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
Hak Cipta
Petunjuk :
1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban) Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat!
2. Ujian Teori terdiri dari8 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.
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) pad Tetapan kesetimbangan dan tekan gas
Temperatur dan Tetapan kesetimb
Energi Gibbs pada temperatur kons Isoterm reaksi kimia
Hubungan tetapan kesetimban 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: AB
Reaksi orde kedua: AB
NA= 6,022 x 10 23
partikel.mol–1
R = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 = 8,3145 x107erg/mol·K = 8,3145
= 1,987 kal/mol·K = 62,364 L 1 atm =760 mmHg =760 torr =101325Pa= 1,01325 bar
1 torr = 133,322 Pa 1 bar =105Pa
1 Pa= 1 N/m2= 1 kg/(m.s2) 1 sma = 1,6605×1024g 1 kal = 4,182 J ; 1 J = 1 L·kPa c = 3 x 108m/ detik
h= 6,62606896 x1034J·sec = 4,13566733 x 10−15eV·sec E = mc2
PV=nRT = M RT
) pada 25oC Kw= 1,0x10 14 kanan parsial
Kp= Kc(RT)∆ n
imbangan
konstan G H T S
G=G+RT∙lnQ
bangan dan
Go=RTlnK
Go=nFEo
F =96500 C/mol elektron A =C/det
1,6022 x 109C
0,000549 sma= 9,110 x 1028g 1,007316 sma= 1,6727 x 1024g 1,008701 sma =1,6750 x 1024g 3 x 108m/s
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= 6,8105 pada 25oC dan 3,2104pada 400oC.
a. Hitung perubahan entalpi,Hreaksi (1). (3 poin)
Jawab:
݈݊
ܭ
ܭ
ଵ ଶ=
∆ܪ
ܴ
(
1
ܶ
ଶ−
1
ܶ
1
)
݈݊
6,8
ݔ
10
ହ−
݈݊
3.2
ݔ
10
ି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.
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 adalahenergi 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, CO dan CN masing-masing adalah 743, 360 dan 305 kJ/mol.
e. Hitung perubahan entalpi (H) reaksi (2). (3 poin)
Jawab:
Hreaksi (2) =HfoNH2COONH4 2 × HfoNH3HfoCO2
f. Pergunakan data di atas untuk memperkirakanenergi kisiamonium karbamat. (4 poin) Jawab:
Reaksi pembentukan amonium karbamat dapat dinyatakan dalam diagram berikut
SehinggaH2=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 CO). H3= EI C=O – EI CO – EI C-N
= 743 – 360 – 305 = 78 kJ/mol
U =H3H2= 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
2COONH
4(s)
H
2
NH
2COO
(g) + NH
4+(g)
H
H
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:
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 temperatur50oC 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 dari50 °C hingga5 °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,଼ ୶ ଵషర ଵ,ଷସ ୶ ଵషర=
ଵ,ଽଽଽ ଵ=
ଶ ଵ m : n = 2 : 1Oksida 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
ିସ2,88 x 10
ିସ=
1,5
1
=
3
2
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
ିସ2,84 x 10
ିସ=
1
2
m : n = 1 : 2Oksida 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 mg15 mg (2 poin)
m(Br2O3) = (80 x 2,88.10-4+ 16 x 4,312.10-4) g
= 2,994 x10-2g = 29,94 mg30 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 mg25 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(OO) = 498,E(BrBr) = 193, E(BrO) = 230, danE(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)
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)
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
ቀలబቁ.,ଵ= 1,25ܯ
b. Hitung nilai tetapan kesetimbangan asam (Ka) asam asetat. (4 poin)
Jawab:
10 mL diencerkan menjadi 100mL
[HAst] = ଵ
ଵ ݔ1,25ܯ= 0,125ܯ (1 poin)
pH = 2,80
[H+] = 10-2,80= 1,58 x 10-3M (1 poin)
CH3COOH H++ CH3COO- Ka=??
ܭ=
[ܪା][ܥܪଷܥܱܱି] [ܥܪଷܥܱܱܪ] =
[1,58ݔ10ିଷ]ଶ 0,125−1,58ݔ10ିଷ=
2,51ݔ10ି
0,125 = 2,0ݔ10
ିହ
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
3COOH(l)
→
Na
+(aq) + CH
3COO
-(aq) + CO
2(g) + H
2O(l)
Atau
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
3COOH(aq) + OH
-K
h=K
b= K
w/K
aawal 0,125 M 0 0
perub. -x + x + x
Kes. 0,125 – x x x
Kb = Kw Ka =
1,0 x 1షభర
2,0 x 1షఱ = 5,x 10
ିଵ (1 poin)
0,125 – x0,125 xమ
,ଵଶହ
= 5,0
x 1
0
ି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
ଷO
ା] =
K
w[OH
ି]
=
1,0 x 1
0
ିଵସ7,9 x 1
0
ି= 1,26 x 1
0
ିଽ
M
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 molekulbpyatau dengan larutan heksasianoferat(III) membentuk ion kompleks 1:1 berwarna biru yang dikenal sebagaiPrussian 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
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]-32Fe+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]-3Fe[Fe(CN)6]
h. Struktur Prussian Blue tertera pada Gambar berikut yang diambil dari German National Olympiad Problems2015:
Hitung berapa jumlah masing-masing spesi yang ada pada struktur di sebelah kanan, kemudian tuliskan rumus empirisPrussian blueselengkapnya.(5 poin)
Jawab:
Fe(II) = 3, Fe(III) = 4, CN =18 , H2O = 14 Rumus empiris = Fe3Fe4(CN)18
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 dataEsel(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 hubunganEo(sumbu y) sebagai fungsi log x (sumbu x).
(8 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 షభషభ.ଶଽ଼ ଶ௫ଽହ .షభln
ଵ, (,ଶ)మ
E = 0,460 V- 0, 100 V =0,36 volt
Atau log x = log 0,02 =-1,699= -1,70dari grafik E 0,36
d. Hitunglah tetapan kesetimbanganKuntuk 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
ିଵ)
8,314JKିଵmolିଵ. 298 K
lnK = 35,833
K =e35,833=3,65 x 1015
atau:
Ekatoda = Eanoda
,ૡ+ࡾ.ࢀ
ࡲ
[ࢍା]
[ࢍା]=,+
ࡾ.ࢀ
.ࡲ
[࢛ା] [࢛ା]
[Cu+2]o= [Ag+]o= 1 M (standar)
ࡷ
=
[࢛శ][ࢍశ]
=
(,ૢି,)ࢂ..ࡲ
ࡾࢀ
ln K =
0,460(2x96500 C. mol
ିଵ
)
8,314JK
ିଵmol
ିଵ. 298 K
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 AgCu + 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 = Eoselோ்.ி݈ ݊
[శ]మ [௨శమ]
+0,420 =−0,460−8,314.ܬ ܭ
ିଵ݈݉ିଵ. 298ܭ
2ݔ96500ܥ݈݉ିଵ ݈ ݊
݈݊[ܣ݃ା] =−(0,880ݔ96500)
8,314ݔ298 =−34,275
[Ag+] =e34,275=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
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
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 adalah1-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
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
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
b. Gambarkan strukturH – Lberdasarkan skema reaksi di atas. (10 poin)
Jawab:
Masing-masing struktur nilai2 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 senyawaMdanNsesuai skema reaksi di atas. (4 poin)
Jawab:
d. Gambarkan mekanisme reaksi antara senyawa salisilaldehid dengan asetofenon
membentuk senyawaM. (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 dikurangi1 poin
e. Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan cincin lingkar flavan dari senyawaN. (4 poin)
Jawab:
jika ada tahap yang kurang maka dikurangi1 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 (+);
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, danHeptachlor. 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 senyawaA. (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 denganA. (4 poin)
Jawab:
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 stereokimiaendodaneksoantara 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 strukturChlordaneyang bersesuaian dengan informasi tersebut.
(3 poin)
Jawab:
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