Persamaan Reaksi Kimia (Reaksi Pembakaran Hidrokarbon)

Persamaan reaksi merupakan cara untuk menggambarkan suatu reaksi kimia yang terdiri dari pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk reaksi). Persamaan reaksi harus mengikuti hukum perbandingan massa yaitu massa zat sebelum bereaksi dengan hasil reaksi harus sama. Untuk memenuhi hukum kekekalan massa, maka jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi haruslah sama.
Persamaan reaksi kimia secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
a Ax + b By --> c Cz

Beberapa komponen yang harus diketahui dalam mempelajari persamaan reaksi kimia adalah sebagai berikut:
A, B, dan C adalah zat-zat pereaksi (A dan B) dan hasil reaksi (C)
x, y, dan z adalah indeks (jumlah atom zat)
a, b, dan c adalah koefisien reaksi
+ artinya bereaksi
Tanda --> artinya menghasilkan

Perhatikan dua reaksi pembentukan H2O berikut:
Reaksi 1: H2 + O2 --> H2O
Reaksi 2: 2 H2 + O2 --> 2 H2O
Di mana letak perbedaan reaksi di atas? Pada reaksi pertama jumlah atom O sebelum reaksi dan sesudah reaksi berbeda (tidak memenuhi hukum perbandingan massa), sedangkan pada reaksi 2 jumlah atom H dan O sebelum dan sesudah reaksi adalah sama (memenuhi hukum perbandingan massa). Reaksi 1 kita kenal sebagai reaksi belum setara, sedangkan reaksi 2 kita kenal sebagai reaksi sudah setara.
Secara umum, langkah-langkah dalam menyetarakan persamaan reaksi kimia adalah sebagai berikut:

    Tuliskan persamaan reaksi yang belum setara
    Tentukan jumlah atom-atom di ruas kiri dan kanan panah
    Setarakan jumlah atom setiap unsure atau senyawa di ruas kiri dan kanan
    Periksa kembali jumlah atom di ruas kiri dan kanan
    Berikan wujud zat/materinya (padat, cair, gas, maupun larutan).

Contoh Persamaan Reaksi Kimia berdasarkan Jenis Reaksinya.
Berikut saya akan menyajikan beberapa contoh penyetaraan reaksi kimia berdasarkan jenis reaksi kimia yang terjadi.
a. Reaksi pembakaran gas
Reaksi pembakaran gas adalah reaksi antara hidrokarbon dengan oksigen menghasilkan CO2 (jika oksigen cukup) dan H2O (uap air).

Prosedur dalam menyetarakan reaksi pembakaran gas adalah sebagai berikut:

    Tuliskan persamaan reaksi belum setara
    Setarakan jumlah C
    Setarakan jumlah H
    Terakhir setarakan jumlah O
    Tuliskan persamaan reaksi setara beserta wujud masing-masing zat

Contoh 1:
Pembakaran gas propana C3H8 dengan gas Oksigen berlebih menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Tuliskan persamaan reaksinya!

C3H8 + O2 --> CO2 + H2O (reaksi belum setara)
Tahap pertama: setarakan jumlah atom C (kiri 3; kanan 1), agar jumlahnya sama dengan ruas kiri, maka persamaan reaksi menjadi:
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + H2O
Tahap kedua: setarakan jumlah atom H (kiri 8; kanan 2), agar jumlahnya sama dengan ruas kiri, maka persamaan reaksi menjadi:
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + 4 H2O (4 x 2 atom H pada H2O)
Tahap ketiga: setarakan jumlah atom O (kiri 2; kanan 3 x 2 atom O pada CO2, dan 4 x 1 atom O pada H2O
sehingga menjadi 10 ), agar jumlahnya sama dengan ruas kiri, maka persamaan reaksi menjadi:
C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O (5 x 2 atom O pada O2)
Dari ketiga tahapan di atas maka dapat ditulis persamaan reaksi setara sebagai berikut:
C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
Terakhir menambahkan wujud dari masing-masing zat, sehingga menjadi:
C3H8(g) + 5 O2(g) --> 3 CO2(g) + 4 H2O(g)

Contoh 2:
Pembakaran gas butena dengan oksigen menghasilkan gas Carbon monoksida dan uap air. Tuliskan persamaan reaksinya!

1. Tuliskan persamaan reaksi belum setara
C4H8 + O2 --> CO + H2O
2. Setarakan jumlah C
C4H8 + O2 --> 4 CO + H2O
3. Setarakan jumlah H
C4H8 + O2 --> 4 CO + 4 H2O
4. Setarakan jumlah O
C4H8 + 4 O2 --> 4 CO + 4 H2O
5. Terakhir tuliskan reaksi setara serta wujud zat
C4H8(g) + 4 O2(g) --> 4 CO(g) + 4 H2O(g)

Read More

Ikatan Kimia

Unsur-unsur yang ada di alam pada umumnya tidak terdapat dalam bentuk bebas. Contoh logam besi Fe terdapat dalam mineral hematite Fe2O3, magnetit Fe3O4, maupun Limonit HFeO2. Contoh lain adalah logam tembaga Cu terdapat dalam mineral kalkopirit CuFeS2, logam Cobalt Co dalam mineral cobaltit CoAsS, logam Litium dalam mineral spodumen LiAlSi2O6, dan logam natrium dalam air laut maupun NaCl.

Tidak hanya logam, non logam juga terdapat dalam bentuk mineralnya seperti:

   1. belerang S dalam kelompok mineral sulfate (contoh mineral gypsum CaSO4. 2H2O)
  2.  fosfor F dalam kelompok mineral fosfat (contoh mineral chlorapatite Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
  3.  Chlorine dalam kelompok mineral halida (contoh mineral carnalite KMgCl3. 6H2O) dsb.


Dari penjelasan singkat di atas maka timbul pertanyaan seperti ini “Mengapa unsure jarang ditemukan dalam bentuk bebas?”

Penjelasan berikut akan menjawab pertanyaan di atas.

Jika berpatokan pada kalimat pertama di atas yang menyatakan bahwa “… pada umumnya unsure tidak terdapat dalam bentuk bebas”. Kalimat ini mengindikasikan bahwa terdapat satu kelompok atau golongan unsure yang keberadaannya bebas atau stabil di alam. Stabil dalam arti tidak terdapat dalam bentuk mineral atau bersenyawa atau bereaksi dengan unsure/atom lain melainkan berdiri sendiri. Kelompok/golongan unsure apakah yang dimaksud? Golongan unsure yang dimaksud adalah golongan VIIIA atau golongan unsure gas mulia yaitu Helium, Neon, Argon, Kripton, Xenon, dan Radon. Mengapa unsure-unsur gas mulia dikatakan stabil?

Unsure dikatakan stabil jika jumlah elektron pada kulit terakhirnya (elektrom valensi) memenuhi aturan duplet (max 2 elektron pada kulit terakhir seperti konfigurasi ekektron unsur Helium) dan aturan octet (max 8 elektron pada kulit terakhir). Unsure-unsure gas mulia memenuhi kedua aturan ini. Bagaimana dengan unsure/atom lain selain golongan VIIIA? Untuk menjawab pertanyaan ini, simak beberapa konfigurasi berikut, lalu bandingkan dengan konfigurasi unsure gas mulia/golongan VIIIA.

Tabel 1. Konfigurasi unsure periode 3

 
Tabel 2. Konfigurasi unsure gas mulia


Bagaimana dengan unsure-unsur selain gas mulia? Untuk mencapai kestabilan seperti halnya konfigurasi unsure gas mulia, unsure-unsur yang tidak stabil akan melepas dan/ menerima electron terakhir sehingga akan membentuk ion positif (jika melepas electron) dan/ ion negative (jika menerima elektron).

Table 3 dan 4 berikut menggambarkan proses pembentukan ion positif dan ion negative untuk mencapai kestabilan seperti konfigurasi gas mulia.

Tabel 3. Pembentukan ion positif

Besarnya muatan ion pada ion positif tergantung pada jumlah electron valensi yang dilepaskan.

Table 4. Pembentukan ion negatif


Besarnya muatan ion pada ion negative tergantung pada jumlah electron yang diterima untuk mencapai konfigurasi electron stabil seperti halnya gas mulia.

Bagaimana hubungan antara ikatan kimia dengan kestabilan unsure/atom? Jelas terdapat hubungan antara ikatan kimia dengan kestabilan unsur. Unsur yang tidak stabil akan berikatan dengan unsur lain dengan cara melepas dan/ menerima electron sehingga membentuk suatu senyawa (pada materi selanjutnya akan dijelaskan pada pembahasan tentang pembentukan ikatan ion). Beberapa unsur lain juga menggunakan electron valensinya secara bersama-sama untuk membentuk ikatan kimia (pada materi selanjutnya akan dijelaskan pada pembahasan tentang pembentukan ikatan kovalen).

Read More

Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit

A. PENGERTIAN LARUTAN
Kita sering mendengar kata larutan. Ada larutan gula, larutan garam, larutan teh. Tapi bagaimana dengan air kopi? Apakah kita menganggapnya sebagai sebuah larutan?
Suatu campuran terdiri dari dua komponen utama, yaitu zat terlarut dan zat pelarut. Jika dari contoh di atas zat terlarutnya adalah, gula, garam, teh, dan kopi; sedangkan zat pelarutnya adalah air.

Suatu zat dikatakan larutan jika campuran antara zat terlarut dan pelarutnya bersifat homogen. Artinya tidak terdapat batas antar komponennya, sehingga tidak dapat dibedakan lagi antara zat pelarut (air) dan terlarutnya. Beda halnya dengan air kopi, masih terdapat perbedaan antara keduanya, walaupun secara kasat mata, airnya sudah berubah warna menjadi hitam. Hal ini juga berlaku untuk campuran antara pasir dan air. Anda bisa menambahkan sendiri contoh-contonya. Untuk air kopi kita menyebutnya sebagai larutan heterogen/campuran .

B. PENGERTIAN LARUTAN ELEKTROLIT
Mari kita kembali ke pokok bahasan ini. Pastinya kita pernah melihat orang melakukan penangkapan ikan dengan alat setrom listrik yang sumber arusnya berasal dari aki; atau kalian pernah mendengar penyataan jika kita menyentuh stop kontak dalam kondisi tangan basah, kemungkinan besar akan kesetrom. Apa yang menjadi faktor penyebab dari semua perilaku ini? Mengapa ikan bisa mati jika alat setrom dicelupkan kedalam air? Bukankah penghantar listrik erat kaitannya dengan suatu bahan logam? Pertanyaan-pertanyaan ini akan kita bahas di sini.

Suatu larutan dapat dikatakan sebagai larutan elektrolit jika zat tersebut mampu menghantarkan listrik. Mengapa zat elektrolit dapat menghantarkan listrik? Ini erat kaitannya dengan ion-ion yang dihasilkan oleh larutan elektrolit (baik positif maupun negative). Suatu zat dapat menghantarkan listrik karena zat tersebut memiliki ion-ion yang bergerak bebas di dalam larutan tersebut. ion-ion inilah yang nantinya akan menjadi penghantar. Semakin banyak ion yang dihasilkan semakin baik pula larutan tersebut menghantarkan listrik.
Sumber gambar: kimia.upi.edu
C. BERBAGAI JENIS LARUTAN ELEKTROLIT
Larutan apa saja yang dapat menghantarkan listrik? Terdapat berbagai jenis larutan yang bisa menghantarkan listrik. Pembagian zat tersebut adalah sebagai berikut.

1.  Berdasarkan jenis larutan
a.  Larutan asam (zat yang melepas ion H+ jika dilarutkan dalam air), contohnya adalah:

    Asam klorida/asam lambung : HCl
    Asam florida : HF
    Asam sulfat/air aki : H2SO4
    Asam asetat/cuka : CH3COOH
    Asam sianida : HCN
    Asam nitrat : HNO3
    Asam posfat : H3PO4
    Asam askorbat/Vit C

b.   Larutan basa (zat yang melepas ion OH- jika dilarutkan dalam air), contohnya adalah:

    Natrium hidroksida/soda kaustik : NaOH
    Calcium hidroksida : Ca(OH)2
    Litium hidroksida : LiOH
    Kalium hidroksida : KOH
    Barium hidroksida : Ba(OH)2
    Magnesium hidroksida : Mg(OH)2
    Aluminium hidroksida : Al(OH)3
    Besi (II) hidroksida : Fe(OH)2
    Besi (III) hidroksida : Fe(OH)3
    Amonium hirdoksida : NH4OH

c.   Larutan garam (zat yang terbentuk dari reaksi antara asam dan basa), contohnya adalah:

    Natrium klorida/garam dapur : NaCl
    Ammonium clorida : NH4Cl
    Ammonium sulfat : (NH4)2SO4
    Calcium diklorida : CaCl2


2. Berdasarkan jenis ikatan:

    Senyawa ion (senyawa yang terbentuk melalui ikatan ion), contohnya adalah: NaCl, CaCl2, AlCl3, MgF2, LiF (sebagian besar berasal dari garam)
    Senyawa kovalen polar (senyawa melalui ikatan kovalen yang bersifat polar/memiliki perbedaan keelektronegatifan yang besar antar atom), contohnya adalah: HCl, NaOH, H2SO4, H3PO4, HNO3, Ba(OH)2 (berasal dari asam dan basa)


D. KEKUATAN LARUTAN ELEKTROLIT
Kekauatan larutan elektrolit erat kaitannya dengan derajat ionisasi/disosiasi . Derajat ionisasi/disosiasi adalah perbandingan antara jumlah ion yang dihasilkan dengan jumlah zat mula-mula. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

    Derajat ionisasi memiliki rentang antara 0 sampai 1.


Jika derajat ionsisasi suatu larutan mendekati 1 atau sama dengan 1, ini mengindikasikan bahwa zat tersebut tergolong larutan elektrolit kuat. Artinya adalah sebagian besar/semua zat tersebut terionisasi membentuk ion positif dan ion negative. Hanya sebagian kecil/tidak ada zat tersebut dalam bentuk molekul netral.

Jika derajat ionsisasi suatu larutan mendekati 0, ini mengindikasikan zat tersebut tergolong larutan elektrolit lemah. Artinya adalah hanya sebagian kecil zat tersebut yang terionsisasi menghasilkan ion positif dan ion negative. Sisanya masih berupa molekul netral.

Jika derajat ionisasi suatu larutan sama dengan 0, ini mengindikasikan zat tersebut tergolong larutan non elektrolit. Artinya adalah zat tersebut tidak mengalami ionisasi/tidak menghasilkan ion positif dan ion negative, semuanya dalam bentuk molekul netral. Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar A : Pada larutan ini derajat ionisasinya = 1; artinya semua larutan membentuk ion-ion (positif dan negative), tidak ada dalam bentuk molekul netralnya. Gelembung yang dihasilkan banyak dan dapat menyalakan nyala lampu.

Gambar B : Pada larutan ini derajat ionisasinya mendekati 1; artinya sebagian besar larutan terionisasi membentuk ion positif dan ion negative, hanya sebagian kecil dalam bentuk molekul netralnya. Walaupun masih terdapat molekul netral, gas yang terbentuk banyak (tapi tidak sebanyak gambar A) dan dapat menyalakan lampu.


Gambar C : Pada larutan ini derajat ionisasinya mendekati 0; artinya hanya sebagian kecil yang terionsisasi membentuk ion positif dan ion negative. Sebagian besar terdapat dalam bentuk molekul netral. Gelembung yang dihasilkan sedikit, dan lampu tidak menyala.

Gambar D : Pada larutan ini derajat ionisasinya = 0; artinya tidak ada zat yang terionisasi membentuk ion positif dan ion negative, semua zat masih dalam bentuk molekul netralnya. Tidak menghasilkan gelembung dan lampu tidak menyala.

E. PEMBAGIAN LARUTAN ELEKTROLIT
Terdapat dua jenis larutan elektrolit, yaitu sebagai berikut:

1. Elektrolit kuat, karakteristiknya adalah sebagai berikut:

    Menghasilkan banyak ion
    Molekul netral dalam larutan hanya sedikit/tidak ada sama sekali
    Terionisasi sempurna, atau sebagian besar terionisasi sempurna
    Jika dilakukan uji daya hantar listrik: gelembung gas yang dihasilkan banyak, lampu menyala
    Penghantar listrik yang baik
    Derajat ionisasi = 1, atau mendekati 1
    Contohnya adalah: asam kuat (HCl, H2SO4, H3PO4, HNO3, HClO4); basa kuat (NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, LiOH), garam NaCl

2. Elektrolit lemah, karakteristiknya adalah sebagai berikut:

    Menghasilkan sedikit ion
    Molekul netral dalam larutan banyak
    Terionisasi hanya sebagian kecil
    Jika dilakukan uji daya hantar listrik: gelembung gas yang dihasilkan sedikit, lampu tidak menyala
    Penghantar listrik yang buruk
    Derajat ionisasi mendekati 0
    Contohnya adalah: asam lemah (cuka, asam askorbat, asam semut), basa lemah [Al(OH)3, NH4OH, Mg(OH)2, Be(OH)2]; garam NH4CN


Sebagai tambahan, larutan non elektrolit memiliki karakteristik sebagai berikut:

    Tidak menghasilkan ion
    Semua dalam bentuk molekul netral dalam larutannya
    Tidak terionisasi
    Jika dilakukan uji daya hantar listrik: tidak menghasilkan gelembung, dan lampu tidak menyala
    Derajat ionisasi = 0
    Contohnya adalah larutan gula, larutan alcohol, bensin, larutan urea.

Read More