Teori Atom Thomson

Model atom Thomson muncul pada tahun 1903 setelah sebelumnya didahulu oleh teori atom Dalton.

Pengertian Teori Atom Thomson

Teori Atom Thomson adalah salah satu teori yang mencoba mendeskripsikan bentuk atom yaitu seperti bentuk roti kismis. Diibaratkan sebagai roti kismis karena saat itu Thomson beranggapan bahwa atom bermuatan positif dengan adanya elektron bermuatan negatif di sekelilingnya. Perhatikan gambar berikut:

Pada gambar di atas, bagian berwarna oranye bermuatan positif, sedangkan berwarna hijau adalah elektron yang bermuatan negatif.

Sampai akhir abad ke-19, konsep mengenai bentuk atom masih berupa bola pejal layaknya bola biliar. Sedangkan pada tahun 1987 Joseph John Thomson secara total merubah konsep atom dengan adanya penemuan elektron yang dikenal dengan teori atom Thomson.

Dalil Thomson

Sekiranya teori atom Thomson dapat diringkas sebagai berikut :

1. Atom berupa bola yang bermuatan positif dengan adanya elektron yang bermuatan negatif di sekelilingnya.
2. Muatan positif dan negatif pada atom besarnya sama. Hal ini menjadikan atom bermuatan netral. Suatu atom tidak mempunyai muatan positif atau negatif yang berlebihan.

Selain roti kismis, teori atom Thomson dapat diumpamakan sebagai semangka. Daging buah yang berwarna merah melambangkan ruang yang bermuatan positif, sedangkan biji yang tersebar di dalamnya adalah elekton yang bermuatan negatif.

Penemuan Elektron

Elektron ditemukan oleh J.J. Thomson melalui percobaan tabung sinar katoda. Pada saat itu, Thomson melihat bahwa jika arus listrik melewati tabung vakum, ada semacam aliran berkilau yang terbentuk. Thomson menemukan bahwa aliran berkilau tersebut dibelokkan ke arah plat kutub positif. Teori atom Thomson membuktikan bahwa aliran tersebut terbentuk dari partikel kecil dari atom dan partikel terebut bermuatan negatif. Thomson menamai penemuan tersebut sebagai elektron.

Teori atom berikutnya adalah teori atom Rutherford dan teori atom Bohr.

Publisher: Unknown - 00.15

Kimia Kelas XII

Materi kimia kelas XII banyak berisi tentang hidrokarbon dan turunannya yaitu alkana, alkena dan alkuna. Kimia SMA kelas XII paling banyak menghafal secara teoritis.

Sifat Koligatif

Sifat koligatif larutan

Redoks dan Elektrokimia

Bilangan oksidasi (biloks)
Reaksi reduksi-oksidasi (redoks)
Korosi
Elektrolisis
Penggunaan elektrolisis

Kimia Unsur

Sifat unsur golongan 1
Sifat unsur periode 3
Penggunaan halogen
Ekstraksi logam
Ekstraksi besi
Ekstraksi aluminium
Ekstraksi tembaga
Ekstraksi titanium

Senyawa Turunan Alkana

Alkohol
Eter
Aldehida
Keton
Asam karboksilat

Benzena dan Turunannya

Benzena
Reaksi Terhadap Benzena
Senyawa Turunan Benzena

Polimer

Pendahuluan polimer
Jenis-jenis polimer
Polimerisasi adisi
Polimerisasi kondensasi
Polimer alam
Polimer buatan
Sifat mekanik polimer
Sifat kimia polimer

Biomolekul

Karbohidrat
Lemak
Protein Publisher: Unknown - 06.37

Kimia Kelas XI

Kimia kelas XI paling banyak berisi tentang materi asam basa, larutan penyangga, dan hidrolisis garam. Walaupun untuk awalan akan diberi materi tentang kelanjutan sistem periodik unsur. Materi termokimia dan laju reaksi juga dipelajari di kimia SMA kelas XI. Kimia kelas XI terkenal paling banyak berhitung dan logika.

Struktur Atom, SPU, dan Ikatan Kimia

Teori atom Dalton
Teori atom Bohr
Kimia Unsur
Golongan unsur gas mulia
Golongan unsur utama
Golongan unsur transisi
Organisasi Tabel Periodik Unsur
Struktur Lewis
Ikatan ion
Ikatan kovalen
Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan hidrogen
Ikatan logam

Termokimia

Entalpi
Entalpi pembentukan standar
Entropi

Laju Reaksi

Pembahasan laju reaksi
Faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Orde reaksi

Kesetimbangan Kimia

Konsep kesetimbangan dinamis

Asam dan Basa

Teori asam basa
Asam basa Lewis
Asam basa Brønsted-Lowry
Kekuatan asam Brønsted-Lowry
Tetapan kesetimbangan asam basa

Titrasi Asam Basa

Pengantar titrasi asam basa
Indikator asam basa
Kurva titrasi
Contoh soal dan jawaban titrasi asam basa

Larutan Penyangga (Buffer)

Pengantar konsep larutan penyangga
Contoh soal larutan penyangga

Hidrolisis Garam

Penggolongan garam
Reaksi hidrolisis garam
Contoh soal hidrolisis garam

Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

Aturan kelarutan
Data hasil kali kelarutan senyawa kimia

Koloid

Pembahasan koloid
Jenis-jenis koloid Publisher: Unknown - 06.36

Kimia Kelas X

Kimia kelas X berisi materi tentang pengenalan ilmu kimia dan materi kimia dasar lainnya. Materi kimia kelas X merupakan materi dasar yang harus dikuasai sebagai modal dalam belajar kimia kelas XI dan XII nantinya. Satu hal yang harus dilakukan sebelum belajar kimia adalah yakin bahwa kimia itu mudah. Tidak ada mata pelajaran yang sulit selama kita suka dan mau belajar serius. Materi kimia kelas X ini dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu:

Struktur Atom

Teori atom Dalton
Teori atom Thomson
Teori atom Rutherford
Teori atom Bohr
Teori mekanika kuantum
Bilangan kuantum

Sistem Periodik Unsur

Kimia unsur
Golongan unsur gas mulia
Golongan unsur utama
Golongan unsur transisi
Organisasi Tabel Periodik Unsur

Ikatan Kimia

Struktur Lewis
Ikatan ion
Ikatan kovalen
Ikatan kovalen koordinasi
Ikatan hidrogen
Ikatan logam

Rumus Kimia, Persamaan Reaksi dan Stoikiometri

Persamaan reaksi
Dasar-dasar stoikiometri
Konsep mol
Konsep mol dalam hal ion, nomor massa, dan volume

Hukum Dasar Ilmu Kimia

Hukum kekekalan massa
Hukum Boyle
Penerapan Hukum Boyle dan Charles
Hipotesis Avogadro

Perhitungan Kimia

Perhitungan pereaksi pembatas

Elektrolit

Pembahasan elektrolit
Elektrolit lemah
Elektrolit kuat
Reaksi disosiasi elektolit

Redoks

Bilangan oksidasi (biloks)
Reaksi reduksi dan oksidasi
Korosi

Hidrokarbon

Alkana
Alkena
Alkuna

Walaupun materi terlihat banyak, jika dipelajari satu persatu akan menjadi mudah.
Selamat belajar! Publisher: Unknown - 06.35

Jenis-jenis Pemanis Buatan

Pengertian Pemanis Buatan

Pemanis buatan adalah zat tambahan yang sengaja dibuat untuk menirukan rasa gula yaitu manis. Zat pemanis buatan dibagi menjadi dua, yaitu pemanis alami dan pemanis buatan. Salah satu jenis pemanis buatan yang sangat penting yaitu yang sering disebut dengan pemanis intensitas tinggi. Zat pemanis tersebut merupakan senyawa yang mempunyai tingkat kemanisan beberapa kali lipat dibandingkan gula murni (sukrosa).

Kebanyakan pemanis buatan yang diizinkan digunakan pada makanan adalah pemanis sintesis. Walaupun demikian, banyak pula pengganti gula yang berasal dari tumbuhan. Sebagai contoh adalah xilitol dan sorbitol yang banyak ditemukan pada beri, buah, sayuran dan jamur. Sangat sulit untuk mengekstrak pemanis alami, sehingga upaya untuk membuat kedua zat ini dilakukan melalui sintesis yaitu dengan hidrogenasi gula reduksi. Sebagai contoh, xilosa diubah menjadi xilitol, laktosa menjadi laktitol, dan glukosa menjadi sorbitol. Halaman ini akan menjelaskan beberapa contoh, manfaat dan bahaya pemanis buatan.

Contoh Pemanis Buatan

Beberapa contoh zat pemanis buatan yang sering digunakan sebagai pengganti gula adalah:

Aspartam

Aspartam ditemukan pada tahun 1965 oleh James M. Schlatter di perusahaan G.D. Searle. Pada saat itu dia sedang membuat obat anti borok, yaitu senyawa turunan asam aspartat dan fenilalanin. Secara tak sengaja, jarinya terkena zat buatannya itu, dan dia menjilatnya. Seketika dia sadar bahwa rasanya sangat manis.

Aspartam lebih manis sekitar 200 kali lipat dibandingkan gula biasa. Aspartam digunakan untuk pemanis es krim, gelatin, minuman, dan permen karet. Namun ketika dimasak menggunakan suhu tinggi, aspartam akan berubah menjadi asam amino. Maka dari itu aspartam tidak digunakan untuk membuat kue.

Siklamat

Siklamat merupakan zat pemanis yang tidak diizinkan untuk digunakan pada produk makanan di Amerika.

Menurut penelitian, siklamat dapat menyebabkan kanker kandung kemih, yaitu penyakit yang sering dialami oleh binatang pengerat. Namun demikian, siklamat tetap digunakan di beberapa negara termasuk Rusia.

Sakarin

Sakarin merupakan pemanis buatan yang secara sengaja disintesis pada tahun 1879 oleh Remsen dan Fahlberg. Tingkat kemanisan sakarin adalah sekitar 300 sampai 500 kali lipat dibandingkan dengan gula. Sakarin digunakan untuk pemanis pada produk pasta gigi, makanan dan minuman. Rasa pahit yang ditimbulkan setelah penggunaan sakarin dapat dihilangkan dengan mencampurnya dengan pemanis lain.

Bahaya sakarin diketahui melalui percobaan pada binatang pengerat. Melalui percobaan, sakarin dapat menyebabkan kanker. Pada dosis tinggi, sakarin dapat menyebabkan penggumpalan urin. Penggunpalan ini dapat menyebabkan goresan pada kandung kemih dan tumor ketika sel melakukan regenerasi.

Sukralosa

Sukralosa adalah gula pasir yang terklorinasi dan mempunyai kemanisan hingga 600 kali lipat dibandingkan dengan gula. Sukralosa merupakan pemanis tak berkalori dan dapat dihasilkan ketika tiga gugus hidroksil dari sukrosa diganti dengan klorin.

Rumus struktur sukrosa (atas) dan sukralosa (bawah)

Sukralosa digunakan untuk pemanis minuman, es krim, permen karet, produk roti, dan makanan lainnya. Tak seperti zat pemanis lainnya, sukralosa stabil pada suhu tinggi sehingga dapat digunakan untuk produk kue dan roti. Sekitar 15% sukralosa diserap oleh tubuh dan lainnya keluar dari tubuh tanpa berubah.

Sejauh ini tak ada larangan penggunaan sukralosa. Namun sebagai catatan penting, sukralosa tidak dapat larut dalam lemak sehingga ketika dikonsumsi, dapat mengakumulasi di jaringan lemak. Sukralosa tidak dapat terpecah dan akan terdeklorinasi hanya pada kondisi tertentu.

Asesulfam K

Asesulfam kalium merupakan pemanis buatan bebas kalori. Ditinjau dari struktur kimia, asesulfam kalium (asesulfam potasium) merupakan suatu garam. Pada makanan, asesulfam diberi kode sebagai E950.

Asesulfam kalium adalah garam yang mempunyai rasa sangat manis.

Tingkat kemanisa asesulfam kaliaum adalah 200 kalilipat dibandingkan dengan gula murni. Asesulfam stabil pada suhu tinggi, bahkan pada kondisi asam atau basa shingga dapat digunakan sebagai zat aditif pada makanan jenis roti dan minuman berkarbonasi. Tak ada komplain kesehatan berhubungan dengan asesulfam kalium.

Stevia

Stevia adalah pemanis yang banyak digunakan di Amerika Selatan dan Jepang sejak tahun 1970. Stevia mempunyai sifat unik yaitu nol indeks glikemik. Sehingga stevia merupakan pemanis yang aman untuk diabetes.

Publisher: Unknown - 08.16

Teori Atom Rutherford

Setelah diusulkannya teori atom Dalton dan Thomson, muncul teori yang lebih baru yang digagas oleh Ernerst Rutherford, yang sekarang dikenal dengan teori atom Rutherford. Pada tahun 1911, Rutherford menyangkal kebenaran teori atom Thomson yang mengatakan bahwa atom merupakan bermuatan positif, dan disekelilingnya terdapat elektron bermuatan negatif layaknya roti kismis.

Pengertian Teori Atom Rutherford

Teori atom Rutherford mengatakan bahwa atom mempunyai inti yang merupakan pusat massa yang kemudian dinamakan nukleus, dengan dikelilingi awan elektron bermuatan negatif.

Dasar Teori Atom Rutherford

Teori atom Rutherford didasarkan pada eksperimen penembakan inti atom lempengan emas dengan partikel alfa yang dikenal dengan percobaan Geiger-Marsden. Pada saat itu, Rutherford menysun desain rancangan percobaan penembakan atom emas oleh partikel alfa yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Ternyata, sinar radioaktf tersebut ada yang dipantulkan, dibelokkan, dan diteruskan. Perhatikan gambar berikut:

Seperti pada gambar di atas, Rutherford menjelaskan bahwa jika partikel alfa mengenai inti atom, maka akan terjadi tumbukan yang mengakibatkan pembelokan atau pemantulan partikel alfa. Hal itu disebabkan karena massa dan muatan atom terpusat pada inti (nukleus). Rutherford menyarankan bahwa muatan inti atom sebanding dengan massa atom dalam sma( satuan massa atom). Partikel alfa yang mengenai awan elektron tidak dibelokkan maupun dipantulkan.

Dalil Rutherford

Dari penjabaran di atas, maka sekiranya model atom Rutherford dapat disimpulkan sebagai berikut:

• Sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa. 
• Massa atom terpusat di inti atom.
• Muatan atom terkonsentrasi pada pusat atom dengan volume yang sangat kecil. Kelipatan muatan ini sebanding dengan massa atom.
• Awan elektron tidak mempengaruhi penyebaran partikel alfa.

Publisher: Unknown - 06.58

Daerah Serapan Inframerah Senyawa Organik

Penjelasan sebelumnya mengenai cara kerja spektroskopi inframerah telah dijelaskan bahwa spektroskopi inframerah hanya bekerja pada bilangan gelombang 4000-625 cm^-1 atau ada panjang gelombang 1,6-2,5 μ. Pada daerah tersebut, masing-masing gugus fungsi senyawa organik akan mempunyai serapan yang sangat khas. Inilah tabel serapan gugus fungsi senyawa organik lengkap dengan daerah bilangan gelombangnya.

Gugus Fungsi	Bilangan Gelombang (cm-1)
C=O keton	1700 - 1725
C=O aldehida	1720 - 1740
C=O asam karboksilat	1700 - 1725
C=O ester	1735 - 1750
C=O amida	1630 - 1690
C=N imina	1480 - 1690
C=C aromatik	1650 - 1450
C=C alkena	1640 - 1680
N-H amina	3300 - 3500
O-H alkohol	3200 - 3600
O-H asam karboksilat	3600 - 2500
C-H alkana	3000 - 2850
C-H alkena	3020 - 3000
C-H alkuna	3030 - 3000
C-H aromatik	3050 - 3070
C-O eter	1120 - 1140
C-O ester	1300 - 1000
C-O alkohol	1060 - 1040
C-F	1100 - 1000
C-Cl	760 - 540
C-Br	600 - 500

Contoh soal spektroskopi IR:

Diketahui spektrum IR vanilin adalah seperti gambar di atas. Ramalkan gugus fungsi yang ada pada vanilin!

Jawab :

• Serapan melebar pada bilangan gelombang 3200 cm^-1 merupakan serapan O-H alkohol.
• Adanya serapan lemah di daerah 2800 cm^-1 merupakan tipikal C-H aldehida .
• Serapan kuat pada bilangan gelombang 1700 cm^-1 merupakan gugus karbonil.
• Serapan kuat dan tajam pada 1200 cm^-1 merupakan C-O eter.
• Adanya C=C aromatik diketahui dari adanya serapan pada daerah 1600 cm^-1.
• Adanya gugus aromatik diperkuat dengan adanya puncak pada daerah sekitar 3000 cm^-1.

Dapat disimpulkan bahwa senyawa vanilin mempunyai gugus fungsi alkohol, aldehida, eter, dan cincin benzena.

Dan jawabannya adalah benar, karena rumus struktur vanilin adalah sebagai berikut:

Publisher: Unknown - 01.24

Spektroskopi Inframerah (IR)

Pengertian Spektroskopi Inframerah

Spekroskopi inframerah adalah sebuah metode analisis instrumentasi pada senyawa kimia yang menggunakan radiasi sinar infra merah. Spektroskopi inframerah berguna untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada senyawa organik. Bila suatu senyawa diradiasi menggunakan sinar infra merah, maka sebagian sinar akan diserap oleh senyawa, sedangkan yang lainnya akan diteruskan. Serapan ini diakibatkan karena molekul senyawa organik mempunyai ikatan yang dapat bervibrasi. Vibrasi molekul dapat dialami oleh semua senyawa organik, namun ada beberapa yang tidak terdeteksi oleh spektrometri IR. Masing-misang ikatan akan mempunyai sifat yang khas. Berikut akan dijelaskan alat spektroskopi infra merah.

Cahaya terdiri dari berbagai frekuensi elektromagnetik yang berkesinambungan yang berbeda. Radiasi inframerah adalah salah satu bagian dari spektrum elektromagnetik yang terletak antara cahaya tampak dan gelombang mikro. Rentang panjang gelombang inframmerah yang digunakan untuk tujuan anlisis adalah 2,5x10^-6 m sampai dengan 16x10^-6 m. Satuan yang digunakan dalam spektroskopi inframerah adalah mikrometer dan bilangan gelombang. Namun para ahli kimia lebih banyak menggunakan satuan bilangan gelombang yaitu cm^-1. Nilai 2,5-16 μ sama dengan 4000-625 cm^-1.

Prinsip Kerja Spektroskopi IR

Jika radiasi inframerah dikenakan pada sampel senyawa organik, beberapa frekuensi bisa diserap oleh senyawa tersebut. Jumlah frekuensi yang melewati senyawa diukur sebagai transmitansi.

Sebuah persentase transmitansi bernilai 100 jika semua frekuensi diteruskan senyawa tanpa diserap. Dalam prakteknya, hal itu tidak pernah terjadi. Dengan kata lain selalu ada serapan kecil, dan transmitansi tertinggi hanya sekitar 95%. Dalam spektrum inframerah, akan terdapat suatu grafik yang menghubungkan bilangan gelombang dengan persen transmitansi. Berikut adalah contoh spektrum IR senyawa 2-heksanol.

Untuk tujuan determinasi gugus fungsi, pengamatan pertama kali ditujukan pada puncak yang berada di daerah bilangan gelombang 4000-1500 cm^-1. Daerah sebelah kanan 1500cm^-1 disebut dengan daerah sidik jari (fingerprint region). Daerah sidik jari akan sangat khas untuk masing-masing senyawa.

Publisher: Unknown - 05.54

Jenis-jenis Vibrasi Molekul

Molekul kimia terutama molekul organik mempunyai ikatan antar atom. Ikatan antar atom tersebut tidak hanya diam, melainkan bervibrasi (bergetar). Molekul organik dapat menerima radiasi inframerah. Molekul yang dapat menerima radiasi inframerah disebut dengan molekul aktif inframerah.

Molekul dapat bervibrasi dengan berbagai cara yang disebut dengan modus vibrasi. Untuk molekul dengan jumlah atom N, molekul linier mempunyai modus vibrasi 3N-5 derajat, sedangkan molekul non linier mempunyai modus vibrasi sebesar 3N-6 derajat. Sebagai contoh adalah H₂O (molekul non linier) akan mempunyai kebebasan atau modus vibrasi sebesar 3x3-6=3 derajat.

Molekul diatomik hanya mempunyai satu ikatan dan hanya mempunyai satu jenis vibrasi. Jika molekul simetris (seperti N₂) maka tidak akan terdeteksi dalam spektrum IR. Jika molekul diatom non simetri seperti CO, maka akan terdeteksi dalam spektrum IR.

Suatu molekul CH₂X₂ dapat bervibrasi dengan berbagai cara. Macam-macam vibrasi yang dapat terjadi adalah sebagai berikut:

Vibrasi Ulur (Stretching Vibrations)

Vibrasi ulur merupakan suatu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu molekul, memanjang atau memendek (tarik ulur) dalam satu bidang datar. Dibagi menjadi dua yaitu simetri dan asimetri.

Simetri

Vibrasi uluran simetri adalah ikatan antar atom bergerak bersamaan dalam satu bidang datar.

Asimetri

Vibrasi uluran simetri adalah ikatan antar atom bergerak tidak bersamaan dalam satu bidang datar.

Vibrasi Bengkok (Bending Vibrations)

Selian memanjang dan memendek, ikatan anatar atom dalam molekul organik dapat bergerak mengayun secara beraturan. Hal ini mengakibatkan adanya perubahan sudut ikatan, sehingga ikatan menjadi bengkok. Vibrasi bengkok dibagi menjadi 4 yaitu:

Goyangan (rocking)

Modus goyangan yaitu jika ikatan antar atom mengayun searah dalam satu bidang datar

Guntingan (scissoring)

Modus guntingan yaitu jika ikatan antar atom mengayun berlawanan arah dalam satu bidang datar.

Kibasan (wagging)

Modus kibasan yaitu jika ikatan antar atom mengayun searah tidak dalam satu bidang datar.

Pelintiran (twisting)

Modus pelintiran yaitu jika ikatan antar atom mengayun berlawanan arah tidak dalam satu bidang datar.

Publisher: Unknown - 20.53

Pola Fragmentasi Senyawa Organik

Spektroskopi massa digunakan untuk mengetahui berat molekul suatu senyawa kimia. Selain itu, spektroskopi massa juga bermanfaat untuk mengetahui struktur molekul berdasarkan fragmentasi yang merupakan hasil dari penembakan elektron benergi tinggi.

Masing-masing senyawa kimia akan mempunyai fragmentasi yang khas. Penjelasan dari fragmentasi dalam spektroskopi massa adalah sebagai berikut:

Alkana

Alkana sangat mudah diidentifikasi. Ion molekul alkana mempuyai intensitas rendah. Pola fragmentasi alkana adalah teratur. Pada saat ditembak elektron, yang akan lepas pertama kali adalah gugus CH₃ (m/z = 15) diikuti CH₂ (m/z = 14). Perhatikan contoh fragmentasi n-heksana:

Alkohol

Intemsitas ion molekul alkohol sangat rendah atau bahkan tidak ada. Pada alkohol, bisasanya juga disertai hilangnya H₂O. Perhatikan contoh berikut:

Eter

Fragmentasi pada eter terjadi pada posisi alfa terhadap atom oksigen. Inilah contoh fragmentasi eter:

Aldehida

Pemutusan ikatan yang terletak disamping karbonil berakibat pada hilangnya satu hidrogen (berat molekul berkurang 1) atau hilangnya gugus CHO (berat molekul berkurang 29). Perhatikan contoh 3-fenil-2propenal.

Keton

Sebagian besar fragmentasi keton terjadi pada ikatan C-C yang terletak di sebelah gugus karbonil.

Asam Karboksilat

Asam karboksilat akan mempunyai fragmentasi yang khas. Yang lepas pertama kali adalah gugus OH (berat molekul berkurang 17) atau gugus karbonil (berat molekul berkurang 45) karena adanya pemutusan ikatan di samping gugus karbonil. Perhatikan fragmentasi asam-2-butanoat.

Ester

Fragmentasi ester pada spektroskopi massa cukup rumit. Pemutusan ikatan terjadi pada ikatan C-C disebelah gugus karbonil (yaitu gugus alkoksi) dan mengalami penataan ulang (rearrangements) hidrogen. Perhatikan contoh fragmentasi etil asetat:

Publisher: Unknown - 06.04

Langkah-langkah Interpretasi Spektrum Massa

Pengertian Spektrum Massa

Spektrum massa adalah suatu spektrum yang dihasilkan ketika suatu senyawa kimia dianalisis menggunakan spektroskopi massa. Pada spektrum massa, yang berfungsi sebagai sumbu x adalah intensitas, sedangkan sumbu y adalah massa per muatan (m/z).

Cara Membaca Spektrum Massa

Dalam pembacaan suatu spektrum massa, diperlukan beberapa langkah, yaitu:

Mencari puncak ion molekul

Puncak ion molekul merupakan puncak yang paling tinggi dalam spektrum. Angka nominal berat molekul akan genap jika senyawa tersusun atas atom-atom C, H, O, S, Si. Angka ganjil hanya akan terjadi jika suatu senyawa mengandung unsur N. Perhatikan spektrum massa vanilin berikut ini. Vanilin tidak mempunyai  unsur N. Maka dari itu, vanilin mempunyai m/z genap, yaitu 152.

Spektrum massa vanilin dengan m/z = 152

Mencoba menghitung rumus molekul

Banyak unsur kimia yang mempunyai isotop. Isotop sangat berguna untuk menelusuri asal usul puncak. Penjabaran isotop dalam spektrum massa adalah:
Karbon 12 mempunyai satu isotop yaitu karbon 13. Kelimpahan isotop ¹²C=100%, ¹³C=1,1%. Hal ini berarti setiap 100 atom karbon 12 akan terdapat 1,1% kelimpahan atom karbon 13.

Misalkan ada senyawa yang mempunyai 6 atom karbon, maka masing-masing atom karbon akan berpeluang berbentuk atom karbon C-13 setinggi 1,1%. Maka dari itu, jika puncak ion molekul adalah 100%, maka puncak isotop adalah 6x1,1% = 6,6%.

Hitung jumlah seluruh cincin dan ikatan rangkap

Untuk suatu senyawa dengan rumus C_xH_yN_zO_n, maka jumlah cinci dan ikatan rangkapnya adalah = x - (1/2)y + (1/2)z + 1

Perkirakan struktur molekul

Struktur molekul dapat diketahui dari kelimpahan dan m/z masing-masing fragmen.

Publisher: Unknown - 05.42

Prinsip Dasar Spektroskopi Massa

Spektroskopi massa berbeda dengan spektroskopi yang lain. Spektroskopi massa tidak didasarkan pada serapan radiasi elektromagnetik melainkan pada pengujian senyawa yang dibombardir elektron berenergi tinggi. Jika elektron yang mempunyai energi 10 elektron volt (230,5 kkal/mol) ditumbukkan pada suatu molekul organik, energi yang dipindahkan sebagai hasil dari tumbukan tersebut cukup untuk mengeluarkan salah satu elektron dari molekul.

A:B + e^- → A.B⁺ + 2e^-

Molekul AB terionisasi oleh serangan elektron. Ada dua kemungkinan jenis pemecahan ion molekuler yaitu menjadi ion positif dan suatu radikal atau ion positif dengan suatu molekul netral. Selanjutnya ion-ion anak dapat mengalami pemecahan lagi menjadi fragmen yang lebih kecil. Walaupun secara teoritis suatu molekul organik dapat pecah menjadi fragmen yang paling kecil (atom) namun pada prakteknya hal itu tidak pernah terjadi dan dengan spektroskopi massa hanya diinterpretasi fragmen-fragmen yang umum terjadi pada suatu molekul organik yang mempunyai pola yang spesifik sesuai dengan gugus fungsionalnya.

Walaupun energi yang dibutuhkan 10 eV, namun pada kenyataannya digunakan energi sebesar 70 eV. Elektron yang berenergi tinggi ini tidak hanya menyebabkan ionisasi melainkan juga menyebabkan putusnya ikatan kimia pada molekul. Molekul suatu senyawa dipecah menjadi fragmen yang lebih kecil. Disosiasi dari radikal kation menghasilkan fragmen netral dan fragmen bermuatan positif.

Dalam spektroskopi massa yang terdeteksi adalah fragmen yang bermuatan positif (kation). Spesies ion positif dipisahkan oleh pembelokan dalam medan magnet yang dapat berubah sesuai dengan masssa dan muatannya yang selanjutnya menimbulkan arus ion pada kolektor yang sebanding dengan limpahan relatif lawan perbandingan massa/muatan (m/z).

Spektrometer massa modern dilengkapi dengan komputerisasi pengolahan data yang mampu menampilkan spektrum massa. Puncak yang paling tinggi pada spektrum massa disebut puncak dasar (base peak) dengan intensitas 100%. Kelimpahan ion proporsional dengan intensitas puncak yang dibandingkan relatif terhadap puncak dasar. Setiap molekul mempunyai puncak dasar yang spesifik yang merupakan fragmen yang paling stabil untuk molekul tersebut. Intensitas (limpahan relatif) fragmen yang lain relatif terhadap puncak dasar yang berarti stabilitasnya juga relatif.

Publisher: Unknown - 03.54

Cara Kerja Spektroskopi Massa

Halaman ini menjelaskan tentang cara kerja spektroskopi massa beserta bagian-bagian alatnya.

Spektroskopi massa merupakan suatu instrumentasi kimia yang bertujuan untuk mengetahui massa relatif (Mr) suatu senyawa organik. Spektroskopi massa sangat penting untuk mengelusidasi struktur senyawa organik. Selain Mr, fragmentasi senyawa juga dapat diketahui.

Untuk memahami cara kerja spektroskopi massa, perhatikan gambar berikut:

Secara keseluruhan, tahap-tahap proses yang terjadi dalam spektroskopi massa dapat dibagi menjadi injeksi, ionisasi, akselerasi, defleksi (pembelokan), dan deteksi.

Injeksi

Injeksi merupakan proses pemasukan sampel ke dalaminstrumen spektroskopi massa. Sampel yang diperlukan sanat sedikit (kurang dari 1 mL).

Ionisasi

Sampel yang telah dimasukkan kemudian dipanaskan melebihi titik didihnya, sehingga beralih fasa menjadi gas. Sampel yang telah berbentuk gas dimasukkan dalam ruang ionisasi. Partikel sampel (atom maupun molekul) kemudian ditembak dengan elektron berenergi tinggi (70 eV). Adanya penembakan itu membuat partikel sampel terbombardir, sehingga salah satu elektronnya terpental keluar. Dengan demikian, partikel tersebut menjadi bermuatan positif.

Senyawa yang tembombardir masih dapat dibombardir lebih lanjut untuk membentuk pecahan (fragmen) yang lebih kecil. Maka dari itu, satu senyawa dapat terpecah (terfragmentasi) menjadi beberapa kation.

Kebanyakan fragmen ion positif tersebut bermuatan +1. Sangat sulit untuk melepas lagi satu elektron dari suatu ion positif.

Akselerasi

Ion bermuatan positif didorong sehingga melewati celah kecil. Akselerasi bertujuan supaya ion positif melaju dengan kecepatan tinggi ke tahap selanjutnya.

Defleksi (pembelokan)

Ion positif yang bergerak cepat tersebut selanjutnya dibelokkan dengan medan magnet. Pembelokan ini menyebabkan adanya pemisahan fragmen ion sesuai dengan rasio massa per muatannya. Pada gambar di atas, ada jarak yang jelas antara kation yang paling ringan dan paling berat.

Deteksi

Setelah ion-ion dipisahkan berdasarkan massa per matan (m/z), maka selanjutnya adalah dideteksi beratnya. Sebuah alat pencatat (recorder) berfungsi untuk mencatat massa kation yang berhasil dipisahkan. Detektor hanya bisa mendeteksi ion. Dengan demikian, partikel netral tidak akan terdeteksi.

Publisher: Unknown - 04.47

Sifat Paramagnetik dan Diamagnetik

Larangan Pauli merupakan salah satu prinsip dasar dari mekanika kuantum. Hal tersebut dapat diuji melalui beberapa observasi. Jika dua elektron pada orbital 1s dari sebuah atom helium mempunyai arah yang yang sama atau paralel, medan magnetnya akan menguatkan satu sama lain. Percobaan yang demikian akan membuat helium bersifat paramagnetik.

Pengertian  Paramagnetik dan Diamagnetik

Paramagnetik adalah adalah senyawa yang dapat ditarik oleh medan magnet. Seperti dijelaskan di atas, paramagnetik terjadi bila ada elektron yang berkedudukan paralel (sejajar) satu sama lain dalam satu orbital. Namun jika spin elektron dibuat antiparalel satu sama lain, maka efek magnet akan meniadakan satu sama lain. Dengan demikian akan muncul sifat diamagnetik. Diamagnetik yaitu senyawa yang tidak dapat ditarik oleh medan magnet.

Perbedaan Paramagnetik dan Diamagnetik

Satu syarat paramagnetik yang sangat penting yaitu mempunyai elektron ganjil. Oleh karena itu, perlu sebuah elektron untuk membuatnya menjadi genap. Atom yang mempunyai elektron ganjil dapat bersifat paramagnetik atau diamagnetik.

Contoh Sifat Magnetik

Contoh lain yaitu pada logam litium. Pertanyaan yang muncul, apakah logam litium termasuk diamagnetik? Litium mempunyai nomor atom 3, dengan demikian hanya mempunyai tiga buah elektron. Elektron terluar (ketiga) tidak dapat berpindah ke orbital 1s karena akan mempunyai bilangan kuantum yang sama dengan dua elektron yang lainnya. Dengan demikian, elektron ketiga ini terpaksa menempati orbital yang lebih luar, yaitu 2s. Konfogurasi elektron litium adalah 1s²2s¹, dan diagram orbitalnya adalah:

Atom litium mempunyai satu elektron tak berpasangan. Dengan demikian litium bersifat paramagnetik.

Publisher: Unknown - 06.57

Radikal Bebas dalam Biologi

Radikal bebas memainkan peranan penting pada beberapa proses biologi. Beberapa di antaranya berpengaruh terhadap makhluk hidup.

Radikal bebas yang mempunyai pusat oksigen di antaranya adalah superoksida dan hidroksil. Kedua radikal tersebut merupakan turunan dari oksigen molekular karena adanya reduksi. Jumlah yang berlebihan dari radikal bebas ini dapat menyebabkan cedera sel bahkan kematian. Kematian ini diakibatkan oleh kanker, strok, infraksi miokardial, dan diabetes. Pembentukan kanker banyak disebabkan oleh reaksi antara radikal bebas dengan DNA yang berpotensial menyebabkan mutasi. Mutasi ini berpengaruh terhadap siklus sel dan akhirnya bersifat berbahaya. Beberapa gejala penuaan seperti arterosklerosis juga dihubungkan dengan oksidasi radikal bebas dari beberapa zat kimia yang dibuat dalam tubuh. Radikal bebas asap rokok mengimplikasi inaktivasi alfa 1-antitripsin pada paru-paru. Proses ini akan menyebabkan emfisema.

Asap rokok mengandung radikal bebas.

Publisher: Unknown - 16.57

Reaksi Kimia Radikal Bebas

Dalam reaksi kimia, radikal bebas sering dituliskan sebagai titik yang ditempatkan pada simbol atom atau molekul. Contoh penulisan radikal bebas berikut sebagai hasil dari pemecahan homolitik:

Cl₂ → Cl• + Cl•

Mekanisme reaksi radikal menggunakan panah bermata tunggal untuk menjelaskan pergerakan elektron tunggal :

Pemutusan homolitik pada pemecahan ikatan digambarkan dengan penarikan satu elektron. Hal ini digunakan untuk membedakan dengan pemutusan heterolitik yang menggunakan anak panah bermata ganda pada umumnya.

Radikal bebas juga memainkan peran terhadap adisi radikal dan substitusi radikal sebagai intermediet yang sangat reaktif. Reaksi rantai melibatkan radikal bebas yang biasanya dibagi menjadi tiga tahap, meliputi inisiasi, propagasi dan terminasi. Contoh dalam hal ini adalah reaksi klorinasi metana.

Inisiasi

Inisiasi adalah tahap pembentukan awal radikal-radikal bebas. Hal ini menyebabkan jumlah radikal bebas meningkat pesat. Dalam klorinasi metana, tahap inisiasi adalah pemutusan secara homolitik ikatan Cl-Cl.

Cl₂ → Cl• + Cl•

Propagasi

Propagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana jumlah radikal bebas akan tetap sama. Setelah terbentuk, radikal bebas klor akan menjalani sederetan reaksi. Tahap propagasi yang pertama adalah radikal bebas klor yang merebut sebuah atom hidrogen dari dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.

Cl• + H:CH₃ + 1 kkal/mol → H:Cl + •CH₃

Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl₂.

Terminasi

Terminasi adalah reaksi yang berujung pada turunnya jumlah radikal bebas. Umumnya, penurunan ini diakibatkan oleh adanya penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.

Cl• + •CH₃ → CH₃Cl

Publisher: Unknown - 17.00

Reaktivitas Radikal Bebas

Radikal bebas merupakan senyawa yang terkenal sangat reaktif karena mempunyai elektron menyendiri atau tak berpasangan. Intermediet radikal alkil distbilkan oleh proses fisika yang hampir sama dengan karbokation. Semakin tinggi tingkat subsitusi alkil, maka stabilitas radikal alkil juga semakin tinggi. Dengan demikian, pembentukan radikal tersier (R₃C·) lebih mudah daripada radikal sekunder (R₂HC·), dan jauh lebih mudah daripada radikal primer (RH₂C·). Maka radikal yang terletak di sisi gugus fungsi seperti karbonil, nitril, dan eter akan lebih stabil daripada radikal alkil tersier.

Radikal dapat menyerang ikatan rangkap. Walaupun demikian, tidak seperti ion yang serupa, beberapa reaksi radikal tidak dilangsungkan oleh interaksi elektrostatik. Sebagai contoh, reaktivitas ion nukleofilik dengan senyawa α,β-tak jenuh (C=C–C=O) dilangsungkan oleh penarikan elektron oksigen, yang menghasilkan muatan positif parsial pada karbon karbonil. Ada dua buah reaksi yang teramati pada kasus ionik. Yang pertama karbonil diserang dalam adisi langsung pada karbonil atau gugus vinil diserang langsung dalam adisi konjugasi. Yang kedua, muatan nukleofil diambil oleh oksigen. Radikal mengadisi secara cepat ikatan rangkap, dan menghasilkan karbonil α-radikal yang relatif stabil.

Pada reaksi intramolekular, kendali yang tepat dapat dicapai untuk menghindari reaktivitas radikal yang ekstrim.

Publisher: Unknown - 17.00

Stabilitas Radikal Bebas

Radikal bebas mempunyai elektron yang tak berpasangan. Dengan demikian radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap jenisnya sendiri. Walaunpun demikian, ada sejumlah radikal bebas yang mempunyai "umur" yang panjang karena kestabilannya, yang dikategorikan sebagai berikut:

Radikal Stabil

Contoh utama radikal stabil adalah dioksigen molekular (O₂) dan nitrat oksida (NO). Radikal organik dapat berumur panjang karena terbentuk pada sebuah sistem π terkonjugasi. Contohnya yaitu radikal turunan α-tokoferol (vitamin E). Berikut adalah struktur radikal tokoferol:

Ada juga contoh radikal tiazil, yang mana mempunyai reaktivitas yang rendah dan stabilitas termodinamika yang tinggi dengan stabilisasi resonansi π yang terbatas.

Radikal Kokoh

Radikal kokoh adalah radikal yang berumur panjang karena kepenuhsesakan sterik di sekeliling pusat radikal yang mana secara fisik sukar untuk bereaksi dengan molekul lain. Sebagai contoh adalah radikal trifenilmetil Gomberg, garam Fremy (kalium nitrosodisulfonat, (KSO₃)₂NO·), nitroksida (rumus umum R₂NO·) seperti nitronil nitroksida dan azefenilenil serta radikal yang diturunkan dari PTM atau TTM. Radikal kokoh dihasilkan dalam jumlah yang besar selama pembakaran. Radikal jenis ini menyebabkan tekanan oksidatif yang berakibat pada penyakit jantung dan mungkin juga kanker.

Diradikal

Diradikal adalah molekul yang mengandung dua pusat radikal. Radikal yang mempunyai banyak pusat dapat membentuk molekul. Oksigen atmosferik secara alami membentuk diradikal dan dalam keadaan ground state sebagai oksigen triplet. Reaktivitas yang rendah dari oksigen atmosferik adalah karena keadaan diradikalnya. Keadaan nonradikal dioksigen kurang stabil daripada diradikal. Stabilitas relatif oksigen diradikal diakibatkan adanya spin terlarang pada transisi triplet yang dibutuhkan untuk mengambil elektron (mengoksidasi). Keadaan diradikal oksigen juga berakibat pada sifat paramagnetik, yang dapat dibuktikan dengan adanya gaya tarik menarik terhadap magnet eksternal.

Publisher: Unknown - 17.00

Radikal Bebas

Pengertian Radikal Bebas

Radikal bebas adalah suatu atom, molekul, atau ion yang mempunyai elektron tak berpasangan. Elektron yang tak berpasangan ini membuat radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap sejenisnya. Molekul-molekul radikal bebas dapat berdimerisasi atau berpolimerisasi secara spontan jika bersentuhan satu sama lain. Radikal bebas stabil hanya jika pada konsentrasi sangat rendah dalam media inert atau hampa.

Contoh Radikal Bebas

Contoh radikal bebas sederhana adalah radikal hidroksil (HO•), yaitu senyawa yang mempunyai satu atom hidrogen terikat pada satu atom oksigen. Contoh radikal bebas yang lain adalah karben (:CH₂) yang mempunyai dua elektron tak berpasangan, dan anion superoksida (•O−
2) yaitu molekul yang kelebihan elektron. Perhatikan radikal bebas oksigen berikut ini.

Perlu diketahui bahwa anion hidroksil (HO⁻), kation karbenium (CH+
3) dan anion oksida (O²⁻) bukan radikal karena ikatan yang terbentuk faktanya diakibatkan oleh adanya penambahan atau pelepasan elektron.

Pembentukan Radikal Bebas

Pembentukan radikal bebas diakibatkan oleh adanya pemeahan ikatan kovalen secara homolitik. Pemecahan homolitik membutuhkan energi yang sangat besar. Sebagai contoh, pemecahan H₂ menjadi 2H· mempunyai ΔH° sebesar +435 kJ/mol dan Cl₂ menjadi 2Cl· membutuhkan +243 kJ/mol. Hal ini dikenal dengan energi disosiasi homolitik yang disingkat dengan DH°. Energi ikatan antara dua atom berikatan kovalen dipengaruhi oleh struktur molekul. Pemecahan homolitik kebanyakan terjadi pada dua atom yang mempunyai elektronegativitas yang hampir sama. Dalam kimia organik, sering terjadi pada ikatan O-O pada peroksida.

Publisher: Unknown - 17.00

Gaya Dispersi London

Pengertian Gaya Dispersi London

Gaya dispersi London adalah gaya tarik-menarik sementara yang dihasilkan ketika elektron dua atom yang berdekatan menempati posisi yang membuat atom membentuk dipol sementara. Gaya London merupakan gaya intermolekuler yang paling lemah. Gaya London sering juga disebut dengan gaya tarik menarik dipol terimbas. Gaya London menyebabkan senyawa nonpolar dapat berkondensasi menjadi cairan dan membeku menjadi padatan ketika suhu diturunkan secara drastis. Perhatikan gaya London yang terjadi antara da molekul I₂ berikut ini:

Ukuran Molekul

Gaya London terjadi pada semua ukuran molekul, baik untuk senyawa polar maupun nonpolar.

• Semakin berat dan luas suatu atom dan molekul akan membentuk gaya dispersi yang semakin kuat.
• Semakin luas suatu atom atau molekul, rata-rata elektron valensi semakin jauh dari inti. elektron valensi tersebut akan tertahan lebih kuat dan semakin mudah dapat membentuk dipol sementara.
• Distribusi elektron yang mudah di sekeliling atom atau molekul dapat berdistorsi yang disebut dengan polarisabilitas.

Gaya dispersi London cenderung lebih kuat antara molekul yang tepolarisasi lebih mudah, dan sebaliknya.

Bentuk Molekul

Bentuk molekul juga berpengaruh pada besarnya gaya dispersi. Perhatikan pengaruh gaya London pada neopentana dan n-pentana berikut ini.

• Pada suhu ruang, neopentana (C₅H₁₂) berwujud gas, sementara n-pentana (C₅H₁₂) berwujud cair.
• Gaya dispersi London antara molekul n-pentana lebih kuat daripada molekul neopentana.
• Bentuk silindris dari molekul n-pentana membuat dapat berkontak satu sama lain daripada bentuk sferis dari molekul neopentana.

Publisher: Unknown - 17.00

Gaya Dipol-dipol

Pengertian Gaya Dipol-dipol

Gaya dipol-dipol adalah gaya tark menarik antara sisi positif molekul polar dengan sisi negatif molekul polar lainnya. Gaya dipol-dipol mempunyai kekuatan yang berkisar antara 5-20 kJ per mol. Gaya ini lebih lemah dibandingkan ikatan kovalen atau ikatan ion, dan mempunyai pengaruh yang signifikan hanya ketika molekul-molekul saling berdekatan. Perhatikan gaya dipol-dipol yang terjadi pada dua molekul HCl berikut ini:

Penjelasan Gaya Dipol-dipol

Adanya sifat dipol permanen ada suatu molekul misalnya CO dan HCl, tentu akan menaikkan kekuatan gaya intermolekular. Karbon monoksida mempunyai titik leleh 82 K, masing-masing lebih tinggi daripada titik leleh (63 K) dan titik didih (77 K) dinitrogen, meskipun keduanya isoelektronik yang mempunyai jumlah elektron yang sama. Dalam hal ini dapat dikaitkan dengan adanya kontribusi sifat dipol pernanen dalam molekul CO.

Peranan Gaya Dipol-dipol

Sangat penting untuk disadari bahwa gaya tarik dipol-dipol merupakan efek tambahan dari efek utama dipol imbas. Ha ini seperti ditunjukkan oleh perbandingan sifat-sifat fisik senyawa-senyawa HCl, HBr, dan HI. Perbedaan skala elektronegativitas antara kedua atom dalam masing-masing senyawa tersebut secara berurutan semakin rendah dengan naiknya nomor atom, yaitu 1,0 untuk HCl, 0,8 untuk HBr, dan 0,5 untuk HI. Hal ini berarti bahwa gaya tarik dipol-dipol antara molekul-molekul tetangga dalam masing-masing senyawa tersebut juga akan semakin rendah. Namun demikian, kecenderungan data titik didih maupun titik leleh ketiga senyawa tersebut justru berlawanan yaitu semakin tinggi. Kenyataan ini menyarankan bahwa gaya tarik dipol-dipol bukanlah merupakan faktor utama penentu besarnya titik leleh maupun titik didih suatu senyawa, melainkan gaya tarik dipol imbas lebih dominan.

Publisher: Unknown - 17.00

Reaksi Saponifikasi

Pengertian Saponifikasi

Saponifikasi adalah reaksi pembentukan sabun, yang biasanya dengan bahan awal lemak dan basa. Nama lain reaksi saponifikasi adalah reaksi penyabunan. Dalam pengertian teknis, reaksi saponifikasi melibatkan basa (soda kaustik NaOH) yang menghidrolisis trigliserida. Trigliserida dapat berupa ester asam lemak membentuk garam karboksilat.

Saponifikasi Trigliserida

Minyak sayuran dan lemak hewani merupakan bahan utama untuk reaksi saponifikasi. Trigliserida dapat diubah menjadi sabun dalam proses satu atau dua tahap. Pada proses satu tahap, trigliserida diperlakukan dengan basa kuat yang akan memutus ikatan ester dan menghasilkan garam asam lemak dan gliserol. Proses ini digunakan dalam industri gliserol. Dengan cara ini, sabun juga dihasilkan dengan cara pengendapan. Peristiwa ini disebut dengan salting out oleh NaCl jenuh.

Angka Penyabunan

Dalam reaksi saponifikasi, dikenal dengan angka saponifikasi atau angka penyabunan. Angka penyabunan adalah jumlah basa yang diperlukan untuk dapat melangsungkan saponifikasi terhadap sampel lemak.

Mekanisme Hidrolisis Basa

Mekanisme pemutusan ikatan ester oleh basa melibatkan reaksi kesetimbangan. Anion hidroksida menyerang gugus karbonil ester. Produk intermediet disebut dengan ortoester.

Pemutusan alkoksida menghasilkan asam karboksilat.

Alkoksida lebih basa daripada basa konjugat dari asam karboksilat. Dengan demikian, transfer proton menjadi lebih cepat.

Publisher: Unknown - 17.00

Sel Galvani

Pengertian Sel Galvani

Sel Galvani adalah sel elektrokimia yang menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks spontan yang terjadi dalam sel. Sel Galvani dinamai dari penemunya, yaitu Luigi Galvani. Selain itu juga sering disebut sel Volta, dinamai dari penemunya yaitu Alessandro Volta.

Sel Galvani biasanya mengandung dua buah logam yang terhubung dengan jembatan garam, atau setengah sel yang dipisahkan dengan membran porous. Untuk lebih jelas, perhatikan gambar sel Galvani berikut ini:

Reaksi pada Sel Galvani

Reaksi kimia yang terjadi pada bejana sebelah kanan merupakan reaksi reduksi dari ion tembaga (bilangan oksidasi positif) menjadi logam tembaga. Hal ini menyebabkan massa elektroda tembaga bertambah. Kekurangan muatan positif terhadap muatan negatif akibat reduksi tembaga segera disetimbangkan oleh muatan positif jembatan garam. Dengan demikian elektrolit tetap netral. Sebaliknya elektrolit dalam bejana kiri akan terjadi penambahan kation sebagai akibat reaksi oksidasi logam zink. Hal ini dapat diketahui karena berkurangnya massa elektroda zink. Reaksi sel yang terjadi adalah :

Zn (s) + Cu²⁺ ⇌ Zn²⁺ + Cu (s)

Jembatan Garam

Jembatan garam adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan reaksi reduksi dan oksidasi setengah sel dari sel volta. Jembatan garam berbentuk seperti huruf U terbalik yang diisi dengan larutan elektrolit KCl (dalam agar-agar) yang kedua ujungnya disumbat dengan kapas agar tidak terjadi aliran mekanis. Selain KCl, bisa juga digunakan elektrolit KNO₃, NaCl dan K₂SO₄. Fungsi dari jembatan garam adalah untuk menghantarkan arus listrik antara kedua elektrolit yang berada dalam bejana. Selain itu, jembatan garam juga berguna untuk menetralkan kelebihan atau kekurangan muatan dari ion-ion yang ada dalam larutan di dalam kedua bejana selama reaksi elektrokimia berlangsung. Oleh karena itu syarat dari suatu zat yang digunakan untuk jembatan garam adalah zat tersebut tidak boleh bereaksi dengan elektrolit yang digunakan dalam pengukuran potensial sel.

Elektroda Sel Galvani

Elektroda dalam sel Galvani terbalik dengan elektroda sel elektrolisis. Dalam sel Galvani,

• Anoda adalah elektroda dimana terjadi reaksi oksidasi (kehilangan elektron). Anoda menarik anion.
• Katoda adalah elektroda dimana terjadi reaksi reduksi (menerima elektron). Katoda menarik kation.

Perhitungan Potensial Standar

Potensial listrik standar dapat ditentukan dengan menggunakan tabel potensial standar stengah sel. Langkah pertama adalah mengetahui logam apa yang bereaksi dalam sel. Kemudian mencari potensial elektroda standar (E⁰) dalam volt, dari masing-masing dua setengah reaksi.

Contoh perhitungan sel volta adalah sebagai berikut. Pada gambar di atas ada larutan ZnSO₄ dan CuSO₄ yang dihubungkan oleh jembatan garam. Elektroda yang digunakan adalah zink dan tembaga. Maka potensial standar yang dihasilkan adalah:

Cu²⁺ + 2 e^- ⇌ Cu E⁰ = +0,34 V

Zn²⁺ + 2 e^- ⇌ Zn E⁰ = -0,76 V

Potensial standar didapatkan dengan cara menghitung E yang lebih besar dikurangi E yang lebih kecil. Jadi,

E⁰ = +0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V

Publisher: Unknown - 17.00

Ekstraksi Wolfram

Halaman ini mendeskripsikan tentang ekstraksi wolfram dari bijih wolfram, yaitu WO₃.

Pendahuluan

Wolfram adalah salah satu unsur kimia dengan nomor atom 74 dan nomor massa 183,84. Wolfram mempunyai simbol W dengan nama lain adalah tungsten. Bijih wolfram yaitu wolframit diekstraksi sehingga menghasilkan wolfram(VI) oksida. Wolfram murni tidak dapat dihasilkan dengan mereduksi wolfram(VI) oksida menggunakan karbon, karena bereaksi dengan karbon membentuk karbida. Dengan demikian, reagen yang paling cocok adalah hidrogen.

Proses Ekstraksi Wolfram

Bubuk wolfram(VI) oksida dipanaskan sampai mencapai suhu 550-580°C pada aliran hidrogen.

WO₃ + 3 H₂ → W + 3 H₂O

Dalam hal ini digunakan hidrogen berlebih yang dialirkan. Hidrogen dikeringkan dan sesudah itu akan digunakan kembali. Perhatian khusus dilakukan supaya seluruh sistem ekstraksi terlindung dari udara bebas untuk menghindari ledakan. Hidrogen pada suhu tersebut rawan sekali meledak.

Manfaat Wolfram

Wolfram digunakan untuk membuat filamen pemanas. Selain itu, wolfram karbida yang merupakan karbida paling keras digunakan sebagai bahan pembuatan konduktor elektronik, mesin pemotong, dan gilingan.

Ada juga perhiasan yang terbuat dari wolfram karbida. Karena sifatnya yang sangat keras, cincin  wolfram karbida dikenal tahan terhadap goresan.

Cincin yang terbuat dari wolfram karbida

Di bidang kimia, wolfram(IV) sulfida digunakan untuk katalis dalam reaksi hidrodesulfurisasi. Wolfram oksida digunakan untuk pelapis keramik.

Publisher: Unknown - 17.00

Ekstraksi Titanium

Halaman ini menjelaskan tentang ekstraksi titanium dari bijih utamanya, yaitu rutil.

Konversi Titanium(IV) Oksida menjadi Titanium(IV) Klorida

Bijih rutil adalah titanium(IV) oksida sangat tidak murni. Titanium (IV) oksida mempunyai rumus TiO₂. Bijih rutil dipanaskan dengan klorin dan kokas pada suhu sekitar 900° C. Reaksinya adalah:

TiO₂ + 2 Cl₂ + 2 C → TiCl₄ + 2 CO

Logam klorida lain dibentuk dengan baik karena adanya senyawa logam yang lain di dalam bijih. Cairan titanium(V) klorida yang sangat murni dapat dipisahkan dari klorida yang lain dengan destilasi fraksional pada atmosfer argon atau nitrogen dalam tangki kering.

Reduksi Titanium(IV) Klorida

Reduksi oleh natrium

Metode ini paling banyak digunakan di Amerika Serikat. Titanium(IV) klorida ditambahkan ke reaktor dalam natrium sangat murni yang telah dipanaskan sampai 550° C. Semua itu dilakukan dalam atmosfer argon. Selama reaksi, suhu meningkat menjadi sekitar 1000° C. Reaksi kimia yang terjadi adalah:

TiCl₄ + 4 Na → Ti + 4 NaCl

Setelah reaksi selesai, semuanya didinginkan beberapa hari. Campuran dihancurkan dan dicuci dengan asam klorida encer untuk menghilangkan natrium klorida.

Reduksi oleh magnesium

Metode in digunakan di seluruh dunia. Metode ini hampir sama dengan menggunakan natrium, tetapi reaksi kimianya adalah:

TiCl₄ + 2 Mg → Ti + 2 MgCl

Magnesium klorida dihilangkan dari titanium dengan cara destilasi pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Penggunaan Titanium

Titanium adalah salah satu unsur logam transisi. Manfaat titanium sangat besar. Titanium merupakan logam tahan karat, sangat kuat, dan mempunyai titik leleh yang tinggi. Titanium mempunyai densitas rendah (sekitar 60% densitas besi). Titanium merupakan logam terbanyak ke enam yang ada di kerak bumi. Penerapan titanium banyak di bidang mesin.

Pipa titanium lebih kuat dan tahan karat

Faktanya, titanium sangat mahal dan hanya digunakan pada tujuan tertentu. Titanium mahal karena sangat sulit mengekstraknya dari bijih rutil. Titanium digunakan untuk:

1. Industri penerbangan. Sebagai contoh adalah untuk mesin pesawat terbang.
2. Pengganti tulang pinggul yang rusak.
3. Bahan pembuatan pipa.
4. Pelindung dari korosi pada industri kimia, nuklir, dan minyak.

Publisher: Unknown - 17.00

Ekstraksi Tembaga

Halaman ini menjelaskan tentang ekstraksi tembaga dari bijih tembaga yaitu kalkopirit.

Ekstraksi Tembaga dari Kalkopirit

Metode yang digunakan untuk mengekstraksi tembaga dari bijihnya tergantung sifat alami dari bijih. Bijih sulfida seperti kalkopirit diubah menjadi tembaga menggunakan metode yang berbeda dari bijih silikat, karbonat, atau sulfat.

Kalkopirit adalah salah satu bijih sulfida tembaga dengan rumus CuFeS₂. Kalkopirit hanya sedikit mengandung tembaga dan harus dipekatkan misalnya dengan flotasi buih. Penjelasan flotasi buih merupakan salah satu cara pemekatan dalam ekstraksi logam.

• Bijih yang terpekatkan dipanaskan dengan silikon dioksida (silika) dan oksigen pada tanur.
• Ion tembaga(II) pada kalkopirit direduksi menjadi tembaga(I) sulfida dan direduksi lebih jauh pada tahap akhir.
• Besi dalam kalkopirit diubah menjadi besi(II) silikat yang mana akan dibuang.

Sebagian besar belerang dalam kalkopirit berubah menjadi gas belerang dioksida. Senyawa tersebut digunakan untuk membuat asam sulfat melalui proses kontak. Seluruh proses yang terjadi adalah :

2 Cu₂FeS + 2 SiO₂ + 4 O₂ → Cu₂S + 2 FeSiO₃ + 3 SO₂

Tembaga(I) sulfida yang dihasilkan selanjutnya diubah menjadi tembaga dengan bantuan oksigen.

Cu₂S + ₂ → 2 Cu + SO₂

Tembaga yang dihasilkan dalam proses tersebut bersifat porous dan rapuh dengan kemurnian sekitar 98-99,5 %.

Pemurnian Tembaga

Tembaga yang dihasilkan melalui ekstraksi dari bijih sulfida masih belum murni. Pertama, tembaga tersebut dibersihkan dari belerang yang tersisa. Kemudian dipasang sebagai anoda untuk tujuan pemurnian dengan elektrolisis.

Pemurnian menggunakan elektrolit tembaga(II) sulfat, tembaga kotor sebagai anoda, dan batang tembaga murni sebagai katoda. Diagram singkat elektrolisis tembaga adalah sebagai berikut:

Pada katoda, ion tembaga(II) diubah menjadi tembaga.

Cu²⁺ + 2 e^- → Cu (s)

Pada anoda, tembaga diubah menjadi larutan sebagai ion tembaga(II).

Cu (s) → Cu²⁺ + 2 e^-

Pengotor pada anoda akan terlucuti menjadi lumpur anoda. Sedangkan katoda akan habis menjadi ion tembaga(II), yang selanjutnya akan diubah menjadi tembaga murni pada anoda.

Publisher: Unknown - 17.00

Ekstraksi Besi

Halaman ini menjelaskan tentang proses ekstraksi besi dengan teknologi tanur (furnace).

Bijih besi (iron ore) yang umum adalah besi oksida, yaitu dalam bentuk hematit (Fe₂O₃) dan magnetit (Fe₃O₄). Besi oksida dapat direduksi dengan cara memanaskannya dengan karbon dalam bentuk kokas (coke). Kokas dihasilkan dengan memanaskan batu bara tanpa adanya udara. Skema ekstraksi besi dapat diamati pada gambar berikut:

Sumber Panas

Udara ditiupkan pada bagian bawah tanur yang dipanaskan menggunakan gas panas buangan dari atas. Energi panas sangat berharga, jadi sebisa mungkin untuk dimanfaatkan kembali. Kokas dibakar dengan udara panas membentuk karbon dioksida.

Reduksi Bijih Besi

Pada suhu tinggi di bagian bawah tanur, karbon dioksida bereaksi dengan karbon membentuk karbon monoksida seperti pada reaksi berikut:

C + CO₂ → CO

Karbon monoksida yang dihasilkan berperan sebagai reduktor dalam tanur:

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Pada bagian tanur yang lebih panas, karbon juga bereaksi sebagai reduktor. Perhatikan bahwa pada suhu ini, produk reaksi yang dihasilkan adalah karbon monoksida, bukan karbon dioksida.

Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO

Suhu tanur cukup panas untuk melelehkan besi yang akan mengalir perlahan ke bawah dan akhirnya tertampung.

Manfaat Kapur

Bijih besi bukanlah besi oksida yang murni. Bijih besi mengandung beberapa runutan bahan batuan. Bahan-bahan tersebut tak akan meleleh pada suhu tanur, bahkan bisa menyumbat aliran. Kapur ditambahkan untuk mengubahnya menjadi terak (slag) yang akan meleleh dan mengalir di bawah. Pemanasan tanur mendekomposisi kapur menjadi kalsium oksida.

CaCO₃ → CaO + CO₂

Reaksi tersebut termasuk reaksi endotermik, menyerap panas dari tanur. Maka dari itu dihindari penambahan kapur yang banyak supaya suhu tanur tidak menurun.

Kalsium oksida merupakan oksida basa dan bereaksi dengan oksida asam seperti silikon dioksida yang ada dalam batuan. Kalsium oksida bereaksi dengan silikon dioksida membentuk kalsium silikat.

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Publisher: Unknown - 17.00