Pengertian dan Penggolongan Kimia Analitik

Pengertian dan Penggolongan Kimia Analitik

Kimia analitik merupakan cabang dari ilmu kimia yang mempelajari teori dan cara-cara melakukan analisis kimia baik kualitatif maupun kuantitatif. Analisis kualitatif berhubungan dengan apa yang terdapat dalam sampel sedangkan analisis kuantitatif berhubungan dengan berapa banyaknya zat dalam sampel. Untuk analisis kuantitatif, tipe analisis dapat dikelompokkan berdasarkan sifat informasi yang dicari, ukuran sampel dan proporsi konstituen yang ditetapkan.

Ruang Lingkup Kimia Analitik

Untuk melakukan suatu analisis kimia, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan antara lain keterangan yang ada waktu yang dan biaya yang tersedia. Penerapan Kimia Analitik cukup luas artinya tidak hanya berperan dalam bidang kimia saja tetapi dapat juga diterapkan pada bidang-bidang lain maupun masyarakat.

Konsentrasi Larutan

Larutan adalah campuran homogen dari dua macam zat atau lebih, terdiri atas pelarut dan zat terlarut. Kepekatan suatu larutan secara kuantitatif dinyatakan dengan konsentrasi. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan sebagai molaritas, formalitas, normalitas persen komposisi maupun ppm. Bila massa zat terlarut dan volume larutan diketahui maka konsentrasi dapat dihitung demikian pula sebaliknya.

---

PERALATAN DAN METODE ANALISIS KIMIA

Alat-Alat Kimia Analisis dan Cara Penggunaannya

Alat-alat analisis kimia yaitu alat-alat yang sering digunakan dalam pekerjaan analisis kimia; seperti: pipet volumetri, labu takar, buret, labu erlenmeyer, neraca analitik ataupun neraca listrik/neraca digital, cawan krus, pembakar bunsen. Adapun alat-alat kimia yang lainnya sebagai pendukung pekerjaan analisis yaitu gelas kimia, gelas ukur, pipet ukur, tabung reaksi, pipet, corong, maupun batang pengaduk. Untuk memperoleh hasil yang baik dalam analisis kimia diperlukan cara-cara yang khusus dalam pemakaian dan pemeliharaannya. Alat-alat analisis kimia umumnya digunakan dalam pekerjaan titrasi, gravimetri, maupun analisis secara instrumentasi. Adapun untuk pekerjaan analisis kuantitatif anorganik yang perlu ketelitian lebih besar maka sebelum pemakaian alat-alat volumentri yang terbuat dari gelas sebaiknya dilakukan dahulu kalibrasi alat.

Ketelitian Pengukuran, Kalibrasi Alat, dan Metode Analisis

Ketelitian pengukuran merupakan cara pembacaan skala yang tepat pada alat ukur volumetri (labu takar, pipet gondok, ataupun buret) memperhatikan angka signifikan, toleransi pembacaan skala, dan ketelitian standar dari alat. Pembacaan skala pada alat ukur volumetri (buret, pipet gondok, labu takar, labu ukur) harus benar-benar diperhatikan, dalam hal melihat skala, kedudukan badan, jenis alat maupun jenis larutan, dengan memperhatikan angka signifikan, toleransi pembacaan skala, dan sifat ketelitian alat. Kalibrasi dilakukan agar hasil pengukuran selalu sesuai dengan alat ukur standar/alat ukur yang sudah ditera.

Metode Analisis

Metode analisis kuantitatif anorganik merupakan salah satu metode analisis kimia yang menitikberatkan pada cara yang digunakan pada waktu pengukuran suatu sampel. Metode analisis kuantitatif anorganik meliputi: 1) metode yang memperhatikan penampilan reaksi kimia yang berlangsung, termasuk dalam metode ini adalah cara titrasi konvensional dan gravimetri, 2) metode yang memperhatikan sifat kelistrikan (arus, potensial, ataupun hambatan listrik). Termasuk dalam metode ini adalah cara titrasi konduktometri dan titrasi potensiometri; 3) metode yang memperhatikan sifat optik. Termasuk dalam kategori ini yaitu pengukuran konsentrasi larutan dengan menggunakan spektrofotometer UV (ultra violet) ataupun spektrofotometer VIS (visible)/sinar tampak.

---

TAHAPAN-TAHAPAN DALAM PEKERJAAN ANALISIS KIMIA

Tahapan-Tahapan dalam Pekerjaan Analisis Kimia Kuantitatif

Ada empat tahapan kerja yang harus dilakukan untuk analisis kimia kuantitatif, yaitu: sampling, pengubahan keadaan cuplikan menjadi bentuk yang sesuai dengan kebutuhan pengukuran, pengukuran, dan perhitungan serta interpretasi data yang diperoleh dari hasil pengukuran sehingga dapat dihasilkan suatu kesimpulan.

Analisis Data Hasil Analisis Kimia

Kesalahan pengukuran untuk kepentingan analisis dapat dikelompokkan menjadi 3 golongan, yaitu: kesalahan sistematis, kesalahan acak, dan kesalahan merambat.

Ketepatan suatu hasil pengukuran ialah besar atau kecilnya penyimpangan yang diberikan oleh hasil pengukuran dibandingkan dengan nilai sebenarnya.

Kecermatan dapat dinyatakan oleh besar-kecilnya simpangan baku (s) yang dapat diperoleh dengan jalan melakukan analisis berulang-ulang.

Dasar Statistika untuk Pengolahan Hasil Analisis Kimia

Mean atau rerata menggambarkan harga tengah dari sekumpulan data, sedangkan median menggambarkan nilai tengah dari sekumpulan data setelah data diurutkan dari nilai terkecil ke nilai terbesar atau sebaliknya. Mode menggambarkan frekuensi yang paling sering muncul dalam suatu kejadian. Simpangan baku dapat digunakan sebagai ukuran variabilitas hasil analisis, batas konfidensi didefinisikan sebagai sebuah interval sekitar rata-rata (X) yang mengandung rata-rata sesungguhnya. Pemilihan kriteria untuk menolak data yang dicurigai dapat dilakukan Uji Nilai Q.

---

IDENTIFIKASI DAN PEMISAHAN KATION-ANION

Pemeriksaan Kualitatif Anorganik Pendahuluan

Analisis pendahuluan atau pemeriksaan pendahuluan, meliputi pemeriksaan pendahuluan dengan uji kering. Pemeriksaan pendahuluan dengan uji kering meliputi: uji rupa dan bentuk zat pada suhu kamar, uji warna zat pada keadaan panas dan dingin, uji zat dalam pipa pijar (gejala yang dapat dilihat adalah: perubahan warna, melumer, meyublim, keluarnya uap air, keluarnya gas), uji tes nyala, uji mutiara boraks, fosfat, dan natrium karbonat, uji reduksi arang kayu. Dengan uji pendahuluan maka akan diperoleh data sementara dari zat yang diperiksa, maka selanjutnya dilakukan identifikasi kation ataupun anion.

---

Prinsip Titrasi Redoks

Reaksi oksidasi reduksi atau reaksi redoks adalah reaksi yang melibatkan penangkapan dan pelepasan elektron. Dalam setiap reaksi redoks, jumlah elektron yang dilepaskan oleh reduktor harus sama dengan jumlah elektron yang ditangkap oleh oksidator. Ada dua cara untuk menyetarakan persamaan reaksi redoks yaitu metode bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi (metode ion elektron).

Hubungan reaksi redoks dan perubahan energi adalah sebagai berikut:

Reaksi redoks melibatkan perpindahan elektron; Arus listrik adalah perpindahan elektron; Reaksi redoks dapat menghasilkan arus listrik, contoh: sel galvani; Arus listrik dapat menghasilkan reaksi redoks, contoh sel elektrolisis. Sel galvani dan sel elektrolisis adalah sel elektrokimia. Persamaan elektrokimia yang berguna dalam perhitungan potensial sel adalah persamaan Nernst. Reaksi redoks dapat digunakan dalam analisis volumetri bila memenuhi syarat. Titrasi redoks adalah titrasi suatu larutan standar oksidator dengan suatu reduktor atau sebaliknya, dasarnya adalah reaksi oksidasi-reduksi antara analit dengan titran.

Kurva Titrasi dan Penetapan Titik Akhir Titrasi Redoks

Pada titrasi redoks, selama titrasi terjadi perubahan potensial sel. Harga ini sesuai dengan perhitungan menggunakan persamaan Nernst. Kurva titrasi redoks diperoleh dengan mengalurkan potensial sel sebagai ordinat dan volume titran sebagai absis. Untuk membuat kurva titrasi diperlukan data potensial awal, potensial setelah penambahan titran tapi belum titik ekivalen, potensial pada titik ekivalen dan potensial setelah titik ekivalen. Kurva titrasi antara lain berguna untuk menentukan indikator dimana indikator digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi. Titik akhir titrasi redoks dapat ditetapkan dengan beberapa cara yaitu mengikuti titrasi secara potensiometri, titran bertindak sebagai indikator atau auto indikator, contoh: KMnO4, menggunakan indikator spesifik contoh: kanji, dan menggunakan indikator redoks contoh kompleks besi (II) 1,10-fenantrolin (feroin) dan difenilamin. Indikator redoks adalah zat warna yang dapat berubah warnanya bila direduksi atau dioksidasi. Setiap indikator redoks berubah warna pada trayek potensial tertentu. Indikator yang dipilih harus mempunyai perubahan potensial yang dekat dengan potensial titik ekivalen.

---

TITRASI ARGENTOMETRI

Macam-macam Titrasi Argentometri

Metode Mohr, ion kromat bertindak sebagai indikator yang banyak digunakan untuk titrasi argentometri ion klorida dan bromida. Titik akhir titrasi dalam metode ini ditandai dengan terbentuknya endapan merah bata dari perak kromat. Metode Volhard menggunakan larutan standar ion tiosianat untuk mentitrasi ion perak: Ion besi(III) bertindak sebagai indikator yang menyebabkan larutan berwarna merah dengan sedikit kelebihan ion tiosianat. Metode Fajans menggunakan indikator suatu senyawa organik yang dapat diserap pada permukaan endapan yang terbentuk selama titrasi argentometri berlangsung.

Penerapan Titrasi Argentometri

Larutan standar perak dapat dibuat dengan 2 cara yaitu: cara 1 dengan melarutkan 10,787 g logam perak murni dalam asam nitrat pekat dan mengencerkannya dalam air hingga volumenya 1 L, larutan perak nitrat yang dibuat dengan cara ini tidak dapat digunakan untuk metoda Mohr karena larutan bersifat asam. Cara 2, dapat dilakukan dengan melarutkan 169,87 g perak nitrat murni (99,9 %) dalam 1 L air. Larutan perak nitrat yang dibuat dengan cara kedua ini dapat langsung digunakan sebagai standar primer tetapi cara keduanya jarang dilakukan karena perak nitrat murni terlalu mahal.

Cara pembuatan larutan standar perak nitrat biasanya dilakukan dengan melarutkan sejumlah berat kristal perak nitrat teknis (katakan 169,87 g) dalam 1 L air. Kemudian menstandarkan larutan perak nitrat melalui titrasi argentometri dengan larutan standar primer NaCl. Larutan standar perak nitrat harus disimpan dibotol coklat karena perak nitrat dapat terurai oleh cahaya.

Pembuatan larutan standar kalium tiosianat 0,1 M dapat dilakukan dengan menimbang 10,5 gram kalium tiosianat dan melarutkannya dalam air kemudian mengencerkannya hingga volume 1 L. Indikator adsorbsi di-iododimetilfluoresen, dan fluoresen dapat digunakan untuk penentuan campuran halida. Perbedaan kedua titrasi menyatakan konsentrasi ion klorida.

---

TITRASI KOMPLEKSOMETRI

Pembentukan Kompleks

Ion logam dapat menerima pasangan elektron dari donor elektron membentuk senyawa atau ion kompleks. Reaksi pembentukan kompleks antara ion logam dengan ligan merupakan reaksi asam basa Lewis. Ligan ada yang monodentat dan polidentat. Ligan monodentat jarang digunakan untuk titrasi ion-ion logam. Contoh yang sering dibahas adalah titrasi sianida dengan ion perak.

Read more »

Hadits Online

Hadis (Bahasa Arab: الحدي, transliterasi: Haidits), [ adalah perkataan dan perbuatan serta ketetapan dari Nabi Muhammad. Hadis sebagai sumber hukum dalam agama Islam memiliki kedudukan kedua pada tingkatan sumber hukum di bawah Al-Qur'an.

Sanad ialah rantai penutur/perawi (periwayat) hadis. Sanad terdiri atas seluruh penutur mulai dari orang yang mencatat hadis tersebut dalam bukunya (kitab hadis) hingga mencapai Rasulullah. Sanad, memberikan gambaran keaslian suatu riwayat. Jika diambil dari contoh sebelumnya maka sanad hadis bersangkutan adalah

Al-Bukhari > Musaddad > Yahya > Syu’bah > Qatadah > Anas > Nabi Muhammad SAW

Sebuah hadis dapat memiliki beberapa sanad dengan jumlah penutur/perawi bervariasi dalam lapisan sanadnya, lapisan dalam sanad disebut dengan thaqabah. Signifikansi jumlah sanad dan penutur dalam tiap thaqabah sanad akan menentukan derajat hadis tersebut, hal ini dijelaskan lebih jauh pada klasifikasi hadis.

Jadi yang perlu dicermati dalam memahami Hadis terkait dengan sanadnya ialah :

• Keutuhan sanadnya
• Jumlahnya
• Perawi akhirnya

Sebenarnya, penggunaan sanad sudah dikenal sejak sebelum datangnya Islam.Hal ini diterapkan di dalam mengutip berbagai buku dan ilmu pengetahuan lainnya. Akan tetapi mayoritas penerapan sanad digunakan dalam mengutip hadis-hadis nabawi.

Dalam era yang serba berteknologi ini, hadits nabi sudah dapat diaplikasikan pada web web atau dalam bentuk flas player. Diantara perowinya adalah shohih bukhori, shohih muslim, tirmidzi. nasa'i dan para perowi lainnya. yuk belajar kitab hadits online

Read more »

Ikatan kimia

Ikatan kimia

Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil. Penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah rumit dan dijelaskan oleh elektrodinamika kuantum. Dalam prakteknya, para kimiawan biasanya bergantung pada teori kuantum atau penjelasan kualitatif yang kurang kaku (namun lebih mudah untuk dijelaskan) dalam menjelaskan ikatan kimia. Secara umum, ikatan kimia yang kuat diasosiasikan dengan transfer elektron antara dua atom yang berpartisipasi. Ikatan kimia menjaga molekul-molekul, kristal, dan gas-gas diatomik untuk tetap bersama. Selain itu ikatan kimia juga menentukan struktur suatu zat.

Kekuatan ikatan-ikatan kimia sangatlah bervariasi. Pada umumnya, ikatan kovalen dan ikatan ion dianggap sebagai ikatan "kuat", sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan van der Waals dianggap sebagai ikatan "lemah". Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa ikatan "lemah" yang paling kuat dapat lebih kuat daripada ikatan "kuat" yang paling lemah.

1.     Ikatan ion

Ikatan ion (atau ikatan elektrokovalen) adalah jenis ikatan kimia yang dapat terbentuk antara ion-ion logam dengan non-logam (atau ion poliatomik seperti amonium) melalui gaya tarik-menarik elektrostatik. Dengan kata lain, ikatan ion terbentuk dari gaya tarik-menarik antara dua ion yang berbeda muatan.

Misalnya pada garam meja (natrium klorida). Ketika natrium (Na) dan klor (Cl) bergabung, atom-atom natrium kehilangan elektron, membentuk kation (Na⁺), sedangkan atom-atom klor menerima elektron untuk membentuk anion (Cl^-). Ion-ion ini kemudian saling tarik-menarik dalam rasio 1:1 untuk membentuk natrium klorida.

Na + Cl → Na⁺ + Cl^- → NaCl

Pembentukan Ikatan Ion

Telah diketahui sebelumnya bahwa ikatan antara natrium dan klorin dalam narium klorida terjadi karena adanya serah terima elektron. Natrium merupakan logam dengan reaktivitas tinggi karena mudah melepas elektron dengan energi ionisasi rendah sedangkan klorin merupakan nonlogam dengan afinitas atau daya penagkapan elektron yang tinggi. Apabila terjadi reaksi antara natrium dan klorin maka atom klorin akan menarik satu elektron natrium. Akibatnya natrium menjadi ion positif dan klorin menjadi ion negatif. Adanya ion positif dan negatif memungkinkan terjadinya gaya tarik antara atom sehingga terbentuk natrium klorida. Pembentukan natrium klorida dapat digambarkan menggunakan penulisan Lewis sebagai berikut:

Ikatan  ion  hanya  dapat  tebentuk  apabila  unsur-unsur  yang  bereaksi mempunyai perbedaan daya tarik electron (keeelektronegatifan)  cukup  besar.  Perbedaan  keelektronegati-fan yang  besar  ini  memungkinkan  terjadinya  serah-terima  elektron. Senyawa  biner  logam  alkali  dengan  golongan  halogen  semuanya bersifat ionik. Senyawa logam alkali tanah juga bersifat ionik, kecuali untuk beberapa senyawa yang terbentuk dari berilium.

Susunan Senyawa Ion

Aturan oktet menjelaskan bahwa dalam pembentukan natrium  klorida,  natrium  akan  melepas satu  elektron  sedangkan  klorin akan menangkap satu elektron. Sehingga terlihat bahwa satu atom klorin membutuhkan  satu  atom  natrium.  Dalam  struktur  senyawa  ion natrium  klorida,  ion  positif  natrium (Na⁺)  tidak  hanya  berikatan dengan satu ion negatif klorin (Cl^-) tetapi satu ion Na⁺ dikelilingi oleh 6  ion  Cl^- demikian  juga  sebaliknya.  Struktur  tiga  dimensi  natrium klorida dapat digunakan untuk menjelaskan susunan senyawa ion.

Struktur kristal kubus NaCl

2.     Ikatan kovalen

Ikatan kovalen adalah sejenis ikatan kimia yang dikarakterisasikan oleh pasangan elektron yang saling terbagi (kongsi elektron) di antara atom-atom yang berikatan. Singkatnya, stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di antara atom-atom ketika mereka berbagi elektron dikenal sebagai ikatan kovalen.

Ikatan kovalen merangkumi banyak jenis interaksi, yaitu ikatan sigma, ikatan pi, ikatan logam-logam, interaksi agostik, dan ikatan tiga pusat dua elektron.^[1][2] Istilah bahasa Inggris untuk ikatan kovalen, covalent bond, pertama kali muncul pada tahun 1939.^[3] Awalan co- berarti bersama-sama, berasosiasi dalam sebuah aksi, berkolega, dll.; sehingga "co-valent bond" artinya adalah atom-atom yang saling berbagi "valensi", seperti yang dibahas oleh teori ikatan valensi. Pada molekul H₂, atom hidrogen berbagi dua elektron via ikatan kovalen. Kovalensi yang sangat kuat terjadi di antara atom-atom yang memiliki elektronegativitas yang mirip. Oleh karena itu, ikatan kovalen tidak seperlunya adalah ikatan antara dua atom yang berunsur sama, melainkan hanya pada elektronegativitas mereka. Oleh karena ikatan kovalen adalah saling berbagi elektron, maka elektron-elektron tersebut perlu ter-delokalisasi. Lebih jauh lagi, berbeda dengan interaksi elektrostatik ("ikatan ion"), kekuatan ikatan kovalen bergantung pada relasi sudut antara atom-atom pada molekul poliatomik.

Gagasan ikatan kovalen dapat ditilik beberapa tahun sebelum 1920 oleh Gilbert N. Lewis yang pada tahun 1916 menjelaskan pembagian pasangan elektron di antara atom-atom. Dia memperkenalkan struktur Lewis atau notasi titik elektron atau struktur titik Lewis yang menggunakan titik-titik di sekitar simbol atom untuk mewakili elektron valensi terluar atom. Pasangan elektron yang berada di antara atom-atom mewakili ikatan kovalen. Pasangan berganda mewakili ikatan berganda, seperti ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Terdapat pula bentuk alternatif lainnya di mana ikatan diwakili sebuah garis.

Konsep awal ikatan kovalen berawal dari gambar molekul metana sejenis ini. Ikatan kovalen tampak jelas pada struktur Lewis, mengindikasikan pembagian elektron-elektron di antara atom-atom.

Ketika gagasan pembagian pasangan elektron memberikan gambaran kualitatif yang efektif akan ikatan kovalen, mekanika kuantum diperlukan untuk mengerti sifat-sifat ikatan seperti ini dan memprediksikan struktur dan sifat molekul sederhana. Walter Heitler dan Fritz London sering diberi kredit atas penjelasan mekanika kuantum pertama yang berhasil menjelaskan ikatan kimia, lebih khususnya ikatan molekul hidrogen pada tahun 1927.^[5] Hasil kerja mereka didasarkan pada model ikatan valensi yang berasumsi bahwa ikatan kimia terbentuk ketika terdapat tumpang tindih yang baik di antara orbital-orbital atom dari atom-atom yang terlibat. Orbital-orbital atom ini juga diketahui memiliki hubungan sudut spesifik satu sama lain, sehingga model ikatan valensi dapat memprediksikan sudut ikatan yang terlihat pada molekul sederhana dengan sangat baik.

Derajat ikat atau orde ikat adalah sebuah bilangan yang mengindikasikan jumlah pasangan elektron yang terbagi di antara atom-atom yang membentuk ikatan kovalen. Istilah ini hanya berlaku pada molekul diatomik. Walaupun demikian, ia juga digunakan untuk mendeskripsikan ikatan dalam senyawa poliatomik.

1. Ikatan kovalen yang paling umum adalah ikatan tunggal dengan hanya satu pasang elektron yang terbagi di antara dua atom. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma. Semua ikatan yang memiliki lebih dari satu pasang elektron disebut sebagai ikatan rangkap atau ikatan ganda.
2. Ikatan yang berbagi dua pasangan elektron dinamakan ikatan rangkap dua. Contohnya pada etilena. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan satu ikatan pi.
3. Ikatan yang berbagi tiga pasang elektron dinamakan ikatan rangkap tiga. Contohnya pada hidrogen sianida. Ia biasanya terdiri dari satu ikatan sigma dan dua ikatan pi.
4. Ikatan rangkap empat ditemukan pada logam transisi. Molibdenum dan renium adalah unsur yang umumnya memiliki ikatan sejenis ini. Contoh ikatan rangkap ditemukan pada Di-tungsten tetra(hpp).
5. Ikatan rangkap lima telah ditemukan keberadaannya pada beberapa senyawa dikromium.
6. Ikatan rangkap enam ditemukan pada molibdenum dan tungsten diatomik.

Tentu saja kebanyakan ikatan tidak ter-lokalisasikan, sehingga klasifikasi di atas, walaupun sangat berguna dan digunakan secara luas, hanya berlaku pada keadaan yang sempit. Ikatan tiga pusat juga tidak dapat diterapkan menggunakan konvensi di atas.

Ikatan Kovalen Polar dan Ikatan Kovalen Nonpolar

Berdasarkan  pengetahuan  keelektronegatifan  yang  telah diketahui maka salah satu akibat adanya perbedaan keelektronega-tifan antar dua atom unsur berbeda adalah terjadinya polarisasi ikatan kovalen. Adanya polarisasi menyebabkan ikatan kovalen dapat dibagi menjaadi ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen nonpolar. Ikatan kovalen polar dapat dijumpai pada molekul hidrogen klorida sedangkan ikatan kovalen nonpolar dapat dilihat pada molekul hidrogen.

Orbital H2 dan HCl, polarisasi ikatan kovalen

Pada hidrogen klorida terlihat bahwa pasangan elektron bersama lebih tertarik ke arah atom klorin karena elektronegatifitas atom klorin lebih besar dari pada elektronegatifitas atom hidrogen. Akibat hal ini adalah terjadinya polarisasi pada hidrogen klorida menuju atom klorin. Ikatan jenis ini disebut ikatan kovalen polar. Hal yang berbeda terlihat pada molekul hidrogen. Pada molekul hidrogen, pasangan elektron bersama berada ditempat yang berjarak sama diantara dua inti atom hidrogen (simetris). Ikatan yang demikian ini dikenal sebagai ikatan kovalen nonpolar.

Molekul Polar dan Molekul Nonpolar

Molekul yang berikatan secara kovalen nonpolar seperti H₂, Cl₂ dan N₂ sudah tentu bersifat nonpolar. Akan tetapi molekul dengan ikatan  kovalen  polar  dapat  bersifat  polar  dan  nonpolar  yang bergantung pada bentuk geometri molekulnya. Molekul dapat bersifat nonpolar apabila molekul tersebut simetris walaupun ikatan yang digunakan adalah ikatan kovalen polar.

Susunan ruang (VSEPR) BF3, H2O, NH3 dan BeCl2

Molekul H₂O dan NH₃ bersifat polar karena ikatan O-H dan N-H bersifat polar. Sifat polar ini disebabkan adanya perbedaan keelektronegatifan dan bentuk molekul yang tidak simetris atau elektron tidak tersebar merata. Dalam H₂O, pusat muatan negatif terletak pada atom oksigen sedangkan pusat muatan positif pada kedua atom hidrogen. Dalam molekul NH₃, pusat muatan negatif pada atom nitogen dan pusat muatan positif pada ketiga atom hidrogen. Molekul BeCl₂ dan BF₃ bersifat polar karena molekul berbentuk simetris dan elektron tersebar merata walupun juga terdapat perbedaan keelektronegatifan.

Kepolaran suatu molekul dapat diduga dengan menggambarkan ikatan menggunakan suatu vektor dengan arah anak panah dari atom yang bermuatan positif menuju ke arah atom yang bermuatan negatif. Molekul dikatakan bersifat nonpolar apabila resultan vektor sama dengan nol. Sedangkan molekul bersifat polar apabila hal yang sebaliknya terjadi, resultan tidak sama dengan nol.

Read more »

Tegangan Permukaan (TEGANGAN ANTAR MUKA)

Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya khohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara.

Pengukuran tegangan permukaan atau tegangan antar muka :

·         Metode kenaikan kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka.

·         Metode tersiometer Du-Nouy

Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada percobaan tegangan permukaan atau antar muka ini metode yang digunakan yakni tensiometer Du-Nouy dimana Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Untuk penentuan tegangan permukaan saja dapat menggunakan metode kenaikan kapiler. Sedangkan Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dengan molekul surfaktan.

Manfaat Fenomena antar muka dalam farmasi:

1.      Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat

2.      penetrasi molekul melalui membrane biologis

3.      pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi

Persamaan Tegangan Permukaan

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan.

Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika dirimu bermain gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus.

Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :

Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaan dengan Satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).

1 dyn/cm = 10^-3 N/m = 1 mN/m

DAPUS

* Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Read more »

Redoks

BAB VIII

REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

8.1. Konsep Reduksi – Oksidasi (Redoks)

Pada mulanya, pembahasan reaksi redoks hanya meliputi zat – zat yang mengandung oksigen saja. Reaksi oksidasi dianggap sebagai reaksi penambahan oksigen, dan reaksi reduksi adalah reaksi pengurangan oksigen. Tetapi, saat ini pengertian redoks diperluas menjadi reaksi perpindahan elektron. Reaksi oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron, dimana suatu zat memberikan elektron kepada lainnya.

Contoh : Cu à  Cu²⁺  +  2e^-

Sedangkan reaksi reduksi adalah peristiwa penangkapan elektron, dimana suatu zat menerima elektron dari zat lain.

Contoh : Cu²⁺  +  2e^- à Cu

Senyawa yang mengalami oksidasi disebut sebagai reduktor, dan senyawa yang mengalami reduksi disebut sebagai oksidator.

8.1.1. Bilangan Oksidasi

Muatan dari suatu spesi dikatakan sebagai bilangan oksidasi (biloks). Biloks digunakan untuk menentukan apakah terjadi reaksi redoks atau tidak. Bila terjadi reaksi redoks, maka spesi yang teroksidasi akan mengalami kenaikan biloks dan spesi yang tereduksi akan mengalami penurunan biloks.

Aturan penentuan biloks adalah :

a.       `Unsur murni atau senyawa beratom sejenis memiliki biloks nol

b.      Atom H memiliki biloks +1, kecuali pada senyawa hidrida seperti CH₄, NH₃, NaH, biloks atom H adalah -1

c.       Atom O memiliki biloks -2, kecuali pada senyawa

o   F₂O à biloks O = +2

o   Senyawa peroksida (H₂O₂, Na₂O₂) à biloks O = -1

d.      Atom logam memiliki biloks positif (+) sesuai dengan valensi logam tersebut

e.      Jumlah total biloks seluruh atom dalam senyawa netral = nol

f.        Jumlah total biloks seluruh atom dalam ion = muatan ion

8.2. Penyetaraan Reaksi Redoks

Reaksi redoks dapat disetarakan dengan cara langsung (cara bilangan oksidasi) atau cara setengah reaksi.

8.2.1. Cara Langsung (Bilangan Oksidasi)

     - Tentukan reaksi reduksi dan oksidasi

     - Tulis perubahan biloks yang terjadi

     - Samakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan menambahkan koefisien

     - Hitung jumlah muatan kiri dan kanan

       Jika muatan kiri > kanan à tambahkan OH^- pada ruas kiri

       Jika muatan kiri < kanan à tambahkan H⁺ pada ruas kiri

     - Samakan jumlah H dengan menambahkan H₂O pada ruas kanan

   Contoh :

Fe⁺²  +  MnO₄^-  à  Fe³⁺  +  Mn²⁺

                                                                        

5Fe⁺²  +  MnO₄^-  à  5Fe³⁺  +  Mn²⁺

Jumlah muatan kiri = +9

Jumlah muatan kanan = +17

Selisih muatan = +8 di ruas kiri (kiri < kanan)

5Fe⁺²  +  MnO₄^-  + 8 H⁺  à  5Fe³⁺  +  Mn²⁺

Jumlah H dan O di ruas kanan dan kiri tidak sama

5Fe⁺²  +  MnO₄^-  + 8 H⁺  à  5Fe³⁺  +  Mn²⁺  +  4H₂O      (reaksi total)

8.2. Cara Setengah Reaksi

Untuk menyelesaikan persamaan redoks dengan cara setengah reaksi, maka langkah – langkah yang dilakukan adalah :

Tabel 8.1. Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Cara Setengah Reaksi

Reaksi Suasana Asam	Reaksi Suasana Basa
Tulis masing – masing reaksi reduksi dan oksidasi	Tulis masing – masing reaksi reduksi dan oksidasi
Setarakan jumlah elektron yang terlibat	Setarakan jumlah elektron yang terlibat
Tambahkan satu molekul H2O pada ruas yang kekurangan satu atom O	Tambahkan dua molekul OH- pada ruas yang kekurangan satu atom O
Tambahkan satu molekul H+ pada ruas yang kekurangan satu atom H	Tambahkan molekul H2O pada ruas yang kekurangan atom H
Tulis reaksi yang sudah setara	Tulis reaksi yang sudah setara

     

Contoh :

     Setarakan reaksi berikut

                                                         H⁺

1.       ClO₃^-  +  S₂O₃^2-  à  Cl^-  +  S₄O₆^2- 

Jawab :

ClO₃^-  +  S₂O₃^2-  à  Cl^-  +  S₄O₆^2- 

ClO₃^-  +  6e^-  à  Cl^-

{2(S₂O₃^2-)  à  S₄O₆^2-  + 2e^-}  x3

ClO₃^-  +  6S₂O₃^2-  à  Cl^-  +  3S₄O₆^2-

Ruas kanan kekurangan 3 atom O

ClO₃^-  +  6S₂O₃^2-  à  Cl^-  +  3S₄O₆^2- +  3H₂O

Ruas kiri kekurangan 6 atom H

ClO₃^-  +  6S₂O₃^2-  +  6H^{+ +}HH à  Cl^-  +  3S₄O₆^2- +  3H₂O       (reaksi total)

           OH^-

	OH-

 

2.       Cl₂  +  IO₃^-  à  IO₄^-  +  Cl^- 

Jawab :

Cl₂  +  IO₃^-  à  IO₄^-  +  Cl^- 

Cl₂  + 2e^- à  2Cl^-

IO₃^-  à  IO₄^-  +  2e^-

Ruas kiri kekurangan satu atom O

Cl₂  +  IO₃^-  +  2OH^-  à  IO₄^-  +  Cl^- 

Jumlah atom H dan O di ruas kiri dan kanan tidak sama

Cl₂  +  IO₃^-  +  2OH^-  à  IO₄^-  +  Cl^-  +  H₂O                  (reaksi total)

8.3. Elektrokimia

Elektrokimia adalah bidang ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya.

8.3.1. Sel – sel Elektrokimia

Suatu sel elektrokimia terdiri dari dua elektroda, yang disebut katoda dan anoda, dalam larutan elektrolit. Pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. Sedangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda. Sel elektrokimia dapat dibagi menjadi

                1. Sel Volta / Sel Galvani à  merubah energi kimia menjadi energi listrik

                    Contoh : batere (sel kering), accu

                2. Sel Elektrolisis à merubah energi listrik menjadi energi kimia

                    Contoh : penyepuhan, pemurnian logam

                                 

Sel Volta / Galvani                Sel Elektrolisis

Gambar 8.1. Sel volta dan sel elektrolisis

8.3.2. Potensial Elektroda Standar (E^o)

Potensial elektroda standar suatu elektroda adalah daya gerak listrik yang timbul karena pelepasan elektron dari reaksi reduksi. Karena itu, potensial elektroda standar sering juga disebut potensial reduksi standar. Potensial ini relatif karena dibandingkan dengan elektroda hidrogen sebagai standar. Nilai potensial elektroda standar dinyatakan dalam satuan Volt (V). Untuk elektroda hidrogen, E^o nya adalah 0,00V.

- Bila E^o > 0  à  cenderung mengalami reduksi (bersifat oksidator)

- Bila E^o < 0  à  cenderung mengalami oksidasi (bersifat reduktor)

Nilai – nilai E^o untuk berbagai spesi dapat dilihat pada gambar 8.2.

Gambar 8.2. Potensial reduksi standar berbagai ion

                                               

8.3.3. Potensial Standar Sel (E^o_sel)

Potensial standar sel adalah nilai daya gerak listrik sel yang besarnya sama dengan selisih potensial reduksi standar elektroda yang mengalami reduksi dengan potensial reduksi standar elektroda yang mengalami oksidasi.

E^o_sel  =  E^o_reduksi  -  E^o_oksidasi

     Contoh :

      Hitung E^o_sel untuk reaksi berikut :

1.       Zn  +  Cu²⁺  à  Zn²⁺  + Cu

Jawab :

Zn²⁺  +  2e^‑  =  Zn                                       E^o = -0,76 V

Cu²⁺  +  2e^‑  = Cu                                        E^o = 0,34 V

Karena E^o Cu > E^o Zn, maka

Cu à mengalami reduksi

Zn à mengalami oksidasi

E^o_sel  =  E^o_reduksi  -  E^o_oksidasi

           =  {0,34  -  (-0,76)} V

E^o_sel  =  1,1 V

8.3.4. Persamaan Nernst

                E_sel = E^o_sel - ln

Contoh :

Hitung nilai E_sel untuk reaksi pada 25^oC

Zn  +  Cu²⁺  à  Zn²⁺  + Cu

Bila diketahui konsentrasi Zn²⁺ = 0,4 M dan konsentrasi Cu²⁺ = 0,2 M !

Jawab :

E_sel = E^o_sel - ln

Dari contoh soal E^osel, diketahui E^osel untuk reaksi di atas adalah 1,1 V.

E_sel = E^o_sel - ln

E_sel = 1,1 V – 8,9.10^-3 V

E_sel = 1,09 V

8.4. Elektrolisis

Ketika arus listrik dialirkan melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia, maka terjadilah peristiwa elektrolisis. Zat yang mengalami elektrolisis disebut elektrolit. Elektrolisis adalah proses yang sangat penting dalam industri. Proses ini digunakan dalam industri – industri estraksi atau pemurnian logam.

Untuk menentukan berat zat yang dihasilkan pada proses elektrolisis, digunakan hukum Faraday, yaitu

                                                w = E x F

                w = berat zat hasil elektrolisis

                E = massa ekivalen zat elektrolisis

                F = jumlah arus listrik

                                E =   atau   E =

                Ar = massa atom relatif

                Mr = massa molekul relatif

                n  = jumlah elektron yang terlibat

                                F =

                i = arus (ampere)

                t = waktu (detik)

                                w =  x

8.5. Kespontanan Reaksi

Suatu reaksi dapat dikatakan spontan apabila memenuhi persyaratan termodinamika, yaitu energi bebas Gibbsnya (DG^o) sama dengan nol. Nilai DG^o dapat ditentukan dari potensial standar sel dengan rumus

DG^o = - n F E^o_sel 

Dengan demikian, dapat ditarik kesimpulan bahwa bila suatu sel mempunyai E^o_sel positif, maka DG^o akan negatif dan reaksinya spontan.

DAFTAR PUSTAKA

• Achmad, H., Penuntun Belajar Kimia TPB II; Elektro Kimia, Departemen Kimia FMIPA – ITB, Bandung, 1982
• Brady, J.E., General Chemistry : Principles and Structure, 5^th edition, John Wiley and Sons, New York, 1990
• Briggs,J., Chemistry for “0” Level, 2^nd edition, Longman, Singapore, 2000
• Syukri, S., Kimia Dasar 1, Penerbit ITB, Bandung, 1999
• Syukri, S., Kimia Dasar 2, Penerbit ITB, Bandung, 1999
• Syukri, S., Kimia Dasar 3, Penerbit ITB, Bandung, 1999

Read more »