjadi spontan b. bila Esel negatif maka reaksi tidak akan terjadi spontan

    ContohDiketahui data potensial elektrode sebagai berikut:Cu 2+(aq) | Cu (s) Esel = +0,34 voltZn 2+(aq) | Zn (s) Esel = -0,76 voltRamalkan apakah reaksi tersebut dapat berlangsungspontan?Penyelesaian:

    Reduksi : Cu 2+(aq) + 2e- Cu (s) E = +0,34 voltOksidasi : Zn (s) Zn2+(aq) + 2e- E = +0,76 voltRedoks : Cu 2+(aq) + Zn(s) Cu (s) + Zn2+(aq) Esel = +1,10 volt

    Oleh karena E positif, berarti reaksi berlangsung spontan.Bagaimanakah aliran elektron pada elektrokimia?Oleh karena sel elektrokimia mempunyai dua kutub, berarti bahwa salah satu dari elektrode tersebut adalah positif(katode) dan elektrode yang lain adalah negatif, sehinggaaliran elektron mengalir secara spontan dari anode ke katode.

    b. Deret VoltaPerhatikan kembali sel Volta di halaman 29!Mengapa logam zink yang mengalami oksidasi, bukan logamtembaga?Unsur-unsur logam disusun berdasarkan potensial elektrodestandarnya. Susunan ini disebut deret Volta . Berikut deret Volta.Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb,H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.Pada deret Volta, dari kiri ke kanan makin mudahmengalami reaksi reduksi atau dari kanan ke kiri makinmudah mengalami reaksi oksidasi. Logam-logam di sebelahkiri atom H memiliki harga E negatif. Adapun logam-logamdi sebelah kanan atom H memiliki harga E positif.Perhatikan harga potensial elektrode standar dari deret volta

    pada Tabel 2.1. Jadi hal inilah yang menyebabkan dalam selVolta yang mengalami oksidasi adalah logam zink bukanlogam tembaga.

    3. Beberapa Sel Voltaa. Sel Leclanche atau Sel Kering

    Sel kering banyak digunakan pada alat-alat elektronika,misal lampu senter. Sel kering ditemukan oleh Leclanche ,sehingga sering disebut sel Leclanche.Pada sel Leclanche, reaksi oksidasi terjadi pada zink dan reaksireduksi terjadi pada karbon yang inert. Elektrolitnya adalah

    Logam

    LiKBaCaNaMgAlMnZnCrFeNiCoSnPb(H)CuHgAgAu

    E (V)

    -3,04-2,92-2,90-2,87-2,71-2,37-1,66-1,18-0,76-0,74-0,44-0,28-0,28-0,14-0,130,00

    +0,34+0,79+0,80+1,52

    Tabel 2.1 Deret Volta

    Sumber: Kimia Universitas

    Gambar 2.2 Sel LeclancleSumber: Microsoft Student 2006

    pasta MnO 2,ZnCl 2, NH 4Cl,H2O, danserbukkarbon

    zink (anode)

    batang grafit(katode)

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    42/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 35

    pasta yang basah terdiri dari MnO 2 , ZnCl 2 , NHCl dan karbonhitam. Disebut sel kering karena dalam sel tidak terdapatcairan yang bebas.Reaksi yang terjadi pada sel Leclanche dapat ditulis seperti berikut.

    Zn 2+ dapat bereaksi dengan NH 3 membentuk ion kompleks[Zn(NH 3)4]

    2+.Potensial tiap sel Leclanche adalah 1,5 volt. Sel Leclanchetidak dapat diisi ulang, sehingga disebut sel primer. Contohsel kering antara lain baterai yang biasanya digunakan dalamsenter dan baterai berbentuk kancing yang digunakan dalam

    arloji dan kalkulator.Sel Leclanche sekarang bisa diganti oleh baterai alkalin.Baterai ini terdiri dari anode zink, katode mangan dioksida,dan elektrolit kalium hidroksida.Reaksi yang terjadi pada sel Leclanche dapat ditulis seperti berikut.

    Potensial dari baterai alkalin adalah 1,5 volt. Kelebihan baterai alkalin dibanding sel Leclance adalah lebih tahanlama.

    b. Baterai Perak OksidaPernahkah kamu mendengar orang memakai alat bantupendengaran? Alat bantu pendengaran menggunakan baterai perak oksida.Reaksi yang terjadi pada baterai perak oksida seperti berikut.

    c. Baterai Merkurium (II) OksidaBaterai ini menggunakan kalium hidroksida sebagai elektrolitdengan voltasenya sekitar 1,4 volt. Anodenya adalah zinkdan katodenya biasanya digunakan oksida yang mudahdireduksi atau suatu elektrode lamban yang bersentuhandengan oksida.

    Anode : Zn (s) + 2 OH (aq) Zn(OH) 2(s) + 2 eKatode: 2 MnO 2(s) + 2 H2O(l) + 2 e2 MnO(OH) (s) + 2 OH (aq)

    Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) Zn(OH) 2(s) + 2 MnO(OH) (s)

    Katode : Ag 2O(s) + H2O(l) + 2 e 2 Ag(s) + 2 OH (aq)

    Anode : Zn (s) + 2 OH (aq) Zn(OH) 2(s) + 2e

    Ag2O(s) + Zn(s) + H2O(l) 2 Ag (s) + Zn(OH) 2(s)

    Anode : Zn (s) Zn2+

    (aq)

    + 2eKatode : 2 MnO 2(s) + 2 NH4+(aq) + 2 e Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l)

    Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH 4+(aq) Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l)

    Gambar 2.3 Baterai Perak OksidaSumber: Kimia untuk Universitas

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    43/274

    36 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    d. Aki (Sel Penyimpan Timbel)Kamu tentu sudah melihat aki. Aki merupakan sel Volta yang banyak digunakan dalam kendaraan bermotor. Selain itu aki juga dapat diisi ulang kembali. Tahukah kamu bagian dalamaki? Aki disusun dari lempeng timbel (Pb) dan timbel oksida(PbO 2) yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat (H 2SO4).

    Apabila aki memberikan arus maka lempeng timbel Pb bertindak sebagai anode dan lempeng timbel dioksida(PbO 2) sebagai katode. Adapun reaksi yang terjadi sebagai berikut.

    Pada kedua elektrode terbentuk timbel sulfat (PbSO 4). Hal inidikarenakan timbel sulfat terdepositokan pada elektrode dimana garam ini terbentuk, bukannya terlarut ke dalam larutan.Apabila keping tertutup oleh PbSO 4 dan elektrolitnya telahdiencerkan oleh air yang dihasilkan, maka sel akan menjadikosong. Untuk mengisi kembali, maka elektron harus dialirkandalam arah yang berlawanan menggunakan sumber listrik dariluar. Timbel sulfat dan air diubah kembali menjadi timbel,timbel dioksida dan asam sulfat dengan reaksi seperti berikut.

    cas ulang4 2 2 2 4discas( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 PbSO + 2 H O Pb + PbO +2 H SOs l s s l

    e. Sel bahan bakarSel bahan bakar telah digunakan pesawat ruang angkasadalam program Appolo ke bulan.Pada sel bahan bakar biasanya menggunakan oksigen dikatode dan satu gas yang dapat dioksidasi pada anode.Adapun reaksi yang terjadi pada sel bahan bakar adalah:Anode : 2 H 2( g) + 4 OH (aq)

    4 H 2O(l) + 4 eKatode : O 2( g) + 2 H2O(l) + 4 e 4 OH(aq)

    2 H 2( g) + O2( g) 2 H 2O(l)Uap air yang dihasilkan diembunkan dan ditambahkandalam persediaan air minum untuk para astronot. Sel bahan

    ba kar ini memi li ki ke leb ihan ya itu efi si en , sedi ki tpembakaran, bebas polusi, tidak berisik, dan mudah dibawa.Sel bahan bakar tidak berhenti memberikan muatan selamaada sumber bahan bakar, biasanya hidrogen dari gas alamdan oksigen dari udara.

    Kata korosi merupakan kata yang akrab kita dengar, korosiselalu berhubungan dengan logam. Korosi dapat kita artikansebagai serangan kimia pada suatu logam oleh lingkungannya.

    C. KorosiGambar 2.5 Skema Sel Bahan

    Bakar Sumber: Kimia untuk Universitas

    Anode : Pb (s) + SO42 (aq) PbSO 4(s) + 2 e

    Katode : PbO 2(s) + 4 H+(aq) + SO4

    2 (aq) + 2 e PbSO 4(s) + 2 H2O(l)Pb(s) + PbO2(s) + 4 H+(aq) + 2 SO42 (aq) 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) E sel = 2,0 V

    Gambar 2.4 AkiSumber: Dokumen Penerbit

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    44/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 37

    Pada hakikatnya korosi adalah suatu reaksi, di mana suatu logamdioksidasi. Jadi tidak selamanya reaksi reduksi-oksidasimenguntungkan.

    Bagaimana cara mencegah korosi? Untuk memahamiperistiwa korosi dan cara mencegahnya lakukan percobaan berikut ini.

    Kegiatan 2

    Korosi pada BesiA. Tujuan

    Memahami peristiwa korosi pad abesi dan pengaruh logam lain terhadap korosi besi.

    B. Alat dan Bahan- Tabung reaksi dan rak- Cawan petri- Gelas kimia

    - Elektrode C- Kabel dan jepit buaya- Baterai 12 V dan wadahnya- Kertas amplas- Tabung U- Pita Mg- Lempeng Zn, Pb, Sn, Cu- Indikator fenolftalein (PP)- Paku- Larutan NaOH

    - Larutan Fe 2+ (FeCl2)- Larutan Fe 3+ (FeCl3)- Larutan Zn 2+ (ZnCl 2)- Larutan kalium heksasianoferat(III) (K 3Fe(CN) 6 5%)- Larutan agar-agar, dibuat dengan

    1. tambahkan 6 gram agar-agar dan 15 gram NaCl ke dalam 500 mL air kemudianpanaskan hingga semua larut,

    2. tambahkan 10 mL larutan K 3Fe(CN) 6 5% dan 4 mL indikator PP.

    C. Cara Kerja1. Percobaan pendahuluan (untuk membedakan ion Fe 2+ dan Fe 3+). Siapkan 3 tabung

    reaksi berisi masing-masing larutan K 3Fe(CN) 6 5% kemudian tambahkan padamasing-masing tabung tersebut larutan Fe 2+ , larutan Fe 3+ , dan larutan Zn 2+. Amatiperubahan yang terjadi. Tambahkan indikator PP ke dalam larutan.

    2. Setelah melakukan percobaan pendahuluan lakukan percobaan berikut:a. Letakkan sepotong paku yang bersih pada cawan petri. b. Lilitkan sepotong pita Mg erat-erat pada paku kedua. Letakkan paku tersebut

    dalam cawan petri. Lilitkan lempeng-lempeng logam lain (Zn, Pb, Sn, dan Cu)masing-masing pada paku 3, 4, 5, dan 6. Letakkan masing-masing logam itupada cawan petri yang berbeda.

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    45/274

    38 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    c. Tuangkan larutan agar-agar yang suam-suam kuku ke dalam keenam cawanpetri tersebut dan larutan PP sampai menutupi paku.

    d. Amati tiap jam dan catat hasil pengamatanmu.

    D. Hasil Percobaan

    1. Tabel hasil percobaan pendahuluan

    2. Tabel pengamatan

    E. Analisa Data1. Perhatikan harga potensial reduksi dan logam-logam yang kamu gunakan dalam

    percobaan ini. Bagaimana hubungan antara potensial reduksi dengan prosesperkaratan?

    2. Berdasarkan harga potensial reduksi, logam apa saja yang dapat digunakan untukmelapisi besi agar tidak mudah berkarat?

    3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?

    Dari percobaan di atas pada paku yang belum dilapisi logamlain setelah dimasukkan pada agar-agar dalam air, sepanjang batang paku berwarna jingga dan timbul endapan biru. Inimenunjukkan adanya besi (II) yang memicu terjadinya korosi.

    Adapun paku yang telah dililit dengan logam lain tidakmengalami korosi. Proses terjadinya korosi pada besi dapatdijelaskan sebagai berikut.

    PakuPaku yang dililit dengan:a. Mg b. Znc. Pbd. Sn

    e. Cu

    Pengamatan

    Paku Logam yang dililitkanLogam

    Larutan Pengamatan

    K3Fe(CN) 6 + Fe2+

    K3Fe(CN) 6 + Fe3+

    K3Fe(CN) 6 + Zn2+

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    46/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 39

    Pada mulanya besi teroksidasi menjadi ion besi (II).Fe(s) Fe2+(aq) + 2 e

    Selanjutnya ion besi (II) bereaksi dengan ion hidroksilmenjadi besi (II) hidroksida.Fe2+(aq) + 2 OH (aq) Fe(OH) 2(s)

    Besi (II) hidroksida kemudian dioksidasi oleh oksigen

    menghasilkan besi (III) oksida atau disebut karat.4 Fe(OH) 2(s) + O2( g) 2 (Fe2O3 2H 2O)(s) karat

    Jadi karat terbentuk saat besi (Fe) teroksidasi oleh oksigendi udara dengan bantuan air. Proses korosi akan terus berlanjuthingga logam tersebut berkarat seluruhnya. Perkaratan inisangat merugikan karena merusak struktur logam.

    Untuk melindungi besi dari karat, kita dapat memanfaatkanreaksi reduksi oksidasi. Perlindungan ini dapat dilakukandengan beberapa cara, antara lain seperti berikut.1. Tin Plating

    Tin plating yaitu pelapisan dengan timah, dilakukan denganelektrolisis yang dikenal dengan electroplating. Perlindungandengan timah hanya efektif jika lapisan utuh, jika lapisantimah ada yang rusak maka timah justru mempercepatkorosi besi.

    2. GalvanisasiGalvanisasi merupakan pelapisan dengan zink. Olehkarena potensial elektrode besi lebih negatif daripada zinkmaka besi bertindak sebagai katode dan zink mengalamioksidasi.

    3. Cromium PlatingCromium plating merupakan pelapisan dengan kromium.Pelapisan ini menjadikan logam mengilap.

    4. Sacrificial ProtectionPerlindungan ini disebut juga pengorbanan anode, karenalogam pelapisnya yaitu magnesium lebih mudah berkaratdaripada besi. Oleh karena itu, jika magnesium dikontakkandengan besi maka besi tidak berkarat sedangkan yang berkarat adalah magnesium.

    Coba rancang suatu percobaan untuk melakukan cromium plating secara sederhana. Presentasikan hasil rancanganmudi depan kelas untuk mendapat tanggapan dari teman-temanmu.

    Tugas Mandiri

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    47/274

    40 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    1. Hitung Esel dari sel berikut. (Tabel harga E dapat kamu lihat di lampiran)a. Cu | Cu 2+ Cl | Cl 2 b. Zn | Zn 2+ Sn2+ | Sn

    2. Ramalkan reaksi berikut dengan memperhatikan harga E, apakah terjadi reaksi spontanatau tidak?a. Sn(s) + Zn2+(aq) Sn 2+(aq) + Zn(s) b. 2 Fe3+(aq) + 2I (aq) 2 Fe2+(aq) + I2( g)

    3. Mengapa sumber arus listrik pada sel bahan bakar tidak menimbulkan bahaya danpencemaran? Jelaskan!

    Latihan 2.3

    Reaksi reduksi-oksidasi merupakan reaksi kimia yang disertai perubahan bilanganoksidasi.Suatu reaksi redoks dikatakan setara, apabila:- Jumlah atom di ruas kiri sama dengan jumlah atom di ruas kanan.- Jumlah muatan ion di ruas kiri sama dengan jumlah muatan di ruas kanan.Persamaan reaksi redoks dapat disetarakan dengan dua metode yaitu metode bilangandan metode setengah reaksi.Sel elektronikimia memanfaatkan reaksi kimia untuk menghasilkan listrik.Pada sel Volta atau sel Galvani reaksi redoks spontan menghasilkan energi listrik.Dalam sel terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Anode adalahelektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi. Katode adalah elektrode tempat terjadinyareaksi reduksi. Arah gerak arus listrik adalah dari anode menuju katode. Pada selVolta terdapat jembatan garam yang berfungsi menyetimbangkan ion-ion dalamlarutan.Potensial elektrode merupakan ukuran besarnya kecenderungan suatu unsur untukmelepas/menyerap elektron. Potensial yang dihasilkan oleh suatu elektrode yangdihubungkan dengan elektrode disebut potensial elektrode standar.Potensial sel dirumuskan:Esel = Ereduksi EoksidasiBeberapa sel Volta dalam kehidupan sehari-hari:- sel aki- sel kering- baterai perak oksida- baterai merkurium (II) oksida- sel bahan bakarKorosi terjadi sebagai akibat dari reaksi oksidasi karena adanya oksigen dan uap air.Perlindungan logam terhadap korosi dapat dilakukan dengan memanfaatkan prinsipelektrokimia, antara lain tin plating , galvanisasi , cromium plating , dan sacrificial protection.

    Rangkuman

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    48/274

    Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia 41

    1. Belerang mempunyai bilangan oksidasipaling tinggi terdapat pada senyawa ....A. HSO

    3 D. H

    2SO

    4B. H 2S E. H 2SO 3C. SO 2

    2. Perhatikan persamaan reaksi redoks berikut.a MnO 4 + 16 H

    + + 5 C2O42

    b Mn 2+ + 8 H2O + 10 CO2a dan b berturut-turut adalah ....A. 2 dan 3 D. 3 dan 5B. 2 dan 2 E. 2, 4, dan 5C. 2 dan 5

    3. Perhatikan reaksi berikut (belum setara).Cr(OH) 4 + MnO4 MnO 2 + CrO4 Jumlah mol Cr(OH) 4 yang dapat dioksidasioleh 1 mol MnO 4 adalah ....

    A. 3 mol D.12 mol

    B. 2 mol E.13 mol

    C. 1 mol4. H 2S dapat dioksidasi oleh KMnO 4 meng-

    hasilkan K 2SO4 dan MnO 2. Dalam reaksi inisetiap mol H 2S melepaskan ....A. 2 mol elektronB. 4 mol elektronC. 5 mol elektronD. 7 mol elektronE. 8 mol elektron

    5. H 2SO4 + HI H 2S + I2 + H2OSatu mol asam sulfat dapat menghasikanhidrogen iodida sebanyak .A. 1 mol D. 6 molB. 2 mol E. 8 molC. 4 mol

    6. Jika diketahui harga E untuk Zn dan Cu yaitu:Zn 2+ + 2 e Zn E = -0,76 voltCu 2+ + 2 e Cu E = +0,34 voltPotensial sel Volta dengan elektrode Zn danCu yang berjalan spontan adalah .A. 0,34 volt D. 0,42 voltB. 1,10 volt E. 3,14 voltC. 2,20 volt

    7. Aki mobil mempunyai elektrode Pb danPbO 2. Jika dalam aki itu digunakanelektrode-elektrode Pb dan PbO

    2 akan

    mengalami perubahan yaitu .A. Pb berubah menjadi PbO 2 dan PbO 2

    tidak mengalami perubahanB. Pb berubah menjai PbSO 4 dan PbO 2

    tidak mengalami perubahanC. Kedua elektrode tidak mengalami peru-

    bahanD. Pb larut, sedangkan PbO 2 berubah

    menjadi PbSO 4E. Pb dan PbO 2 berubah menjadi PbSO 4

    8. Diketahui potensial standar untuk reaksisel seperti berikut.Pb2+ + Zn Pb + Zn 2+ E = 0,63 voltCu 2+ + Pb Cu + Pb 2+ E = 0,57 voltBerdasarkan harga potensial sel di atasmaka urutan ketiga logam yang sesuaidengan urutan reduktor yang menurunyaitu ....A. Zn, Cu, Pb D. Cu, Zn, PbB. Cu, Pb, Zn E. Pb, Zn, Cu

    C. Zn, Pb, Cu9. Suatu sel Volta terdiri dari elektrode Ag

    yang dicelupkan di dalam larutan Ag + 1 Mdan elektrode Zn yang dicelupkan kedalam larutan Zn 2+ 1 M. Jika diketahui Ereduksi seperti berikut.Ag+ + e Ag E = +0,80 voltZn 2+ + 2 e Zn E = -0,76 voltBerdasarkan data di atas pernyataan di bawah ini benar, kecuali ....

    A. elektrode Ag bertindak sebagai katodeB. elektrode Zn bertindak sebagai anodeC. potensial standar sel ialah 2,36 voltD. reaksi selnya 2 Ag + + Zn2 2 Ag + Zn 2+E. logam Ag mengendap pada elektrode Ag

    10.Logam yang dapat mencegah korosipada besi yang ditanam di dalam tanahadalah ....A. Cu D. MgB. Pb E. NiC. Sn

    I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!

    Latih Kemampuan II

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    49/274

    42 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    11.Diketahui potensial elektrode standarseperti berikut.Zn 2+ + 2 e Zn E = -0,76 voltCu 2+ + 2 e Cu E = +0,34 voltMg 2+ + 2 e Mg E = -2,34 voltCr 3+ + 3 e Cr E = -0,74 voltHarga potensial sel yang paling kecilterdapat pada:A. Zn | Zn 2+ Cu 2+ | CuB. Zn | Zn 2+ Cr3+ | CrC. Mg | Mg 2+ Cr3+ | CrD. Cr | Cr 3+ Cu 2+ | CuE. Mg | Mg 2+ Cu 2+ | Cu

    12. Logam A dapat mendesak logam B darilarutannya, logam C dapat mendesaklogam B dari larutannya, logam C tidak

    dapat mendesak logam A dari larutannya.Urutan potensial reduksi yang semakinmeningkat adalah .A. A, B, C D. B, C, AB. A, C, B E. C, B, AC. C, B, A

    II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar!1. Setarakan reaksi berikut dengan metode bilangan oksidasi!

    a. Cr 2O72 + SO2 Cr 3+ + HSO4

    b. HNO 3 + H2S NO + S + H2O2. Setarakan reaksi berikut dengan metode setengah reaksi!

    a. SO32 + CrO4

    2 SO42 + CrO42 b. ClO 3 + N2H 4 Cl+ NO + H2O

    3. Diketahui:Cu 2+ | Cu E = +0,34 voltAg+ | Ag E = +0,8 voltTentukan:a. reaksi sel dengan elektrode Ag dan Cu, b. notasi sel Volta,

    c. harga potensial sel!4. Diketahui:

    Zn 2+(aq) | Zn (s) E = -0,76 voltAg+(aq) | Ag (s) E = +0,80 voltTentukan:a. elektrode yang berfungsi sebagai katode dan anode, b. besar potensial sel,c. diagram sel redoks!

    5. a. Jelaskan fungsi jembatan garam dalam sel elektrokimia! b. Jelaskan reaksi perkaratan besi!

    13. Perhatikan potensial sel berikut.A | A 2+ B2+ | B E = 3,5 voltC | C 2+ D2+ | D E = 1,2 voltC | C 2+ B2+ | B E = 1,75 voltPotensial sel: A | A 2+ D2+ | D adalah .A. 2,95 volt D. 0,35 voltB. 6,45 volt E. 4,7 voltC. 4,05 volt

    14. Bertindak sebagai anode pada aki adalah ....A. Zn D. PbSO 4B. PbO 2 E. CuC. Pb

    15. Apabila suatu logam mengalami korosi,maka logam tersebut .A. mengalami reaksi reduksiB. mengalami reaksi oksidasi dan mem-

    bentuk oksidanyaC. terhidrolisis menjadi larutanD. menerima elektron dari O 2 di udaraE. membentuk senyawa yang beracun

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    50/274

    Reaksi Elektrolisis dan Hukum Faraday 43

    Reaksi Elektrolisis danHukum Faraday

    IIIBAB

    Benda-benda di atas terlihat berkilau indah. Apakah yang menjadikan benda tersebut tampakindah? Benda tersebut berkilau indah karena dilapisi perak atau disepuh. Penyepuhan(electroplating) memanfaatkan prinsip elektrolisis. Apakah elektrolisis itu? Apakah reaksi yangterjadi pada elektrolisis? Dan apakah manfaat lain dari elektrolisis itu?

    Sumber: Photo Image

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    51/274

    44 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Peta Konsep

    Kata kunci : elektrolisis, anode, katode, hukum Faraday

    Reaksi redoks

    pada

    Hukum Faraday 1G Q

    Hukum Faraday 1

    =1 21 2

    W W e e

    dengan

    Elektrolisis

    Elektroplating

    Hukum Faraday

    pada

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    52/274

    Reaksi Elektrolisis dan Hukum Faraday 45

    ernahkah kamu melihat peristiwa penyepuhan suatulogam? Peristiwa penyepuhan merupakan suatu peristiwaelektrolisis. Kata elektrolisis berasal dari elektro(listrik) dan

    analisa (uraian). Jadi elektrolisis adalah proses pemisahansenyawa kimia karena adanya arus listrik.Pada dasarnya elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk

    menjalankan reaksi redoks yang tidak spontan, yang merupakankebalikan dari elektrokimia. Mari kita pelajari lebih lanjut agarlebih jelas.

    Dulu kita beranggapan bahwa suatu senyawa kimia tidakdapat dipisahkan secara kimia, tapi hanya secara fisika. Seiringdengan kemajuan ilmu dan teknologi, sekarang ini telah di-ketahui bahwa elektrolisis dapat digunakan untuk memisahkansenyawa kimia. Prinsip elektrolisis adalah memanfaatkan reaksiredoks. Sel elektrolisis tidak memerlukan jembatan garamseperti sel elektrokimia. Komponen utama sel elektrolisis adalahwadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah.

    Elektrode pada sel elektrolisis terdiri atas katode yang bermuatan negatif dan anode yang bermuatan positif. Hal inilahyang membedakan dengan sel elektrokimia. Untuk memahamiperistiwa elektrolisis, lakukan kegiatan berikut.

    P

    Kegiatan 3

    Elektrolisis

    A. TujuanMemahami peristiwa elektrolisis dalam larutan kalium iodida (KI).

    B. Alat dan Bahan- Tabung U - Tabung reaksi- Gelas kimia - Kertas lakmus merah- Elektrode karbon - Kertas lakmus biru- Baterai dan wadahnya - Indikator fenol ptealin (PP)- Kabel - Larutan kalium iodida (KI) 0,5 M- Pipet tetes - Larutan amilum

    C. Cara Kerja

    1. Isi tabung U dengan larutan KI 0,5 M sampai tinggi.2. Masukkan elektrode karbon ke dalam kedua kaki tabung U dan hubungkankedua elektrode dengan baterai selama 5 menit.

    3. Ambil larutan pada ruang katode dan anode. Selanjutnya masukkan dalam tabungreaksi yang berbeda. Bagilah menjadi empat tabung reaksi dan tambahkan amilumpada dua tabung dan dua tabung yang lain tambahkan indikator pp.Tabung I : Larutan dari anode + 3 tetes larutan amilumTabung II : Larutan dari anode + 3 tetes indikator PPTabung III : Larutan dari katode + 3 tetes larutan amilumTabung IV : Larutan dari katode + 3 tetes indikator PP

    4. Amati perubahan yang terjadi!

    A.Redoks dalam Elektrolisis

  • 8/13/2019 Kimia SMA Kelas XII-Wening Sukmanawati-2009

    53/274

    46 Kimia SMA dan MA Kelas XII

    Dari percobaan di atas larutan KI dielektrolisis denganelektrode karbon (grafit). Pada larutan KI terionisasi menjadiK+ dan I. Pada tabung reaksi yang telah diberi larutan PP makalarutan dari anode akan berubah menjadi merah. Hal ini

    disebabkan K+

    bergerak pada katode, sehingga elektron akanmasuk pada larutan. Kation direduksi di katode adalah H 2O,sehingga terjadi reduksi terhadap H 2O.2 H 2O(l) + 2 e H 2( g) + 2 OH (aq)

    Adanya ion OH pada katode ini ditunjukkan adanya warnamerah. Adapun pada anode terjadi reaksi oksidasi di mana ionnegatif (I) yang berasal dari larutan bergerak menuju elektrodepositif, selanjutnya ion I melepaskan elekt