BABAK SEMIFINAL SELEKSI TINGKAT PROVINSI
BIDANG KOMPETISI
1. Untuk setiap atom pusat pada molekul-molekul berikut ini tentukanlah
a. Jumlah elektron valensi
b. Bilangan oksidasi formal
Jawab:
2. Samarium adalah logam tanah jarang yang memiliki kekerasan dan kerapatan mirip
dengan logam Zn, sering digunakan sebagai magnet permanen Sm-Co. Samarium meleleh pada temperature 1345 K. Pemasasan sampai 731°C, struktur kristalnya berubah menjadi hexagonal close packed (hcp). Kemudian dipanaskan sampai 922 °C merubah logam samarium dengan struktur body-centered cubic (bcc).
a. Jika jari-jari atom samarium adalah 180 pm
i. Hitunglah kerapatan Sm pada 731 °C (dalam g.cm-3)
ii. Hitunglah kerapatan Sm pada temperatur 922 °C (dalam g.cm-3)
b. Magnet Sm-Co merupakan alloy dari campuran Sm dan Co. jika dalam alloy
tersebut terdapat 0,3 atom Co per satu unit selnya? Dan hitunglah kerapatannya. diasumsikan alloy yag terbentuk interstitial alloy. Berapa persen kadar Co?
BA Sm = 150,36 g mol-1 BA Co = 58,93 g mol-1
Jawab :
a. i. V(unit sel) hcp = 24 2 r3
dalam satu unit sel hcp terdapat 6 atom Sm
d = × ÷
3. Bayangkan bahwa anda adalah seorang penyelia (supervisor) di sebuah laboratorium yang berfokus pada penentuan senyawa racun (toxic) dalam air dengan kadar trace
(runutan) dan ultra-trace. Umumnya penentuan Pb dalam sampel air menngunakan
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometer (GFAAS), tetapi karena alat
tersebut sedang dalam perbaikan, salah satu dari teknisi laboratorium dibawah supervisi
anda memutuskan untuk menggunakan instrumen Flame AAS. Setelah membuat kurva
Blanko Sampel
0.001 0.003
0.002 0.003
0.001 0.004
0.003 0.005
0.001 0.004
Rata-rata: 0.0016 Deviasi standar: 0.0009
Rata-rata: 0.0038 Deviasi standar: 0.0008
a. Berdasarkan nilai rata-rata dari absorbansi yang diperoleh untuk sampel, teknisi tersebut melaporkan bahwa sampel air tersebut mengandung Pb sebesar 300 ppb (batas maksimum kadar Pb yang diperbolehkan adalah 15 ppb). Sebagai supervisor laboratorium, anda bertanggung jawab atas hasil analisis yang akan dilaporkan. Haruskah hasil ini dilaporkan? JELASKAN. Respon anda harus berdasarkan data yang ditampilkan di atas.
b. Jika larutan standar Pb 2000 ppb memberikan harga rata-rata absorbansi sebesar 0,0015, berapakah batas deteksi (dalam ppb) untuk penentuan Pb dengan menggunakan instrumen tersebut?
Jawab:
Langkah pertama harus dilihat apakah harga S/N > 3. Kalau ya berarti Pb dalam sampel terdeteksi (hasil analisi thd nilai Pb dalam sampel dapat diangap signifikan). Kalau S/N < 3 berarti hasil analisisnya tidak dapat dianggap signifikan karena pengaruh noisenya.
a. Signal = Xrata-rata (sampel) – Xrata-rata (blanko) = 0.0038-0.0016 = 0.0022 Noise = Standar Deviasi = 0.0009
Jadi S/N = 0.0022/0.0009 = 2.4 < 3.
Sehingga dapat disimpulkan dengan menggunakan metode ini, Pb dalam sampel tidak terdeteksi. Jadi hasil analisisnya dengan menggunakan metode ini TIDAK boleh dilaporkan karena hasilnya tidak signifikan.
b. Signal standar Pb 2000 ppb = 0.015-0.0016 = 0.0134
Signal untuk konsentrasi terkecil yang dapat diukur (Limit deteksi) = 3 x standar deviasi = 3 x 0,0009 = 0.0027
Dengan menggunakan kesetaraan = .
. maka dapat diperoleh bahwa
4. Sekitar tahun 800 seorang ahli kimia Jabir Ibn Hayyan menemukan kenyataan bahwa logam, seperti emas, tidak dapat dilarutkan dalam HCl atau HNO3 tetapi kadangkala dapat dilarutkan dalam campuran kedua asam tersebut. Campuran asam tersebut dikenal dengan aqua regia atau royal water. Dengan data dibawah ini:
2H+(aq) + 2e- H2(g) Eo = 0,00 V
Pt2+(aq) + 2e- Pt(s) Eo = 1,188 V
PtCl42-(aq) + 2e- Pt(s) + 4Cl-(aq) Eo = 0,755 V NO3-(aq) + 4H+ + 3e- NO(g) + 4H2O(aq) Eo = 0,96 V
Jelaskan mengapa Pt dapat larut dalam aqua regia tetapi tidak dapat larut dalam HCl atau HNO3. Gunakan perhitungan dari data diatas untuk mendukung jawaban anda dan anggap kondisi standar berlaku.
Jawab:
Aqua regia dapat melarutkan platinum tetapi tidak dalam masing-masing penyusunnya, karena dalam kombinasi HCl : HNO3 = 3 : 1, terjadi reaksi HNO3 + 3HCl 2Cl- + NOCl + H2O sehingga reaksi redoks berikut dapat berlangsung:
Oksidasi Pt(s) + 4Cl-(aq) PtCl42- (aq) + 2e- Eo = -0,755 V
Reduksi NO3- + 4H+(aq) + 3e- NO(g) + 2H2O(l) Eo = +0,96 V
3Pt(s) + 12Cl-(aq) + 2NO3- + 8H+(aq) 3PtCl42-(aq) + 2NO(g) + 6H2O(l) Eosel = +0,205 V
E sel bernilai positif berarti reaksi berlangsung secara spontan.
Sedangkan dalam komponennya sendiri-sendiri menghasilkan E sel yang bernilai negatif. Reaksi tidak spontan
Dalam HCl saja Eo (V) Dalam HNO3 saja Eo (V) tekanan 760 cmHg. Sistem tersebut dibiarkan mengembang secara adiabatis terhadap tekanan luar 76 cmHg hingga piston mengembang sebesar 40 cm. Dengan memperhitungkan besarnya nilai kapasitas kalor molar pada volume tetap = 28,8 JK -1
mol-1 dan gas tersebut dianggap sebagai gas ideal, tentukan besarnya: a. Kalor sistem tersebut
b. Kerja yang dilakukan oleh sistem
c. Energi dalam sistem
d. Perubahan suhu sistem
e. Volume awal dan akhir sistem
Jawab:
(a) q = 0 (adiabatic)
(b) ! = −#$∆& = −(1,01 * 10+Pa) * 40 /0 * 5 /0 x 6345 5= 20 J (c) U = q + w = 0 – 20 J = -20 J
∆U = 9:;, ∆<
(=) ∆< = (2,0 0?@) * (28,8 JB−20> C 0?@C ) = −0,347 B
∆F = 9:;, @9 GHH
IJ + 9L@9 M
I NO
Tf = Ti – 0,347 K = (298,15K) – (0,347 K) = 297,803 K
(e) & = 9L<Q = +(2,0 0?@) * (0,08206 S TU0 B10 TU0 C ) * (298,15 B) = 4,893 S (e) Vf = Vi + V = 4,893 + 0,20 L = 5,093 L
Substitusikan nlai tersebut ke dalam persamaan S di atas:
(W) ∆F = (2,0 0?@) * (28,8 JBC 0?@C ) * @9 G297,803 B
298,15 B J + (2,0 0?@) * (8,314 JBC 0?@C ) ln G5,093 S
4,893 J
= (0,0671 + 0,666) JK-1 = +0,60 JK-1
6. Suatu gas dinitrogen tetraoksida terurai menjadi gas nitrogen dioksida. Gas tersebut terurai sebanyak 18,46 % pada suhu 298 K dan tekanan 760 mmHg. Bila diketahui nilai perubahan entalpi standar reaksi di atas = + 57,2 kJmol-1 (dan nilai ini dianggap tidak berubah terhadap perubahan temperatur), hitunglah:
g. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi penguraian di atas pada suhu 298 K. h. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi pada suhu 373 K.
i. Nilai perubahan energi bebas Gibbs standar.
j. Nilai perubahan entropi standar reaksi reaksi di atas k. Energi aktivasi reaksi penguraian di atas
Jawab:
Komponen Kesetimbangan N2O4 NO2
Jumlah saat kesetimbangan (1-α)n 2αn
Fraksi mol 1 − Z
1 + Z 1 + Z2Z
Tekanan parsial (1 − Z)Q
1 + Z 1 + Z2ZQ
a. Dengan mengasumsikan bahwa gas adalah sempurna T[ = M \∅O, sehingga
B =M
^ _`
^∅ O M^ `_a
^∅ O
= (1 − Z )#4Z b = (1 − Z ) [# = #4Z ∅]
B = (4)* (0,1846)1 − (0,1846) = 0,1411
b. rGθ = -RT ln K
= -(8,314 J K-1 mol-1) x (298,2 K) x ln(0,1411) = 4,855 x 103 J mol-1
= + 4,855 kJ mol-1
c. ln K(100fC) = ln K(25fC) − ∆hi∅
j M , k− lm, kO
ln K(100fC) = ln (0,1411) − M+ , n 5o pfq3r
m, o k3rpfq3rO x (−6,739 x 10C KC ) = 2,678 K (100 oC) = 14,556
d. Go = Ho - T So
T So = Ho - Go
∆F =∆st− ∆u< t = +57,2 v> 0?@C298 B− 4,855 v> 0?@C = 0,176 v> 0?@C BC
e. wT =x.qy z{G |}
|J
Mr~C~}rO =
m, $ z{Mra,••4€,rarrO
M`•‚r C5ƒ5r O = 57,127 v> 0?@C
f. Peningkatan suhu menyebabkan pergeseran kesetimbangan sejumlah zat dalam
7. Glukosa oksidase adalah suatu enzim yang mengkatalisis oksidasi glukosa. Enzim ini sangat spesifik untuk -D-glukosa dan tidak akan bekerja pada -D-glukosa. Akan tetapi ternyata enzim tersebut secara rutin digunakan di laboratorium klinik untuk menentukan kadar glukosa dalam sampel darah, padahal dalam darah selalu terdapat campuran dari -D-glukosa dan -D-glukosa. Jelaskan mengapa hal ini dapat terjadi?
Jawab:
-D-Glukosa dan -D-glukosa dalam air akan selalu berkeseimbangan.
O
α-D-glukosa β-D-glukosa
Ketika -D-glukosa berubah menjadi asam glukonat akibat kerja enzim glukosa oksidase, dengan sendirinya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga akhirnya seluruh glukosa akan habis teroksidasi.
8. Produk apa yang dapat diharapkan dari eleminasi Hofmann suatu amina siklik seperti piperidin? Tentukan A – D dari tahapan reaksi di bawah in.
9. Berikut adalah rute reaksi dengan pusat reaksi A sampai J, tentukan struktur dari A sampai dengan J. (nilai setiap tahapan = 2 poin, total nilai 20 poin)
J
CH3
OH H2C CH2
OH OH
H+
satu equvalen
CH2OH
PCC
berlebih
B
A
Tollen'sD
1. CH3MgI
2. H3O+
G
NaBH4
H
H+panaskan
I
1.J 2. H3O+CH OH
PhNH2NH2 berlebih dalam H2SO4
C
H2CrO4
10.Diketahui rumus molekul senyawa C9H10O, mempunyai spectrum H-NMR seperti terlihat di bawah:
Pergeseran kimia = 1,2 (triplet) , = 2,9 (kuartet). Perbandingan integrasinya adalah 2:3:2:3
a. Ada berapa derajat ketidak jenuhan senyawa ini? 3 poin
b. Tentukan struktur molekul senyawa ini 15 poin
c. Sebutkan nama reaksi dan produk reaksi antara senyawa ini dengan basa (OH-)?
2 poin
d. Bagaimana mekanisme reaksinya 5 poin
Jawab:
a. Derajat ketidak jenuhan adalah F= 9- 10/2 + 1 = 5.
Berarti senyawa ini mempunyai ikatan rangkap 5 atau 5 siklik atau kombinasinya. b. Perbandingan integrasi 2:3:2:3 signal = 2,9 ppm (2 H ) berbentuk kuartet karena
berinteraksi dengna signal pada = 1,2 ppm (triplet), sehingga dapat disimpulkan ini adalah CH3-CH2-X , karena signal CH2 berkisar 2,9 ppm maka diduga X adalah C=O. Signal pada = 8,0 ppm (2 H) dan pada = 7,5 ppm (3 H) yang merupakan proton aromatik dari benzene mono substitusi C6H5- ( F=4). Proton C6H5 terpecah menjadi dua karena fenil terikat dengan –C=O, dengan beresonansi maka dua proton orto pergeseran kimianya lebih besar dari proton para maupun meta. Kesimpulan struktur senyawa ini adalah:
c. Reaksi ini disebut reaksi Aldol
3.54 (kuartet) 1.22 (trplet)
7.95 7.52 7.63
7.52 7.95
O
d. Mekanisme reaksinya adalah