OLIMPIADE SAINS NASIONAL CALON PESERTA INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) Palembang Mei Kimia.

OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016

CALON PESERTA

INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) 2017

Palembang

15 - 21 Mei 2016

Kimia

JAWAB-Teori

Waktu: 240 menit

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH

DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS

TAHUN 2016

Petunjuk :

1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban) Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat!

2. Ujian Teori terdiri dari 8 Soal: Soal 1 = 35 poin Soal 2 = 35 poin Soal 3 = 15 poin Soal 4 = 27 poin Soal 5 = 31 poin Soal 6 = 33 poin Soal 7 = 35 poin Soal 8 = 24 poin

TOTAL Poin = 235 poin

3. Waktu yang disediakan: 240 menit

4. Semua jawaban harus ditulis di dalam kotak di lembar jawaban yang tersedia. 5. Diperkenankan menggunakan kalkulator yang diberikan panitia OSN.

6. Diberikan Tabel Periodik Unsur, rumus dan tetapan yang diperlukan. 7. Mulailah bekerja ketika ada tanda “MULAI” dari Pengawas.

8. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda “BERHENTI” dari Pengawas. 9. Letakkan jawaban anda di atas meja dan segera tinggalkan ruangan setelah

diberikan perintah.

10. Berkas soal ujian teori ini terdiri dari halaman.

11. Anda dapat membawa pulang soal ujian !!

Tetapan dan Rumus

Bilangan Avogadro Tetapan gas universal, R

Tekanan gas Massa Energi

Kecepatan cahaya Tetapan Plank Massa dan energi Persamaan gas Ideal

Tekanan Osmosis pada larutan

Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada 25

Tetapan kesetimbangan dan tekanan parsial gas

Temperatur dan Tetapan kesetimbangan Energi Gibbs pada temperatur konstan Isoterm reaksi kimia

Hubungan tetapan kesetimbangan dan energi Gibbs

Potensial sel dan energi Gibbs Tetapan Faraday

Ampere (A) dan Coulomb (C) Muatan elektron

Massa elektron Massa proton Massa neutron Kecepatan cahaya

Reaksi orde pertama: AB

Reaksi orde kedua: AB

NA= 6,022 x 1023partikel.mol–1 R = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K = 8,3145 x107_{erg/mol·K = 8,3145 J/mol·K} = 1,987 kal/mol·K = 62,364 L·torr/mol·K 1 atm =760 mmHg =760 torr =101325Pa= 1,01325 bar 1 torr = 133,322 Pa 1 bar =105_Pa 1 Pa= 1 N/m2_{= 1 kg/(m.s}2₎ 1 sma = 1,6605×1024g 1 kal = 4,182 J ; 1 J = 1 L·kPa c = 3 x 108_{m/ detik} h = 6,62606896 x1034_J·sec = 4,13566733 x 10−15_eV·sec E = mc2 PV= nRT = M RT ) pada 25o_{C K} w= 1,0x1014

Tetapan kesetimbangan dan tekanan parsial Kp= Kc(RT)∆n

dan Tetapan kesetimbangan

Energi Gibbs pada temperatur konstan     G H T S

G = G + RT∙ln Q Hubungan tetapan kesetimbangan dan _Go_{= RT ln K}

Go_=nFEo F = 96500 C/mol elektron A =C/det 1,6022 x 109_C 0,000549 sma= 9,110 x 1028_g 1,007316 sma= 1,6727 x 1024_g 1,008701 sma =1,6750 x 1024g 3 x 108_m/s = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K /mol·K = 8,3145 J/mol·K = 1,987 kal/mol·K = 62,364 L·torr/mol·K torr= 101,32 kPa

Soal 1. Industri Pupuk Urea (35 poin)

Selain Jembatan Ampera, kota Palembang juga terkenal karena memiliki industri pupuk urea. Proses pembuatan pupuk urea merupakan proses kimia yang cukup rumit dan

panjang. Tahap yang paling penting pada industri urea adalah pembuatan amonia (NH3) dan

pengubahan amonia menjadi urea, (NH2)2CO.

Amonia dibuat melalui reaksi:

3H2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g) (1)

Reaksi (1) merupakan reaksi kesetimbangan dengan tetapan kesetimbangan, K = 6,8 105 pada 25oC dan 3,2 104pada 400oC.

a. Hitung perubahan entalpi,H reaksi (1). (3 poin)

Jawab:

݈݊

ܭ

_ܭ

ଵ ଶ

=

∆ܪ

ܴ (

1

ܶ

ଶ

−

1

ܶ1)

݈݊6,8ݔ10

ହ

_{− ݈݊3.2ݔ10}

ିସ

₌

∆ܪ

8,314 (

1

673 −

1

298)

∆ܪ = −95,5 ݇ܬ

Urea terbentuk melalui reaksi dua tahap dengan amonium karbamat sebagai produk antara.

2NH3(g) + CO2(g)  NH2COONH4(s) (2)

NH2COONH4(s) ⇌ (NH2)2CO(s) + H2O(l) (3)

Reaksi (2) berlangsung cepat, eksotermik dan hampir sempurna, sedangkan reaksi (3) berlangsung lambat, endotermik dan membentuk kesetimbangan.

Reaksi pembentukan urea dari amonia dan karbon dioksida dilakukan pada tekanan 140 atm dan suhu 180oC serta ratio mol NH3/ CO2= 3. Pada kondisi ini 60% CO2berubah

menjadi urea.

b. Hitung persentase amonia yang bereaksi pada kondisi tersebut. (4 poin) Jawab:

Ratio mol NH3/CO2= 3, andaikan pada saat awal terdapat a mol CO2, maka mol NH3ada 3a mol. 2NH3(g) + CO2(g)  (NH2)2CO(s) + H3O(l) awal 3a a 0 0 bereaksi 2x x x akhir 3a – 2x a-x x Coversi CO2= 60% = 0.6 = x/a x = 0.6a

konversi NH3= 2x / 3a = (2 × 0.6a)/ 3a = 1.2a /3a = 0.4 = 40%.

c. Jika reaksi pembuatan urea pada kondisi di atas dilakukan dalam wadah 10 liter, hitung massa urea yang dihasilkan. (Asumsikan pada kondisi tersebut campuran gas

pereaksi bersifat sebagai gas ideal). (4 poin)

Jawab:

PCO2= ¼ × 140 atm = 35 atm

mol CO2, n = pV/RT = (35 atm × 10 L)/(0.082 × 453K) = 9.422 mol.

mol urea yang terbentuk = mol CO2yang bereaksi = 60% × 9.422 mol = 3.392 mol. massa urea yang terbentuk = 3.392 mol × (60 g/mol) = 203.52 g

d. Jelaskan pengaruh peningkatan temperatur pada efisiensi reaksi pembentukan urea

melalui reaksi (2) dan (3). (3 poin)

Jawab:

Temperature berpengaruh pada efisiensi reaksi yang membentuk kesetimbangan, yaitu reaksi (3). Karena reaksi (3) bersifat endoterm, maka peningkatan temperature akan meningkatkan efisiensi reaksi pembentukan urea.

Amonium karbamat adalah padatan ionik yang tersusun dari ion NH4+dan NH2COO. Salah

satu faktor yang menentukan kestabilan padatan ionik adalah energi kisi, yaitu energi yang diperlukan untuk mengubah satu mol padatan ionik menjadi ion-ionnya dalam keadaan gas. Entalpi pembentukan standar (Hfo) NH3, CO2dan NH2COONH4berturut-turut adalah -46,2

kJ/mol, -393,5 kJ/mol dan -647,3 kJ/mol. Energi ikatan C=O, CO dan CN masing-masing adalah 743, 360 dan 305 kJ/mol.

e. Hitung perubahan entalpi (H) reaksi (2). (3 poin)

Jawab:

H reaksi (2) = HfoNH2COONH4 2 × HfoNH3HfoCO2 = -647.3 – 2× (-46.2) – (-393.5) =161.4 kJ

f. Pergunakan data di atas untuk memperkirakan energi kisi amonium karbamat.

(4 poin) Jawab:

Reaksi pembentukan amonium karbamat dapat dinyatakan dalam diagram berikut

SehinggaH2=H3+H4=H3– U (U adalah energi kisi)

H3pada diagram di atas dapat didekati dengan melihat ikatan yang putus (ikatan C=O) dan ikatan yang terbentuk (ikatan C-N dan CO).

H3= EI C=O – EI CO – EI C-N = 743 – 360 – 305 = 78 kJ/mol

U =H3H2= 78 – (-161.4) = 239,4 kJ/mol

Pupuk urea berwarna putih dan diperdagangkan dalam bentuk bubuk atau butiran (pelet), Dalam pelarut air, larutan urea terdekomposisi memberikan ion sianat (CNO)dan ion ammonium (NH4+) sesuai reaksi:

(NH2)2CO  CNO+ NH4+

g. Gambarkan struktur titik Lewis untuk urea dan ion sianat (CNO). (4 poin) Jawab:

(NH2)2CO :(2 poin)

CNO- _{(2 poin)  salah satu dari struktur Lewis berikut}

h. Gambarkan struktur resonansi ion sianat beserta muatan formal tiap atom-atom penyusunnya, serta pilihlah dari struktur resonansi ion sianat yang paling stabil.

(4 poin)

2NH

₃

(g) + CO

2

(g)

NH

₂

COONH

₄

(s)

H

₂

NH

₂

COO



(g) + NH

₄+

(g)

H

H

₄

U

Jawab:

(3 poin)

Yang paling stabil adalah struktur resonansi yang di tengah karena pemisahan muatan paling kecil serta atom O yang paling elektronegatif memiliki muatan formal negatif. (1 poin)

i. Tuliskan jumlah ikatan (sigma) dan  (pi) masing masing dalam struktur ion sianat

dan molekul urea. (4 poin)

Jawab:

Urea, (NH2)2CO : 7 ikatan- dan 1 ikatan- (2 poin) CNO-: 2 ikatan- dan 2 ikatan- (2 poin)

Diketahui dua reaksi ionisasi dalam air sebagai berikut:

NH3+H2O⇌ NH4+(aq)+ OH(aq) ; pKb= 4,75

CNOH(aq)⇌ H+(aq) + CNO(aq) ; pKa= 3,70

j. Bagaimana pH larutan urea, asam atau basa? Jelaskan jawaban anda. (2 poin)

Jawab:

Larutan urea bersifat asam karena asam sianat (CNOH), pKa (3,70) lebih kecil dari nilai pKb (4,75) dari NH3

Soal 2. Senyawa Oksida Bromin (35 poin)

Di tahun 1937 R. Schwarz dan M. Schmeisser melakukan ozonisasi larutan bromin (Br2)

daam Freon-11 (CFCl3) pada temperatur rendah. Larutan Br2/Freon dijenuhkan dengan

ozon (O3) pada temperatur50oC hingga terbentuk sedikit endapan. Setelah didiamkan

dalam lemari pendingin, reaksi dilanjutkan dengan mengalirkan ozon hingga bromin

bereaksi sempurna. Produk yang dihasilkan adalah endapan padat berwarna kuning-telur. Produk ini sudah dibuktikan sebagai salah satu dari oksida bromin (oksida A) yang sangat murni. Pada tahun 1974, J. Pascal menemukan bahwa pemanasan dari50 °C hingga 5 °C oksida berwarna kuning telur ini akan terdekomposisi dan menghasilkan dua oksida yang lain, yaitu warna kuning emas (oksida B) yang kurang mudah menguap, dan warna coklat tua (oksida C) yang lebih mudah menguap. Untuk menganalisisnya, oksida ini direaksikan dengan ion iodida (I) dalam suasana asam, dan membentuk Iodine (I2). Iodin yang

terbentuk dititrasi dengan larutan tiosulfat 0,065 M. Ion Bromda (Br) yang dihasikan dari sampel yang sama ditentukan dengan cara titrasi potensiometrik menggunakan larutan 0,02 M perak nitrat. Hasil analisis ini ditampilkan pada tabel berikut:

Zat V (Na2S2O3), mL V (AgNO3), mL

Kuning-telur, oksida A Kuning emas, oksida B Coklat tua, oksida C

10,3 17,7 8,74 6,7 14,4 14,2

a. Berdasarkan informasi di atas, tentukan rumus molekul oksida A, B, dan C. Buktikan

jawaban anda dengan perhitungan. (12 poin)

Jawab:

Misalkan formula oksida adalah: BrnOm Reaksi oksida brom dengan I2dalam Asam:

BrnOm+ (2m + n)I-+ 2mH+ nBr-+ 0,5(2m + n)I2+ mH2O; I2+ 2S2O32- 2I-+ S4O62-; Br-+ Ag+ AgBr Oksida A : v(Br-) = v(Ag+) = 6,7.10-3x 0,02 = 1,34.10-4mol = n ; v(I2) = ½ v(S2O32-) = 0,5 x 10,3.10-3x 0,065 = 3,348.10-4mol = (2m + n)/2 ; m = 2,678.10-4mol ; ୫ ୬

=

ଶ,଺଻଼ ୶ଵ଴షర ଵ,ଷସ ୶ଵ଴షర

=

ଵ,ଽଽଽ ଵ

=

ଶ ଵ

 m : n = 2 : 1Oksida A = BrnOm= BrO2 (4 poin)

Oksida B : v(Br-) = v(Ag+) = 2,88.10-4mol = n ; v(I2) = 0,5 x 17,7.10-3x 0,065 = 5,752.10-4mol = (2m + n)/2; m = 4,312.10-4mol;

m

n =

4,312 x 10

ିସ

2,88 x 10

ିସ

=

1,5

1 =

3

2

m : n = 3 : 2Oksida B = BrnOm= Br2O3. (4 poin)

Oksida C : v(Br-) = v(Ag+) = 2,84.10-4mol = n ; v(I2) = 0,5 x 8,74.10-3x 0,065 = 2,84.10-4mol = (2m + n)/2; m = 1,42.10-4mol;

m

n =

1,42 x 10

ିସ

2,84 x 10

ିସ

=

1

2

m : n = 1 : 2 Oksida C = BrnOm= Br2O. (4 poin)

b. Hitung massa masing-masing sampel oksida tersebut (dalam mg) yang digunakan

untuk analisis kimia ini. (6 poin)

Jawab:

Massa masing-masing sampel oksida adalah :

m(BrO2) = 80n + 16m = (80 x 1,34.10-4+ 16 x 2,678.10-4) g = 1,499 x10-2g = 14,99 mg 15 mg (2 poin) m(Br2O3) = (80 x 2,88.10-4+ 16 x 4,312.10-4) g = 2,994 x10-2g = 29,94 mg 30 mg; (2 poin) m(Br2O) = (80 x 2,84.10-4+ 16 x 1,42.10-4) g 2,499 x 10-2g = 24,99 mg 25 mg. (2 poin)

c. Gambarkan struktur yang mungkin untuk setiap oksida tersebut. (8 poin)

Jawab:

Struktur oksidanya : (masing masing struktur 2 poin)

Untuk menentukan nilai entalpi pembentukan oksida bromin sangat sukar karena harus dilakukan pada temperatur di bawah 0oC.

Dengan menggunakan data energi ikatan (kJ/mol) berikut: E (OO) = 498, E(BrBr) = 193,

E(BrO) = 230, dan E(Br=O) = 300, serta entalpi penguapan bromin cair, HvBr2(l) adalah

31 kJ/mol, maka

d. Hitunglah perkiraan nilai entalpi pembentukan oksida brom yang berwarna kuning

telur. (3 poin)

Jawab:

Oksida Brom warna Kuning kuning telur : BrO2 Entalpi pembentukan BrO2:

fH° (BrO2) =fH° (BrO2) = (0,5 x 31 + (0,5x193) + 498) – 2 x 230 = +10 kJ/mol.

e. Gambarkan diagram entalpi pembentukan oksida brom yang berwarna kuning telur. (6 poin) Diagram: 6 poin

½(+193)

½ Br

2

(g) + O

2

(g)

½ Br

2

(l) + O

2

(g)

½ (+31)

Br•(g) + O

2

(g)

Br•(g) + 2 O•(g)

+498

2 x 230 =  460

O-Br-O, (BrO

2

)

H

of

(BrO

2

) = +10 kJ/mol

Entalpi

Soal 3. Cuka Asam (15 poin)

Cuka asam yang mengandung larutan asam asetat (CH3COOH) banyak dijual di pasar, dan

umumnya tersedia di dapur setiap rumah tangga. Asam ini, yang merupakan asam organik lemah, dapat memberikan rasa asam pada berbagai olahan makanan, misalnya untuk membuat rasa asam pada kuah empek-empek Palembang menjadi terasa sedap.

Anda membeli sebotol cuka asam yang isinya 100 mL yang mengandung 7,5 % berat asam asetat. Sebanyak 10 mL cuka asam tersebut anda encerkan dengan aquades hingga volumenya 100 mL. Setelah diukur, ternyata pH larutan yang diencerkan tersebut adalah 2,8. Diketahui cuka asam memiliki kerapatan 1 g/mL dan hanya mengandung larutan asam asetat.

a. Hitung konsntrasi asam asetat sebelum diencerkan. (3 poin)

Jawab:

Asam asetat 7,5% dalam 100 mL =଻,ହ ଵ଴଴ ଵ௚ ௠ ௅= ଻,ହ௚ ଴,ଵ௅ = ଻,ହ௚ ቀ_{೘ ೚೗}లబ೒ቁ.଴,ଵ௅= 1,25 ܯ

b. Hitung nilai tetapan kesetimbangan asam (Ka) asam asetat. (4 poin)

Jawab: 10 mL diencerkan menjadi 100mL [HAst] = ଵ଴ ௠ ௅ ଵ଴଴௠ ௅ݔ1,25 ܯ = 0,125 ܯ (1 poin) pH = 2,80 [H+] = 10-2,80= 1,58 x 10-3M (1 poin) CH3COOH  H++ CH3COO- Ka=?? ܭ௔= [ܪ_[ܥܪା][ ܥܪଷܥܱܱି] ଷܥܱܱܪ] = [1,58 ݔ10ିଷ_]ଶ 0,125 − 1,58ݔ10ିଷ= 2,51ݔ10ି଺ 0,125 = 2,0 ݔ10ିହ ࡷࢇ= ૛, ૙ ࢞૚૙ି૞ (2 poin)

Di dapur, biasanya juga terdapat soda kue (NaHCO3) sebagai bahan pengembang kue.

Sejumlah bubuk soda kue ditambahkan ke dalam 100 larutan asam cuka yang sudah anda encerkan sebelumnya. Bila diamati, ternyata terbentuk gelembung gelembung gas.

c. Tuliskan reaksi yang terjadi. (2 poin)

Jawab:

NaHCO

3

(s) + CH

3

COOH(l)

→ Na

+

(aq) + CH

3

COO

-

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l)

Atau

NaHCO3+ HC2H3O2→ NaC2H3O2+ H2O + CO2

Penambahan soda kue dihentikan setelah tidak lagi terbentuk gelembung gas (semua asam asetat tepat habis bereaksi).

d. Tentukan pH 100 mL asam cuka setelah penambahan soda kue. (6 poin)

Jawab:

NaC2H3O2(aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq)

CH3COO-(aq) + H2O

CH

3

COOH(aq) + OH

-

K

h

=K

b

= K

w

/K

a

awal 0,125 M 0 0 perub. -x + x + x Kes. 0,125 – x x x Kb = Kw Ka = 1,0 x 1଴షభర 2,0 x 1଴షఱ = 5, x 10 ିଵ଴ _{(1 poin)} 0,125 – x 0,125  xమ ଴,ଵଶହ

= 5,0 x 10

ିଵ଴  x2 = (5,0 x 10-10)(0,125) = 6,25 x 10-11 x = ඥ6,25 x 10ିଵଵ = 7,9 x 10ି଺ = [OHି]

pOH = -log[OH¯] = -log[7,9 x 10-6] = 6 - 0,90 = 5,10 (3 poin) pH =14 - pOH = 14 -5,10 = 8,90 (2 poin)

atau

[H

_ଷ

O

ା

] =

K

w

[OH

ି

]

=

1,0 x 1

0

ିଵସ

7,9 x 1

0

ି଺

= 1,26 x 1

0

ିଽ

_M

pH = -log[H3O+] = -log(1,26 x 10-9) = 8,90

Soal 4. Cetak-biru (27 poin)

Sebelum ada teknik fotografi dan fotokopi, untuk memperbanyak gambar atau diagram digunakan teknik cetak-biru. Teknik ini memerlukan kertas yang mengandung material yang dapat mengalami reaksi kimia ketika disinari dengan sinar tertentu.

Senyawa kompleks yang mengandung ion besi(III) dengan tiga ion oksalat merupakan salah satu material fotosensitif. Kompleks ini berwarna hijau bersifat sangat paramagnetik dan sensitif terhadap sinar ultra violet(UV).

Menurut Fiorito dan Polo (J. Chem. Educ, 2015), Mekanisme reaksi fotosintesis kompleks tersebut melibatkan 4 tahap reaksi sebagai berikut: tahap-1, ion kompleks besi(III) yang mengandung 3 ion oksalat mengurai menjadi ion kompleks besi(II) yang mengandung dua ion oksalat dan radikal ion oksalat bermuatan -1; tahap-2 radikal oksalat tersebut mengurai menjadi karbon dioksida dan radikal karbondioksida bermuatan -1; tahap-3 radikal karbon dioksida ini bereaksi dengan besi(III) oksalat menjadi besi(II) yang mengandung tiga ion oksalat dan karbon dioksida; tahap-4 ion kompleks besi(III) yang mengandung tiga oksalat mengurai menjadi ion besi(II) bebas dan ion oksalat serta karbon dioksida.

Adanya ion besi(II) bebas dapat diuji dengan menggunakan larutan 2,2’-bipiridin (bpy) membentuk ion kompleks berwarna merah yang mengandung tiga molekul bpy atau dengan larutan heksasianoferat(III) membentuk ion kompleks 1:1 berwarna biru yang dikenal sebagai Prussian Blue.

Untuk mendapatkan cetak biru dari suatu gambar atau diagram, sehelai kertas direndam dalam larutan kompleks besi(III) oksalat dalam kurun waktu tertentu. Kemudian kertas tersebut dikeluarkan dari larutan kompleks dan suatu objek/gambar diletakkan di atas permukaan kertas sensitif tersebut dan keduanya disinari dengan sinar UV. Bagian yang tertutup oleh objek/gambar tidak akan mengalami reaksi fotokimia tetapi bagian yang tidak tertutup akan mengalami reaksi fotokimia. Setelah itu, kertas tersebut dicuci dalam air dan direndam dalam larutan kalium heksasianoferat(III), maka dihasilkan cetak biru yang sesuai dengan objek/gambar aslinya.

a. Tuliskan persamaan reaksi besi(III) dengan ion oksalat membentuk kompleks

yang berwarna hijau (2 poin)

Fe3++ 3C2O4-2 [Fe(C2O4)3]

b. Gambarkan sketsa struktur kompleks dengan simbol oksalat (3 poin)

Jawab:

Oktahedral mono inti dengan ion pusat Fe+3 dan 3 ion oksalat sebagai ligan

c. Material sensitif dibuat dari 6 g besi(III) klorida heksahidrat dan 12,2 g kalium oksalat monohidrat. Jika produk yang dihasilkan berupa garam kompleks dengan kation kalium dan rendemen 70%, hitung berapa g produk senyawa

kompleks yang dihasilkan. (4 poin)

Produk = (6/270,5)mol* (437g/mol) * 0,7 = 6,78 g

d. Tentukan hibridisasi yang terlibat pada pembentukan kompleks tersebut (2 poin)

Hibridisasi sp3d2

e. Sifat paramagnetik senyawa kompleks dapat diketahui dari nilai momen magnetik

dengan persamaan = ඥ݊(݊ + 2) dengan n = jumlah elektron yang tidak

berpasangan. Hitunglah momen magnetik untuk kompleks tersebut (3 poin) Jawab:

= 5,9 BM

f. Tuliskan persamaan reaksi yang sesuai untuk mekanisme 1 sampai

tahap-4. (4 poin)

Jawab: masing-masing tahap 1 poin

Tahap-1 [Fe(C2O4)3]-3 [Fe(C2O4)2] + C2O4  Tahap-2 C2O4  CO2+ CO2 

Tahap-3 [Fe(C2O4)3]-3+ CO2 [Fe(C2O4)3]-4 + CO2 Tahap-4 2[Fe(C2O4)3]-32Fe+2 + 5C2O4-2+ 2CO2

g. Tuliskan persamaan reaksi yang sesuai untuk pembentukan senyawa kompleks

yang berwarna merah dan biru. (4 poin)

Jawab: masing-masing reaksi 2 poin Fe2++ 3bipy  [Fe(bipy)3]+2

Fe2++ [Fe(CN)6]-3 Fe[Fe(CN)6]

h. Struktur Prussian Blue tertera pada Gambar berikut yang diambil dari German

National Olympiad Problems 2015:

Hitung berapa jumlah masing-masing spesi yang ada pada struktur di sebelah kanan, kemudian tuliskan rumus empiris Prussian blue selengkapnya. (5 poin)

Jawab:

Fe(II) = 3, Fe(III) = 4, CN =18 , H2O = 14 Rumus empiris = Fe3Fe4(CN)18 14 H2O

Soal 5. Sel Konsentrasi (31 poin)

Diketahui potensial reduksi setengah sel berikut ini pada 298 K:

Cu+2+ 2 e– Cu Eo= +0,340 V

Ag++ e– Ag Eo= +0,800 V

Untuk notasi sel berikut ini:

Cu(s) | Cu+2(aq), 1,00 mol/L || Ag+(aq) ,1,00M| Ag(s).

a. Hitung potensial standar sel (Eosel) , tuliskan reaksi di anoda dan katoda serta reaksi

selnya. (4 poin)

Jawab:

Eosel= EoKatoda- EoAnoda = 0,0800 V - 0,340 = 0,46 volt (1 poin) Reaksi sel:

Katoda: (Ag++ e– Ag )x2 Eo= +0,800 V (1 poin) Anoda: Cu+2+ 2 e– Cu Eo= +0,340 V (1 poin)

___________________________________________________-Cu + 2 Ag+ Cu+2+ 2 Ag Eosel= +460 V (1 poin)

Selanjutnya, anda membuat sel galvani tersebut (lihat diagram gambar) dengan melakukan variasi konsentrasi larutan Ag+(konsentrasi = x Mol/L)

Diperoleh data Esel(potensial sel) hasil pengukuran sebagai berikut:

x (Mol/L) 0,100 0,050 0,0100 0,005 0,001

Esel(volt) 0,403 0,385 0,344 0,326 0,285

b. Alurkan pada grafik hubungan Eo(sumbu y) sebagai fungsi log x (sumbu x).

(8 poin)

Jawab.

Perhitungan: 4 poin: gambar grafik 4 poin

x (Mol/L) 0,100 0,050 0,0100 0,005 0,001

log x -1,00 -1,30 -2,00 2,30 3,00

Esel(volt) 0,403 0,385 0,344 0,326 0,285

c. Tentukan potensial sel untuk nilai x = 0,020 mol/L. (3 poin)

Jawab:

Esel= EKatoda-EAnoda

Nernst:

E = E

osel

-

ோ் ௡.ி

ln

[஼௨శమ] [஺௚∓_]మ

`

E = 0,460 V -

଼,ଷଵସ ௃௄షభ௠ ௢௟షభ.ଶଽ଼ ௄ ଶ௫ଽ଺ହ଴଴ ஼.௠ ௢௟షభ

ln

ଵ,଴଴ (଴,଴ଶ଴)మ E = 0,460 V- 0, 100 V = 0,36 volt

Atau log x = log 0,02 =-1,699= -1,70dari grafik E 0,36

d. Hitunglah tetapan kesetimbangan K untuk reaksi sel di atas. (5 poin)

Jawab

Keadaan kesetimbangan: E sel = 0 atau Ekatoda = Eanoda 0,460 =_{݊. ܨ ݈݊. ܭ}ܴܶ

݈݊. ܭ =0,460. ݊. ܨ_{ܴ. ܶ}

ln K =0,460(2x96500 C. mol_{8,314JKିଵmolିଵ. 298 K}ିଵ) lnK = 35,833 K =e35,833= 3,65 x 1015 atau: Ekatoda = Eanoda ૙, ૡ૙ +ࡾ. ࢀ_{ࡲ ࢒࢔[࡭ࢍ}[࡭ࢍ_ାା_]] ࢕= ૙, ૜૝ + ࡾ. ࢀ ૛. ࡲ ࢒࢔ [࡯࢛ା૛_] [࡯࢛ା૛_]࢕

[Cu+2]o= [Ag+]o= 1 M (standar)



࢒࢔ ࡷ =

[࡯࢛శ૛] [࡭ࢍశ_]૛

=

(૙,ૢ૙ି૙,૜૝)ࢂ.૛.ࡲ ࡾࢀ

ln K =

0,460(2x96500 C. mol

_8,314JK

_ିଵ

_mol

_ିଵ

_{. 298 K}

ିଵ

)

ln. K = 35,833

K =e35,833= 3,65 x 1015

Sebanyak 3,00 g kalium iodida (KI) dilarutkan dalam air sehingga volumenya 50 mL. Larutan ini kemudian dicampurkan dengan 50 mL larutan AgNO3 0,200 M. Bila campuran

larutan yang terbentuk digunakan untuk menggantikan larutan AgNO3pada sel galvani di

atas, maka elektroda tembaga menjadi katoda dan potensial sel menjadi 0,420 V.

e. Tuliskan reaksi sel yang terjadi, tuliskan spesi yang berperan sebagai anoda dan

katoda. (3 poin)

Jawab:

Cu+2+ 2 Ag Cu + 2 Ag+ Eosel= +0,420 V (1 poin) Cu = katoda (1 poin)

Ag = Anoda (1 poin)

f. Hitunglah hasil kali kelarutan (Ksp) perak Iodida (AgI). (8 poin)

Jawab: Eosel= +0,34 (+0,80) = 0,46 V (1 poin) E = Eosel_௡.ிோ்݈݊[஺௚ శ_]మ [஼௨శమ_] +0,420 = −0,460 −8,314. ܬܭ_{2ݔ96500 ܥ݉ ݋݈}ିଵ݉ ݋݈ିଵ. 298ܭ_ିଵ ݈݊[ܣ݃_{[1,00] =}ା]ଶ +0,420 + 0,460 = −8,314. ܬܭ_{96500 ܥ݉ ݋݈}ିଵ݉ ݋݈ିଵ_ିଵ. 298ܭ݈݊ [ܣ݃ା_]

݈݊ [ܣ݃ା_{] = −}(0,880 ݔ96500)

8,314ݔ298 = −34,275 [Ag+] =e34,275= 1,30 x 10-15M (3 poin)

Konsentrasi ion Iodida:

3 g KI= 3/166 mol = 0,181 mol

Sesudah dicampurkan dengan 50 mL larutan AgNO30,200 M: Mol I-= 0,181- (0,05 x 0,200)= 0,181- 0,010 = 0,0810 mol

[I-] = 0,0810 mol/(0,050 +0,050)L = 0,0810 mol/0,100 L = 8,1 x 10-2M (2 poin)

Ksp= [Ag+][I-] =(1,30 x 10-15)(8,1 x 10-2) = 1,05 x 10-16

KspAgI =1,05 x 1016 (2 poin)

Soal 6. Omega-3 Dalam Ikan (33 poin)

Negara Indonesia terbentang dari sabang sampai Merauke yang terdiri dari 33 propinsi mempunyai banyak macam ragam makanan khas setiap propinsinya. Salah satu makanan khas daerah provinsi Sumatera Selatan adalah apa yang dinamakan Empek-empek

(Pempek), jenis makanan yang bahan utamanya adalah ikan Belida. Sekarang ini, ikan Belida sudah langka dan sangat sukar didapat, sehingga dalam membuat empek-empek ikan Belida digantikan oleh ikan Gabus ataupun Tenggiri.

Ikan Gabus Ikan Belida Ikan Tenggiri

Ternyata ketiga jenis ikan tadi mengandung bahan kima yang disebut dengan omega-3. Peran Omega-3 dapat mencegah beberapa penyakit degeneratif dan meningkatkan kecerdasan anak. Perhatikan struktur Omega-3 di bawah ini.

O OH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Omega -3

Omega -3 adalah nama dagang dari senyawa asam linoleat dan banyak dijual pada toko-toko obat atau apotek.

a. Tuliskan nama IUPAC dari omega-3. (abaikan bentuk E/Z). (2 poin)

Jwab: Nama IUPAC dari Omega-3 adalah: Asam ( 9,12,15 ) – oktadekatrienoat

b. Tuliskan jenis ikatan rangkap pada omega-3 (terisolasi atau terkonjugasi).(2 poin)

Jawab: Ikatan rangkap terisolasi

Agar populasi ikan tidak musnah karena orang mengambil omega-3, sebagai seorang kimiawan, kita harus dapat mensintesis omega-3 , berikut adalah bagaimana kita dapat mendapatkan bahan sederhana yang dibutuhkan dalam melakukan sintesis parsial senyawa omega-3.

O OH

I

II III

c. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa-senyawa yang akan anda dapatkan

pada fragmentasi I. (4 poin)

Kata kunci: Pereaksi Wittig Jawab: Pada reaksi I

O OH I II III C O OH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 O H +

1-bromo-3,6 -nona diena

Asam 9-keto oktanoat PPH3

Br Analisa I

Senyawa sederhananya adalah : Asam 9-keto-oktanoat dan 1-bromo-3,6-nona diena.

d. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa-senyawa sederhana yang anda

dapatkan pada fragmentasi II dan III. (8 poin)

Jawab:

Pada reaksi II dan III (nilai masing-masing analisis 4 poin)

II III C O H + Propanaldehida 1-bromo-3-heksena Br C O H Br PHPh3 Propil bromida alfa-bromoasetaldehida Br PHPh3 Br Br

Analisa II Analisa III

+

Senyawa sederhana adalah 1-bromo-3-heksena , propanaldehida , propilbromida

dan alfa-bromo asetal dehida.

e. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa yang dihasilkan jika produk reaksi dari fragmentasi I yang mempunyai gugus asam karboksilat direaksikan dengan K2Cr2O7.

(4 poin )

Jawab:

Hasil oksidasi fragmen I adalah asam 1,9-nonana dioat

C

O OH

O HO

asam 1,9- nonana dioat

Protein ikan Belida rasanya lebih gurih dari pada ikan Gabus atau ikan Tenggiri. Protein adalah merupakan polimer dari asam-asam amino yang membentuk ikatan peptida. Suatu heksapeptida terdiri dari 6 asam amino yaitu: Arginin (Arg), Glysin (Gly), Leu (Leu), dan 3 molekul Prolin (Pro). Prolin dapat ditemukan baik di posisi N-terminal maupun C-terminal. Jika peptida tersebut dihidrolisis parsial, maka akan menghasilkan 3 fragmen sebagai berikut:

i). H – Gly – Pro – Arg – OH ii). H – Arg – Pro - - OH iii). H – Pro – Leu – Gly - OH f. Tentukan urutan asam amino yang membentuk heksapeptida tersebut. (6 poin)

Jawab:

Analisis nilainya 4 poin; urutan asam amino yang tepat nilainya 2 poin

Rangkaian keenam asam amino dalam membentuk ikatan peptida adalah : i). H – Gly – Pro – Arg – OH

ii). H – Arg – Pro - - OH iii). H – Pro – Leu – Gly - OH

H - Pro - Leu - Gly - OH

H - Gly - Pro - Arg - OH H - Arg - Pro - OH

H - Pro - Leu - Gly - Pro - Arg - Pro - OH

Urutan asam amino dalam heksapeptida : H–Pro–Leu–Gly–Pro–Arg–Pro–OH

Ikatan peptida adalah ikatan yang terjadi antara dua atau lebih asam amino.

g. Gambarkan dua struktur dipeptida yang tersusun atas asam amino Glysin dan Alanin, serta lingkari ikatan peptida dalam struktur peptida dengan urutan asam

amino Glysin-Alanin (Gly-Ala). (7 poin)

Jawab:

Nilai: Masing-masing struktur dipeptida nilai 3 poin, ikatan peptida pada dipeptida Glysin-Alanin yang dilingkari 1 poin

Struktur asam amino Glysin dan Alanin serta ikatan peptida yang terjadi antara asam amino Alanin dan Glysin.

C C H H H N O OH C C H NH2 H3C O ikatan peptida Alanin - Glysin C C H H H2N O OH C C H NH2 H3C O OH

asam amino Alanin asam amino Glysin + C C CH3 H H N O OH C C H NH2 H O ikatan peptida Glysin-Alanin C C H H H2N O OH C C H NH2 H3C O OH

asam amino Alanin asam amino Glysin +

Soal 7 Inhibitor Tirosinase dalam Bengkuang (Pachyrhizus erosus) (35 poin)

Kuliner Sumatera Selatan lainnya adalah Tekwan, yaitu hidangan sup khas Palembang yang terbuat dari ikan dan sagu yang dibuat dalam ukuran kecil-kecil, dan disajikan dengan menggunakan kuah udang dengan rasa yang khas. Biasanya pelengkap tekwan adalah sohun, jamur dan irisan bengkuang. Walaupun hanya bahan pelengkap, namun umbi

bengkuang (Pachyrhizus erosus) memiliki banyak manfaat untuk kesehatan, diantaranya zat antioksidan dan pemutih kulit (mengandung zat inhibitor tirosinase yang mencegah

pembentukan zat pewarna kulit melanin). Salah satu senyawa inhibitor tirosinase yang terkandung dalam bengkuang adalah asam kojat dan turunannya. Asam kojat (C6H6O4)

memiliki pola sinyal dalam spektrum1H-NMR sebagai berikut: 1H (singlet, 9 ppm); 1H (singlet, 10,7 ppm, lebar); 1H (singlet, 6,2 ppm); 1 H (singlet, 5,5 ppm, lebar); 2H (singlet, 4,5 ppm). Untuk pola sinyal dalam spektrum13NMR nya adalah sebagai berikut: 4 sinyal karbon masing-masing pada geseran kimia 58, 112, 128, 163, 177 dan 181 ppm.

Spektrum IR asam kojat menunjukkan adanya gugus fungsi –CH- alifatik; gugus hidroksi (– OH); gugus karbonil (–C=O); gugus fungsi alkena terkonjugasi ( –C=C-); dan gugus fungsi eter (–C-O-C-).

a. Tentukan struktur asam kojat, berikan uraian yang jelas untuk penentuan struktur

tersebut. (6 poin)

Jawab:

Penentuan struktur asam kojat dari data NMR dan IR:

O HO O OH H O HO O OH 10,7 ppm 9,0 ppm 6,2 ppm 4,3 ppm 5,5 ppm 128 ppm 163 ppm 181 ppm 112 ppm 177 ppm 58 ppm

Keterangan: ada gugus fungsi –CH- alifatik, gugus fungsi karbonil keton, ikatan rangkap –C=C- terkonjugasi, gugus fungsi eter –C-O-C- dan gugus fungsi hidroksi – OH

Asam kojat dapat diubah menjadi berbagai senyawa turunannya yang memiliki berbagai aktivitas fisiologis dan farmako-aktif. Berikut adalah salah satu skema reaksi sintesis senyawa turunan asam kojat.

b. Gambarkan struktur H – L berdasarkan skema reaksi di atas. (10 poin)

Jawab:

Masing-masing struktur nilai 2 poin

O H₃CO

O

OCH₃

K

Senyawa inhibitor tirosinase lainnya yang terkandung dalam bengkuang adalah senyawa golongan flavonoid seperti: daidzein, daidzin, genistein dan turunan flavan. Senyawa flavan telah banyak disintesis di laboratorium, salah satunya adalah dari reaksi antara turunan salisilaldehida dengan asetofenon, seperti yang dilakukan oleh Mazimba, dkk. (2011) sebagaimana skema reaksi berikut.

H+/H₂O H O OH CH3 O

+

NaOH dalam etanol M NaBH₄ dalam metanol N O Flavan (C₁₅H₁₂O₂) salisilaldehid asetofenon (C₁₅H₁₆O₂)

c. Gambarkan struktur senyawa M dan N sesuai skema reaksi di atas. (4 poin) Jawab:

Masing-masing struktur nilai 2 poin

d. Gambarkan mekanisme reaksi antara senyawa salisilaldehid dengan asetofenon

membentuk senyawa M. (4 poin)

Jawab:

Kondensasi aldol senyawa asetofenon dengan salisilaldehid (4 poin)

CH2 O OH H CH2 O H O HO OH OH H O OH O H OH H M (C15H12O2) -H2O

jika ada tahap yang kurang maka dikurangi 1 poin

e. Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan cincin lingkar flavan dari senyawa N.

(4 poin)

Jawab:

Siklisasi intramolekul (substitusi nukleofilik diikuti dehidrasi) (4 poin)

jika ada tahap yang kurang maka dikurangi 1 poin

f. Tentukan jumlah karbon kiral dalam struktur flavan, jumlah stereoisomer maksimum dan konfigurasi absolut pada karbon kiral dalam struktur flavan. (3 poin)

Jawab.

Ada 1 karbon kiral (1 poin); stereoisomer maksimum = 21= 2 (1 poin); konfigurasi absolut karbon kiral = S (1 poin)

g. Tuliskan dua reaksi kimia yang dapat membedakan salisilaldehid dengan asetofenon

dalam suatu uji kualitatif. (4 poin)

Jawab:

Reaksi yang membedakan salisilaldehid dan asetofenon (uji kualitaitif),

masing-masing reaksi nilai 2 poin (1 poin untuk nama reaksi; 1 poin untuk nama reagen), bisa dipilih dua dari contoh reaksi berikut:

i) Reaksi redoks dengan reagen Fehling/Benedict/Tollens: salisilaldehid (+), asetofenon(-);

ii) Reaksi pembentukan iodoform dengan reagen NaOH, I2: salisilaldehid (-), asetofenon (+);

iii) Reaksi pembentukan hidrazon/oksim/semikarbazon dengan reagen hidrazin/hidroksilamina/semikarbazida: keduanya membentuk padatan kuning/jingga namun memiliki titik leleh yang berbeda.

Soal 8. Polutan Organoklor (24 poin)

Pada periode 1950 – 1980-an, penggunaan pestisida dan insektisida berbasis senyawa organoklor banyak digunakan di bidang pertanian dan perkebunan di seluruh dunia. Sejumlah senyawa organoklor yang banyak digunakan pada periode tersebut antara lain adalah: Aldrin, Chlordane, Dieldrin, Endrin, dan Heptachlor. Kelima senyawa tersebut sejak tahun 1980 sudah dilarang penggunaannya mengingat banyak efek yang merusak

terhadap lingkungan dan kesehatan. Senyawa-senyawa tersebut dikelompokkan sebagai senyawa polutan organik yang persisten (persistent organic pollutant, POP), yaitu polutan organik yang di lingkungan sulit diuraikan secara alami (persisten) baik secara kimia, biologis maupun fotolitik. Polutan polutan tersebut bersifat toksik dan bioakumulatif dalam rantai makanan karena mudah larut dalam lemak.

Kelima senyawa organoklor tersebut disintesis dari senyawa prekursor yang sama, yaitu heksaklorosiklopentadiena (A), yang mengalami reaksi sikloadisi Diels-Alder dengan senyawa alkena yang aktif, diantaranya adalah norbornadiena dan siklopentadiena. Aldrin, Dieldrin dan Endrin dihasilkan dari reaksi Diels-Alder antara A dengan norbornadiena, sedangkan Chlordane dan Heptachlor adalah adduct Diels-Alder antara A dengan siklopentadiena.

a. Gambarkan struktur senyawa A. (2 poin)

Jawab: Struktur heksaklorosiklopentadiena (A):

b. Struktur norbornadiena adalah sebagai berikut: .

Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan senyawa Aldrin (C12H8Cl6) yang

merupakan produk reaksi Diels-Alder antara norbornadiena dengan A. (4 poin)

Jawab:

c. Dalam sintesis Aldrin pada (b), tuliskan senyawa mana yang merupakan diena dan senyawa mana yang merupakan dienofil dalam reaksi Diels-Alder tersebut. (2 poin) Jawab:

Diena: senyawa A (heksaklorosiklopentadiena) (1 poin); dienofil: norbornadiena (1 poin).

d. Senyawa Aldrin apabila direaksikan lebih lanjut dengan asam peroksikarboksilat

seperti meta-Chloroperoxybenzoic acid (mCPBA), maka akan mengalami

epoksidasi pada cincin norbornen menghasilkan dua senyawa yang merupakan stereoisomer satu sama lain, yaitu Dieldrin dan Endrin yang memiliki rumus molekul C12H8Cl6O. Gambarkan mekanisme reaksi umum untuk epoksidasi alkena oleh

mCPBA. (4 poin)

Jawab:

e. Gambarkan struktur Dieldrin dan Endrin dengan menunjukkan perbedaan

stereokimia endo dan ekso antara keduanya. (6 poin)

Jawab: nilai masing-masing struktur 3 poin. Jika struktur yang digambarkan tidak

menunjukkan stereokimianya namun kerangka strukturnya benar maka nilainya masing-masing hanya 1 poin.

f. Senyawa Chlordane (C10H6Cl8) dihasilkan dari reaksi Diels-Alder antara senyawa A

dengan siklopentadiena yang dilanjutkan dengan reaksi klorinasi pada salah satu gugus alkena yang kerapatan elektronnya lebih tinggi pada senyawa adduct-nya. Gambarkan struktur Chlordane yang bersesuaian dengan informasi tersebut.

(3 poin)

Jawab:

g. Salah satu cara untuk menguraikan organoklor dari perairan adalah dengan proses ozonolisis. Jika senyawa Heptachlor yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini diozonolisis menggunakan ozon (O3) yang dilanjutkan dengan proses oksidatif

menggunakan hidrogen peroksida, H2O2, maka gambarkan struktur produk yang

terbentuk dari proses tersebut. (3 poin)

Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Heptachlor (C₁₀H₅Cl₇)

Jawab: salah satu dari kedua struktur berikut mendapatkan nilai penuh 3 poin:

Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl O O HO HO OO atau SEMOGA BERHASIL