SISTEM PERIODIK UNSUR
KELAS X
BAB III
A. Perkembangan Sistem Periodik Unsur
1) Pengelompokan atas dasar Logam dan Non Logam
v Dikemukakan oleh Lavoisier
v Pengelompokan ini masih sangat sederhana, sebab antara unsur-unsur logam sendiri masih terdapat banyak perbedaan.
2) Hukum Triade Dobereiner
Ø Dikemukakan oleh Johan Wolfgang Dobereiner (Jerman).
Ø Unsur-unsur dikelompokkan ke dalam kelompok tiga unsur yang disebut triade.
Ø Dasarnya: kemiripan sifat fisika dan kimia dari unsur-unsur tersebut.
Jenis Triade:
a. Triade Litium (Li), Natrium (Na) dan Kalium (K)
Unsur | Massa Atom | Wujud |
Li | 6,94 | Padat |
Na | 22,99 | Padat |
K | 39,10 | Padat |
Massa Atom Na (Ar Na) =
= 23,02
b. Triade Kalsium ( Ca ), Stronsium ( Sr ) dan Barium ( Ba ).
c. Triade Klor ( Cl ), Brom ( Br ) dan Iod ( I ).
3) Hukum Oktaf Newlands
v Dikemukakan oleh John Newlands (Inggris).
v Unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya (Ar).
v Unsur ke-8 memiliki sifat kimia mirip dengan unsur pertama; unsur ke-9 memiliki sifat yang mirip dengan unsur ke-2 dst.
v Unsur ke-8 memiliki sifat kimia mirip dengan unsur pertama; unsur ke-9 memiliki sifat yang mirip dengan unsur ke-2 dst.
v Sifat-sifat unsur yang ditemukan berkala atau periodik setelah 8 unsur disebut Hukum Oktaf.
H | Li | Be | B | C | N | O |
F | Na | Mg | Al | Si | P | S |
Cl | K | Ca | Cr | Ti | Mn | Fe |
Berdasarkan Daftar Oktaf Newlands di atas; unsur H, F dan Cl mempunyai kemiripan sifat.
4) Sistem Periodik Mendeleev (Sistem Periodik Pendek)
ü Dua ahli kimia, Lothar Meyer (Jerman) dan Dmitri Ivanovich Mendeleev (Rusia) berdasarkan pada prinsip dari Newlands, melakukan penggolongan unsur.
ü Lothar Meyer lebih mengutamakan sifat-sifat kimia unsur sedangkan Mendeleev lebih mengutamakan kenaikan massa atom.
ü Menurut Mendeleev: sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya: jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik.
ü Unsur-unsur yang memiliki sifat-sifat serupa ditempatkan pada satu lajur tegak, disebut golongan.
ü Sedangkan lajur horizontal, untuk unsur-unsur berdasarkan pada kenaikan massa atom relatifnya dan disebut periode.
5) Sistem Periodik Modern (Sistem Periodik Panjang)
· Dikemukakan oleh Henry G. Moseley, yang berpendapat bahwa sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya.
· Artinya: sifat dasar suatu unsur ditentukan oleh nomor atomnya bukan oleh massa atom relatifnya (Ar).
- Periode dan Golongan Dalam SPU Modern
1) Periode
o Adalah lajur-lajur horizontal pada tabel periodik.
o SPU Modern terdiri atas 7 periode. Tiap-tiap periode menyatakan jumlah/ banyaknya kulit atom unsur-unsur yang menempati periode-periode tersebut.
Jadi:
Jadi:
|
o Jumlah unsur pada setiap periode :
Periode | Jumlah Unsur | Nomor Atom ( Z ) |
1 | 2 | 1 – 2 |
2 | 8 | 3 – 10 |
3 | 8 | 11 – 18 |
4 | 18 | 19 – 36 |
5 | 18 | 37 – 54 |
6 | 32 | 55 – 86 |
7 | 32 | 87 – 118 |
Catatan :
a) Periode 1, 2 dan 3 disebut periode pendek karena berisi relatif sedikit unsur
b) Periode 4 dan seterusnya disebut periode panjang
c) Periode 7 disebut periode belum lengkap karena belum sampai ke golongan VIIIA.
d) Untuk mengetahui nomor periode suatu unsur berdasarkan nomor atomnya, Anda hanya perlu mengetahui nomor atom unsur yang memulai setiap periode.
o Unsur-unsur yang memiliki 1 kulit (kulit K saja) terletak pada periode 1 (baris pertama), unsur-unsur yang memiliki 2 kulit (kulit K dan L) terletak pada periode ke-2 dst.
Contoh :
9F = 2 , 7 periode ke-2
12Mg = 2 , 8 , 2 periode ke-3
31Ga = 2 , 8 , 18 , 3 periode ke-4
2) Golongan
ü Sistem periodik terdiri atas 18 kolom vertikal yang disebut golongan
ü Ada 2 cara penamaan golongan:
a) Sistem 8 golongan
Menurut cara ini, sistem periodik dibagi menjadi 8 golongan yaitu golongan utama (golongan A) dan 8 golongan transisi (golongan B).
b) Sistem 18 golongan
Menurut cara ini, sistem periodik dibagi menjadi 18 golongan yaitu golongan 1 sampai 18, dimulai dari kolom paling kiri.
ü Unsur-unsur yang mempunyai elektron valensi sama ditempatkan pada golongan yang sama.
ü Untuk unsur-unsur golongan A sesuai dengan letaknya dalam sistem periodik:
|
ü Unsur-unsur golongan A mempunyai nama lain yaitu:
a. Golongan IA = golongan Alkali
b. Golongan IIA = golongan Alkali Tanah
c. Golongan IIIA = golongan Boron
d. Golongan IVA = golongan Karbon
e. Golongan VA = golongan Nitrogen
f. Golongan VIA = golongan Oksigen
g. Golongan VIIA = golongan Halida / Halogen
h. Golongan VIIIA = golongan Gas Mulia.
C. Sifat-Sifat Periodik Unsur
1) Jari-Jari Atom
Ø Adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron di kulit terluar.
Ø Besarnya jari-jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom unsur tersebut.
Ø Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulit elektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya.
Jadi: dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar.
Ø Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar pula, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom.
Jadi: dalam satu periode (dari kiri ke kanan), jari-jari atomnya semakin kecil.
2) Jari-Jari Ion
v Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata (signifikan) jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya.
v Ion bermuatan positif (kation) mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion bermuatan negatif (anion) mempunyai jari-jari yang lebih besar jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya.
3) Energi Ionisasi ( satuannya = kJ.mol-1 )
ü Adalah energi minimum yang diperlukan atom netral dalam wujud gas untuk melepaskan satu elektron sehingga membentuk ion bermuatan +1 (kation).
ü Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar (disebut energi ionisasi kedua), dst.
EI 1 < EI 2 < EI 3 dst
ü Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), EI semakin kecil karena jari-jari atom bertambah sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Akibatnya elektron terluar semakin mudah untuk dilepaskan.
ü Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), EI semakin besar karena jari-jari atom semakin kecil sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin besar/kuat. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan.
4) Afinitas Elektron ( satuannya = kJ.mol-1 )
o Adalah energi yang dilepaskan atau diserap oleh atom netral dalam wujud gas apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif (anion).
Beberapa hal yang harus diperhatikan:
a) Penyerapan elektron ada yang disertai pelepasan energi maupun penyerapan energi.
b) Jika penyerapan elektron disertai pelepasan energi, maka harga afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda negatif.
c) Jika penyerapan elektron disertai penyerapan energi, maka harga afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda positif.
d) Unsur yang mempunyai harga afinitas elektron bertanda negatif, mempunyai daya tarik elektron yang lebih besar daripada unsur yang mempunyai harga afinitas elektron bertanda positif. Atau semakin negatif harga afinitas elektron suatu unsur, semakin besar kecenderungan unsur tersebut untuk menarik elektron membentuk ion negatif (anion).
o Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima/menarik elektron dan semakin reaktif pula unsurnya.
o Afinitas elektron bukanlah kebalikan dari energi ionisasi.
o Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil.
o Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar.
o Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA.
o Afinitas elektron terbesar dimiliki golongan VIIA ( halogen ).
5) Keelektronegatifan
· Adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa (dalam ikatannya).
· Diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 (keelektronegatifan Cs) sampai 4 (keelektronegatifan F).
· Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung menerima elektron dan akan membentuk ion negatif (anion).
· Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung melepaskan elektron dan akan membentuk ion positif (kation).
· Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil.
· Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.
6) Sifat Logam dan Non Logam
o Sifat logam dikaitkan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom untuk melepaskan elektron membentuk kation.
o Sifat logam bergantung pada besarnya energi ionisasi ( EI ).
o Makin besar harga EI, makin sulit bagi atom untuk melepaskan elektron dan makin berkurang sifat logamnya.
o Sifat non logam dikaitkan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan atom untuk menarik elektron.
o Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), sifat logam berkurang sedangkan sifat non logam bertambah.
o Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), sifat logam bertambah sedangkan sifat non logam berkurang.
o Unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah dalam sistem periodik unsur, sedangkan unsur non logam terletak pada bagian kanan-atas.
o Unsur yang paling bersifat non logam adalah unsur-unsur yang terletak pada golongan VIIA, bukan golongan VIIIA.
o Unsur-unsur yang terletak pada daerah peralihan antara unsur logam dengan non logam disebut unsur Metaloid ( = unsur yang mempunyai sifat logam dan sekaligus non logam ). Misalnya: boron dan silikon.
7) Kereaktifan
§ Kereaktifan bergantung pada kecenderungan unsur untuk melepas atau menarik elektron.
§ Unsur logam yang paling reaktif adalah golongan IA (logam alkali).
§ Unsur non logam yang paling reaktif adalah golongan VIIA (halogen).
§ Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), mula-mula kereaktifan menurun, kemudian semakin bertambah hingga golongan VIIA.
§ Golongan VIIIA merupakan unsur yang paling tidak reaktif.
SISTEM KOLOID
KELAS XI
BAB VII
A. Pengertian dan Pengelompokan Koloid
Campuran berdasarkan fase yang terbentuk dikelompokkan menjadi dua yaitu campuran homogen (larutan) dan campuran heterogen. Campuran yang kondisinya antara homogen dan heterogen inilah yang disebut sebagai koloid. Jadi, koloid dapat diartikan sebagai fase peralihan dari campuran homogen menjadi campuran heterogen. Misalnya, susu dan air jika dicampurkan akan membentuk dua fase. Meskipun terlihat seperti homogen, tetapi butiran susu masih terlihat di dalam campuran. Susu berperan sebagai zat pelarut atau fase terdispersi, sedangkan air berperan sebagai zat pelarut atau fase pendispersi. Zat yang terdispersi akan berubah fase jika dicampur dengan zat lain yang fasenya berbeda, sedangkan fase pendispersinya tidak berubah.
Adapun tiga jenis sistem dispersi antara lain.
- Larutan, contohnya gula dalam air dapat larut sempurna sehingga tidak dapat disaring.
- Koloid, contohnya pasir dalam air tidak dapat larut sehingga mudah disaring.
- Suspensi, contohnya serbuk susu dalam air tidak dapat larut sempurna dan dapat disaring dengan kertas saring khusus.
Perbedaan antara larutan, koloid dan suspensi dapat dilihat pada tabel berikut.
Ciri-Ciri | Larutan | Koloid | Suspensi |
fase | 1 fase | 2 fase | 2 fase |
bentuk campuran | homogen | antara homogen dan heterogen | heterogen |
diameter/ukuran partikel | < 10-7 cm atau < 1 nm | < 10-7 cm < d < 10-5 cm atau 1 nm < d < 100 nm | > 10-5 cm atau > 100 nm |
jika disaring | tidak dapat disaring | tidak dapat disaring dengan penyaring biasa | dapat disaring |
jika didiamkan | tidak terpisah | tidak terpisah | terpisah (padatan mengendap) |
Koloid dapat dikelompokkan berdasarkan kombinasi fase terdispersi dan medium pendispersi. Koloid yang zat terdispersinya berwujud padat disebut sol, koloid yang zat terdispersinya berwujud cair disebut emulsi, sedangkan koloid yang zat terdispersinya berwujud gas disebut buih. Ketiga jenis koloid tersebut dapat dikelompokkan lagi berdasarkan wujud medium pendispersinya.
Jenis-jenis koloid
Medium Pendispersi | ||||
Padat | Cair | Gas | ||
Fase Terdispersi | Padat | sol padat | sol cair | aerosol padat |
Cair | emulsi padat (gel) | emulsi | aerosol cair | |
Gas | busa padat | busa cair (buih) | - | |
Ada beberapa contoh dari setiap jenis koloid sebagai berikut.
³ Contoh sol padat: paduan logam, kaca, dan baja.
³ Contoh sol cair: tinta, dan cat.
³ Contoh aerosol padat: debu, dan asap rokok.
³ Contoh gel: mentega, keju, mutiara, dan jeli.
³ Contoh emulsi: susu, es krim, santan, dan mayones.
³ Contoh aerosol cair: kabut, hair spray, dan awan.
³ Contoh busa padat: batu apung.
³ Contoh busa cair (buih): styrofoam, busa sabun, dan krim kopi.
Berdasarkan interaksi fase terdispersi dan medium pendispersi, koloid sol dibagi atas sol liofil dan sol liofob. Jika interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi kuat, maka disebut sol liofil. Contohnya: agar, susu dan santan. Sebaliknya, jika interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi lemah maka disebut sol liofob. Contohnya: sol belerang dan sol emas. Jika medium pendispersinya air, sol liofil disebut hidrofil, sedangkan sol liofob disebut hidrofob.
B. Sifat-Sifat Koloid dan Penerapannya
1. Efek Tyndall
Fenomena efek Tyndall dikemukakan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang ahli fisika dari Inggris. Efek Tyndall adalah gejala penghamburan sinar oleh partikel koloid. Susunan partikel dalam koloid menyebabkan berkas sinar akan dihamburkan oleh partikel-partikel koloid. Jika berkas sinar tersebut dilewatkan melalui larutan, maka seluruh berkas sinar tersebut tidak tertahan. Jika berkas sinar dilewatkan melalui suspensi, maka partikel-partikel akan menahan berkas sinar tersebut. Oleh karena itu, efek Tyndall dapat digunakan untuk membedakan antara larutan, koloid dan suspensi.
Efek Tyndall juga dapat menjelaskan mengapa langit berwarna biru pada siang hari dan berwarna kuning kemerahan ketika akan terbit atau terbenam. Udara mengandung partikel-partikel seperti gas nitrogen, gas oksigen, debu, dan zat-zat lainnya. Keberadaan partikel-partikel tersebut menyebabkan cahaya yang dipancarkan matahari akan dihamburkan. Cahaya yang dihamburkan itulah yang terlihat oleh mata kita.
Warna kuning kemerahan dan biru yang terlihat disebabkan oleh sifat cahaya matahari. Cahaya matahari sebenarnya merupakan sinar tampak yang tersusun atas campuran warna dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Urutan panjang gelombang sinar tampak dari yang terendah ke tertinggi (ungu, biru, hijau, kuning dan merah). Intensitas cahaya yang dihamburkan berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Semakin rendah panjang gelombang, intensitas cahaya yang dihamburkan semakin tinggi.
Pada daerah yang mengalami siang hari (posisi matahari tegak lurus), warna biru paling banyak dihamburkan karena pada saat itu sinar tampak memmiliki panjang gelombang yang rendah. Adapun daerah yang mengalami pagi hari atau sore hari (posisi matahari miring) mempunyai panjang gelombang besar sehingga warna merah-kuning yang dihamburkan.
Jika dalam udara tidak terdapat partikel koloid, maka sinar matahari tidak dihamburkan dan akan langsung menuju bumi. Akibatnya, langit akan terlihat hitam.
2. Gerak Brown
Gerak Brown adalah gerakan patah-patah (zig-zag) partikel-partikel koloid secara terus-menerus dengan arah sembarang. Fenomena tersebut diamati pertama kali oleh ilmuwan biologi Inggris, Robert Brown pada tahun 1827. Saat itu, Brown sedang engamati pergerakan butir-butir sari tumbuhan pada permukaan air dengan menggunakan mikroskop ultra.
Gerak Brown diakibatkan interaksi antara partikel-partikel koloid dengan molekul-molekul pendispersinya. Interaksi berupa tumbukan partikel tersebut tidak seimbang karena kecilnya ukuran partikel. Akibatnya, arah gerakan partikel berubah-ubah tidak menentu dan membentuk gerakan zig-zag. Gerak Brown dipengaruhi oleh ukuran partikel dan suhu, antara lain.
a. Semakin kecil ukuran partikel-partikel koloid, gerak Brown semakin cepat.
b. Semakin besar ukuran partikel-partikel koloid, gerak Brown akan semakin lambat.
c. Semakin tinggi suhu koloid, gerak Brown akan semakin cepat.
d. Semakin rendah suhu koloid, gerak Brown akan semakin lambat.
3. Adsorpsi
Sifat lain yang dimiliki partikel koloid adalah adsorpsi, yaitu penyerapan partikel oleh permukaan zat. Hal itu dapat terjadi karena permukaan koloid mempunyai luas permukaan yang besar. Sifat adsorpsi partikel-partikel koloid tersebut dapat dimanfaatkan, antara lain sebagai berikut.
a. Pemutihan Gula Pasir
Gula pasir dapat diperoleh dari batang tebu dengan cara kristalisasi. Batang tebu dipotong-potong, dihancurkan dan akhirnya diperas hingga diperoleh larutan gula. Selanjutnya, larutan tersebut disaring untuk memisahkan sisa-sisa kulit tebu dan larutan gula. Larutan upa diuapkan hingga terbentuk kristal gula yang berwarna putih kecokelatan. Untuk memutihkan kristal gula tersebut, kita dapat memanfaatkan sifat adsorpsi. Caranya denga melarutkan kristal gula yang belum murni ke dalam air panas, lalu dialirkan ke sistem koloid berupa mineral halus berpori. Hasilnya kristal gula yang berwarna kecokelatan akan diserap oleh mineral halus berpori sehingga diperoleh gula yang warnanya lebih putih.
b. Pewarnaan Kain
Kain menjadi berwarna karena terlebih dahulu diwarnai dengan zat-zat pewarna dengan cara pencelupan. Kualitas kain yang dicelup bergantung pada daya serap kain terhadap zat pewarna. Untuk itu, kain yang akan dicelup terlebih dahulu dicampurkan dengan garam Al2(SO4). Ketika dicelupkan ke dalam larutan zat pewarna, akan dihasilkan koloid Al(OH)3 sehingga kain akan lebih mudah menyerap warna.
c. Penjernihan Air
Bahan kimia yang biasa digunakan dalam penyaringan air, di antaranya adalah karbon aktif dan tawas. Karbon aktif mempunyai luas permukaan yang sangat besar sehingga daya adsorpsinya pun sangat kuat. Karbon aktif dapat mengadsorpsi bau, rasa, warna dan beberapa zat organik. Tawas mempunyai rumus kimia K2SO4Al2(SO4)3. Penambahan tawas ke dalam air akan menghasilkan koloid Al(OH)3 sehingga zat-zat penyebab air keruh, seperti zat padat, detergen dan zat warna akan diserap.
4. Bermuatan
Penyerapan ion pada permukaan partikek koloid akan menyebabkan partikel koloid bermuatan listrik. Ada dua jenis muatan listrik yang dapat dimiliki koloid, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Contohnya, penyerapan ion H+ oleh koloid Fe(OH)3 dalam air membuat koloid Fe(OH)3 bermuatan positif. Adapun penyerapan ion-ion negatif oleh koloid As2S3 akan menyebabkan koloid As2S3 bermuatan negatif.
a. Bagaimana Cara Mengetahui Muatan Suatu Koloid?
Muatan suatu koloid dapat diketahui dengan cara elektoforesis. Cara elektroforesis tersebut berdasarkan pada kemampuan partikel koloidyang bermuatan listrik bergerak dalam meda listrik. Alat elektroforesis tersusun atas dua elektrode yang bermuatan positif dan negatif. Larutan koloid yang bermuatan negatif akan bergerak ke arah elektrode positif. Sebaliknya, larutan koloid yang bermuatan positif akan bergerak ke arah elektrode negatif. Jadi, koloid akan bergerak ke arah elektrode yang berlawanan muatannya.
Prinsip kerja elektroforesis dapat digunakan untuk mengatasi masalah pencemaran udara. Asap buangan pebrik mengandung partikel-partikel koloid, seperti asap dan debu. Alat pengendap elektrostatik yang dikenal dengan alat Cottrell dapat mengurangi jumlah asap dan debu di udara yang dihasilkan pabrik.
Alat pengendap Cottrell tersusun dari beberapa plat logam yang bermuatan. Asap dari cerobong pabrik dialirkan ke dalam pengendap Cottrell sehingga partikel koloid akan tertarik ke dalam plat yang muatannya berlawanan.
b. Dapatkah Kestabilan Suatu Koloid Dihilangkan?
Jika muatan suatu partikel dinetralkan, partikel tersebut akan mengendap. Caranya adalah dengan menambahkan koloid yang muatannya berlawanan. Jadi, kestabilan suatu koloid akan hilang jika muatannya dinetralkan. Peristiwa penghilangan kestabilan koloid tersebut dikenal dengan istilah koagulasi, sedangkan zat yang menyebabkan koagulasi terjadi disebut koagulan. Cara untuk menghilangkan kestabilan koloid di antaranya dengan menambahkan zat elektrolit yang muatannya berbeda atau koloid yang muatannya berbeda.
Koloid positif akan lebih terkoagulasi jika ditambahkan elektrolit yang muatan ion negatifnya lebih besar. Contohnya, koloid Fe(OH)3 yang bermuatan positif lebih mudah dikoagulasikan oleh H2SO4 daripada HCl, karena jumlah elektrolit H2SO4 lebih banyak daripada HCl. Sebaliknya, koloid yang bermuatan negatif akan lebih mudah terkoagulasi jika ditambahkan elektrolit yang muatan ion positifnya lebih besar. Contohnya, koloid As2S3 yang bermuatan negatif akan lebih mudah dikoagulasikan oleh MgCl2 daripada KCl.
c. Apakah Manfaat dari Koagulasi dalam Kehidupan Sehari-hari dan Industri?
Berikut beberapa peristiwa yang diakibatkan oleh koagulasi dan industri yang memanfaatkan sifat koagulasi.
1. Pembentukan Delta di Muara Sungai
Delta adalah daerah yang berada di antara laut dan sungai. Delta terbentuk karena peristiwa koagulasi antara koloid tanah liat dari lumpur dengan elektrolit dari air laut. Muatan negatif koloid tanah liat akan dinetralkan oleh elektrolit positif air laut, misalnya Na+, Mg2+, Ca2+, dan Al3+.
2. Industri Karet Alam
Karet alam diperoleh dari pohon karet dengan cara penyadapan kulit batangnya. Kulit batang karet disadap dengan pisau sadap sehingga keluar getah yang disebut lateks. Karet alam diperoleh dengan cara menambahkan asam asetat memiliki muatan yang berlawanan sehingga keduanya akan saling menetralkan.
3. Penjernihan Air
Selain dapat mengadsorpsi, tawas juga dapat mengendapkan kotoran-kotoran dalam air. Tawas yang dilarutkan dalam air akan membentuk koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif. Kotoran-kotoran dalam air keruh yang bermuatan negatif akan dikoagulasikan sehingga kotoran mengendap dan dapat dipisahkan.
d. Bagaimana Cara Mempertahankan Koloid agar Tetap Stabil?
Agar koloid tetap stabil, kita dapat menambahkan suatu koloid yang dapat melindungi koloid sehingga tidak terkoagulasi. Koloid tersebut dikenal dengan istilah koloid pelindung. Koloid pelindung itu akan membungkus partikel koloid yang dilindungi. Koloid pelindung juga dapat ditambahkan pada koloid yang sifatnya kurang stabil.
e. Apakah Manfaat dari Koloid Pelindung dalam Kehidupan Sehari-hari?
Koloid pelindung saering digunakan pada sistem koloid emulsi. Koloid pelindung yang berfungsi untuk menstabilkan emulsi disebut emulgator (zat pengemulsi). Contoh bahan yang menggunakan emulgator adalah mayones, margarin dan susu. Berkat adanya emulgator, zat-zat yang terdapat dalam emulsi, yaitu minyak dan air dapat bercampur. Emulgator yang biasa digunakan, di antaranya lesitin pada mayones, soybean pada margarin, dan kasein pada susu.
C. Pembuatan dan Pemurnian Koloid
Koloid dapat dibuat dengan dua cara, yaitu cara dispersi dan cara kondensasi. Koloid yang terbentuk kadang masih belum murni. Untuk itu, koloid tersebut harus dimurnikan terlebih dahulu.
1. Cara Membuat Koloid dengan Cara Dispersi
Cara dispersi adalah pembuatan koloid dari partikel yang lebih kasar (suspensi) daripada koloid. Ada tiga jenis dispersi, yaitu dispersi mekanik, dispersi elektrolitik, dan dispersi peptitasi.
a. Dispersi Mekanik
Pada cara dispersi mekanik, koloid dibuat dengan cara penggerusan dan penggilingan (untuk zat padat) atau pengadukan dan pengocokan (untuk zat cair). Setelah partikel yang ukurannya sesuai dengan ukuran koloid terbentuk, partikel didispersikan ke dalam medium pendispersinya. Contohnya, pembuatan sol belereng.
b. Dispersi Elektrolitik
Dispersi elektrolitik dikenal juga dengan istilah busur Bredig. Dengan cara dispersi elektrolitik, zat padat diubah menjadi partikel koloid dengan bantuan arus listrik bertegangan tinggi. Biasanya, dispersi elektrolitik digunakan untuk membuat sol logam, misalnya sol platina emas atau perak. Mula-mula, logam platina dibentuk menjadi dua kawat tang berfungsi sebagai elektrode. Kemudian, kawat tersebut dicelupkan ke dalam air dan diberi potensial tinggi. Suhu yang tinggi menyebabkan uap logam mengkondensasi dan membentuk partikel koloid.
c. Dispersi Peptisasi
Dengan cara dispersi peptisasi, partikel kasar diubah menjadi partikel koloid dengan penambahan zat kimia (zat elektrolit). Tujuannya untuk memecah partikel besar (kasar) menjadi partikel koloid. Contohnya, sol belereng dibuat dari endapan nikel sulfida dengan cara mengalirkan gas asam sulfida.
2. Cara Membuat Koloid dengan Cara Kondensasi
Cara kondensasi adalah pembuatan koloid dari partikel yang lebih halus daripada koloid.
Membuat Koloid dengan Cara Kondensasi
Pembuatan koloid secara kondensasi juga dapat dilakukan melalui pertukaran pelarut atau penurunan kelarutan. Contohnya menuangkan larutan jenuh belereng dalam alkohol ke dalam air. Belereng lebih larut dalam alkohol, sedangkan dalam air dapat membentuk koloid atau dapat juga dengan cara pendinginan berlebih.
3. Cara Memurnikan Koloid
a. Dialisis
Oleh karena memiliki sifat mengadsorpsi, koloid biasanya bercampur dengan ion-ion pengganggu. Koloid dapat dipisahkan dari ion-ion terlarut dengan cara dialisis. Caranya dengan melewatkan pelarut pada sistem koloid melalui membran semipermiabel. Ion-ion atau molekul terlarut akan mengikuti pelarut, sedangkan partikel koloid tidak.
Dalam bidang kesehatan, prinsip kerja dialisis tersebut dimanfaatkan sebagai mesin pencuci darah untuk penderita ginjal. Jaringan ginjal bersifat semipermiabel sehingga hanya dapat dilewati oleh air dan molekul sederhana seperti urea. Adapun partikel-partikel koloid seperti sel-sel darah merah akan tertahan.
b. Ultrafiltrasi
Diameter partikel koloid lebih kecil daripada partikel suspensi sehingga koloid tidak dapat disaring menggunakan kertas saring biasa. Koloid dapat dipisahkan dengan menggunakan kertas saring yang berpori halus. Untuk memperkecil pori, kertas penyaring dicelupkan ke dalam koloidon, misalnya selofan.
c. Elektroforesis
Selain untuk menentukan muatan koloid dan memisahkan asap dan debu dari udara, elektroforesis juga dapat digunakan untuk memurnikan koloid dari partikel-partikel zat pelarut. Cara kerjanya sama, koloid yang bermuatan negatif akan bergerak ke arah elektrode positif. Sebaliknya, larutan koloid yang bermuatan positif akan bergerak ke arah elektrode negatif. Dengan demikian, campuran koloid positif dan negatif dapat dipisahkan.
KONSENTRASI LARUTAN
KELAS XII
BAB I
Konsentrasi Larutan
Konsetrasi larutan merupakan cara untuk menyatakan hubungan kuantitatif antara zat terlarut dan pelarut.
- Konsentrasi : jumlah zat tiap satuan volum (besaran intensif)
- Larutan encer : jumlah zat terlarut sangat sedikit
- Larutan pekat : jumlah zat terlarut sangat banyak
- Cara menyatakan konsentrasi: molar, molal, persen, fraksi mol, bagian per sejuta (ppm), dll.
Molaritas (M)
Molaritas adalah jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan. Rumus Molaritas adalah:
Contoh:
Berapakah molaritas 0.4 gram NaOH (Mr = 40) dalam 250 mL larutan ?
Jawab:
Normalitas (N)
Normalitas merupakan jumlah mol-ekivalen zat terlarut per liter larutan. Terdapat hubungan antara Normalitas dengan Molaritas, yaitu:
Mol-ekivalen:
· * Asam/basa: jumlah mol proton/OH- yang diperlukan untuk menetralisir suatu asam/ basa.
Contoh:
1 mol Ca(OH)2 akan dinetralisir oleh 2 mol proton;
1 mol Ca(OH)2 setara dengan 1 mol-ekivalen; Ca(OH)2 1M = Ca(OH)2 2N
Contoh: 1 mol Fe+3 membutuhkan 3 mol elektron untuk menjadi Fe;
1 mol Fe+3 setara dengan 3 mol-ekivalen;
Fe+3 1 M = Fe+3 3 N atau Fe2O3 6 N
Molalitas (m)
Molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram pelarut.
Rumus Molalitas adalah:
Contoh:
Berapa molalitas 4 gram NaOH (Mr=40) dalam 500 gram air?
Jawab:
molalitas NaOH
= (4/40)/500 g air
= (0.1 x 2 mol)/1000 g air
= 0,2 m
Fraksi Mol (X)
Fraksi mol adalah perbandingan antara jumlah mol suatu komponen dengan jumlah total seluruh komponen dalam satu larutan. Fraksi mol total selalu satu. Konsentrasi dalam bentuk ini tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan.
Contoh:
Suatu larutan terdiri dari 2 mol zat A, 3 mol zat B, dan 5 mol zat C. Hitung fraksi mol masing-masing zat !
Jawab:
XA = 2 / (2+3+5) = 0.2
XB = 3 / (2+3+5) = 0.3
XC = 5 / (2+3+5) = 0.5
XA + XB + XC = 1
Kenaikan Titik Didih
Apabila kita merebus air dalam panci tertutup, maka air tersebut akan mendidih saat tekanan uap dalam panci mencapai 1 atm, oleh sebab itulah merebus air dalam keadaan tertutup lebih cepat mendidih dibandingkan dengan keadaan terbuka. Itu yang disebut dengan titik didih. Apabila kita tambahkan garm di dalamnya titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih pelarut murninya.
Jadi apabila kita membandingkan titik didih air murni dengan larutan garam maka titik didih larutan garam akan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih air murni.Dari penjelasan hokum Raoult dan tekanan uap larutan kita tahu bahwa adanya zat terlarut yang tidak mudah menguap di dalam suatu pelarut akan menurunkan tekanan uap pelarutnya, akibatnya tekanan uap larutan akan lebih kecil dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murninya. Dengan demikian semakin banyak energi yang diperlukan untuk mencapai tekanan uap sebesar 1 atm, sehingga larutan akan memiliki titik didih yang lebih tinggi. Jadi bila dibuat kesimpulan adalah sebagai berikut:
Pelarut + zat terlarut non-volatil -> larutan -> tekanan uapnya rendah -> titik didih menjadi lebih tinggi dibandingkan pelarut murni
Dari sini muncul istilah kenaikan titik didih larutan yang dirumuskan sebagai
Dimana T adalah kenaikan titik didih, Kb adalah konstanta kenaikan titik didih, m adalah molalitas zat terlarut. Molalitas (m) larutan dicarai dengan menggunakan rumus:
Penurunan Titik Beku
Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:
DTf = m . Kf = W/Mr . 1000/p . Kf
dimana:
DTf = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
W = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
W = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:
Tf = (O - DTf)oC
Tf = (O - DTf)oC
Tekanan Osmotik
Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis).
Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis).
Menurut VAN'T HOFF tekanan osmotik mengikuti hukum gas ideal:
PV = nRT
Karena tekanan osmotik = p , maka :
p = n/V R T = C R T
di mana:
p = tekanan osmotik (atmosfir)
C = konsentrasi larutan (mol/liter= M)
R = tetapan gas universal = 0.082 liter.atm/moloK
T = suhu mutlak (oK)
C = konsentrasi larutan (mol/liter= M)
R = tetapan gas universal = 0.082 liter.atm/moloK
T = suhu mutlak (oK)
- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis.
- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.
- Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmotik sama disebut Isotonis.
Sifat Koligatif Larutan Elektron
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).
Sifat koligatif meliputi:
1. Penurunan tekanan uap jenuh
2. Kenaikan titik didih
3. Penurunan titik beku
4. Tekanan osmotik
2. Kenaikan titik didih
3. Penurunan titik beku
4. Tekanan osmotik
Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.
Larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama.
Contoh:
Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur.
- Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal.
- Untuk larutan garam dapur: NaCl(aq) --> Na+ (aq) + Cl- (aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal.
- Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal.
- Untuk larutan garam dapur: NaCl(aq) --> Na+ (aq) + Cl- (aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal.
Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat ionisasi. Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai:
a = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mula
Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1 (0 < a <>)
Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya.
1. Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai:
DTb = m . Kb [1 + a(n-1)] = W/Mr . 1000/p . Kb [1+ a(n-1)]
n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya.
2. Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai:
DTf = m . Kf [1 + a(n-1)] = W/Mr . 1000/p . Kf [1+ a(n-1)]
3. Untuk Tekanan Osmotik dinyatakan sebagai:
p = C R T [1+ a(n-1)]
p = C R T [1+ a(n-1)]
Contoh:
Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari larutan 5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram air ! (bagi air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86)
Jawab:
Larutan garam dapur, NaCl(aq) --> NaF+ (aq) + Cl- (aq)
Jumlah ion = n = 2.
Jumlah ion = n = 2.
DTb = 5.85/58.5 x 1000/250 x 0.52 [1+1(2-1)] = 0.208 x 2 = 0.416oC
DTf = 5.85/58.5 x 1000/250 x 0.86 [1+1(2-1)] = 0.744 x 2 = 1.488oC
Catatan:
Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap 1.
Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap 1.
Reaksi Redoks dan Sel Elektrokimia
Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.
Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.
Contoh reaksi redoks
Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi
dan reaksi reduksi
Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.
Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.
Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:
Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:
Reaksi penggantian
Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.
Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:
Persamaan ion dari reaksi ini adalah:
Terlihat bahwa besi teroksidasi:
dan tembaga tereduksi:
Media asam
Pada media asam, ion H+ dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:
Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).
Reaksi diseimbangkan:
Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:
Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:
Persamaan diseimbangkan:
Media basa
Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit:
Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:
Persamaan diseimbangkan:
Sel Elektrokimia
1. | Sel Volta/Galvani 1. terjadi penubahan : energi kimia -> energi listrik 2. anode = elektroda negatif (-) 3. katoda = elektroda positif (+) |
2. | Sel Elektrolisis 1. terjadi perubahan : energi listrik -> energi kimia 2. anode = elektroda positif (+) 3. katoda = elektroda neeatif (-) Sel Elektrolisis |
Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Contohnya adalah elektrolisis lelehan NaCl dengan electrode platina. Contoh lainnya adalah pada sel Daniell jika diterapkan beda potensial listrik dari luar yangarnya melebihi potensial sel Daniell.
