I. Judul Percobaan : Hidrogen dan Oksigen
II. Hari / Tanggal Percobaan : Senin / 27 Oktober 2014; 09.00 WIB
III. Selesai Percobaan :
Senin / 27 Oktober 2014; 11.00 WIB
IV. Tujuan Percobaan :
Percobaan Hidrogen:
1. Mengetahui cara pembuatan gas hidrogen
2. Mengetahui sifat-sifat gas hidrogen dan senyawanya 3. Mengidentifikasi gas hidrogen dan senyawanya. Percobaan Oksigen:
4. Mengetahui cara pembuatan gas oksigen di laboratorium 5. Mengetahui adanya gas oksigen dalam suatu senyawa
V. Tinjauan Pustaka :
Hidrogen
Hidrogen adalah unsur teringan yang terdapat dalam tabel periodik dan merupakan unsur yang paling banyak terdapat di jagat raya dengan presentase kadar hidrogen di jagat raya adalah 75% berat atau 93% mol. Hidrogen terdapat di bumi sampai diruang angkasa sebagai penyusun bintang. Hidrogen dalam bentuk unsurnya berupa gas diatomik (H2), gas
H2 merupakan gas yang paling ringan, tidak berwarna, dan tidak
berbau, dan gas ini bersifat mudah terbakar dengan adanya oksigen. Gas hidrogen di alam terdapat dalam dua bentuk molekular yaitu orthohidrogen dan parahidrogen, kedua bentuk molekular ini berbeda dalam hal spin relatif elektron dan inti atomnya. Pada ortohidrogen spin dua protonnya adalah parallel sehingga membentuk keadaan olekular yang disebut sebagai
“triplet dengan bilangan kuantum spin 1 (1/2+1/2), pada parahidrogen maka spin protonya antiparalel sehingga membentuk keadaan “singlet” dan bilangan kuantum spinnya 0 (1/2-1/2). Pada keadaan STP (Standard Temperature Pressure) gas hydrogen tersusun dari 25% bentuk para dan 75% bentuk ortho. Bentuk orto tidak dapat dimurnikan, disebabkan perbedaan kedua bentuk hydrogen tersebut maka sifat fisika keduanya juga berbeda.
Hidrogen memiliki nomor atom 1 dan nomor massa 1,008. Dengan nomor atom ini maka hidrogen memiliki konfigurasi electron 1s1 dan jumlah electron dalam kulit atomnya 1. Hidrogen diletakkan dibagian atas bersama dengan golongan 1A, tapi perlu diingat bahwa hidrogen bukan merupakan anggota golongan 1A dan hidrogen bukan anggota golongan manapun di dalam tabel periodik. Hidrogen diletakkan dalam periode 1 bersama dengan helium, dan blok tempat hidrogen berada pada sistem periodik adalah pada blok s.
Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik. Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak reaksi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrödingernya dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen
memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum.
Gas hidrogen adalah gas yang mudah terbakar. Gas hydrogen bersifat eksplosif jika membentuk campuran dengan udara dengan perbandingan volume 4%-75% dan dengan klorin dengan perbandingan volume 5%-95%. Disebabkan gas hydrogen sangat ringan maka api yang disebabkan pembakaran gas hidrogen cenderung bergerak ke atas dengan cepat sehingga mengakibatan kerusakan yang sangat sedikit jika dibandingkan dengan api yang berasal dari pembakaran hidrokarbon. Reaksi spontanitas ini biasanya di picu oleh adanya kilatan api, panas, atau cahaya matahari. Entalpi pembakaran gas hydrogen adalah -256 kJ/mol dengan reaksi:
2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 572 kJ
Hidrogen sangat reaktif dan bereaksi dengan setiap unsur yang bersifat oksidator dan bersifat lebih elektronegatif dibandingkan hidrogen seperti golongan halide. Hidrogen dapat bereaksi secara spontan dengan klorin dan florin pada temperature kamar membentuk hydrogen halide. Hidrogen juga dapat membentuk senyawa dengan unsur yang kurang bersifat elektronegatif misalnya logam dengan membentuk hidrida.
Kelarutan hidrogen dalam pelarut organik sangat kecil jika dibandingkan dengan kelarutannya dalam air. Hidrogen dapat terserap dalam metal seperti baja. Penyerapan hidrogen oleh baja ini menyebabkan baja bersifat mudah patah sehingga menyebabkan kerusakan dalam pembuatan peralatan. Dengan sifat ini maka ilmuwan dapat menyimpan ga hidrogen dalam logam platinum.
Pada suhu normal hydrogen terdapat dalam bentuk diatomiknya akan tetapi pada suhu yang sangat tinggi hidrogen terdisosiasi menjadi atom-ataomnya. Atom hydrogen sangat reaktif dan dapat bereaksi dengan oksida logam seperti perak, tembaga, timbal, bismuth, dan raksa untuk menghasilkan logam bebasnya.
Atom hidrogen juga dapat bereaksi dengan senyawa organik untuk membentuk kompleks seperti dengan C2H4
membentuk C2H6 dan C4H10. Pada tekanan yang sangat tinggi
hydrogen bisa memiliki sifat seperti logam. Sifat Fisika dan Kimia Hidrogen
Sifat Fisika
Titik lebur : -259,140C Titik didih : -252,87 oC
Warna : tidak berwarna Bau : tidak berbau
Densitas : 0,08988 g/cm3 pada 293 K
Kapasitas panas : 14,304 J/gK Sifat Kimia
Panas Fusi : 0,117 kJ/mol H2 Energi ionisasi : 1312 kJ/mol
Afinitas elektron : 72,7711 kJ/mol Panas atomisasI : 218 kJ/mol Panas penguapan : 0,904 kJ/mol H2 Jumlah kulit : 1
Biloks minimum : -1
Elektronegatifitas : 2,18 (skala Pauli) Konfigurasi elektron : 1s1
Biloks maksimum : 1 Volume polarisasi : 0,7 Å3
Struktur : hcp (hexagonal close packed)
(padatan H2)
Jari-jari atom : 25 pm
Konduktifitas termal : 0,1805 W/mK Berat atom : 1,0079 Potensial ionisasi : 13,5984 eV
Memproduksi Hidrogen Skala Laboratorium
Dalam skala laboratorium hidrogen biasanya dibuat dari hasil samping reaksi tertentu misalnya mereaksikan logam dengan asam seperti mereaksikan antara besi dengan asam sulfat.
Fe(s) + H2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2(g)
Sejumlah kecil hidrogen dapat juga diperoleh dengan mereaksikan kalsium hidrida dengan air. Reaksi ini sangat efisien dimana 50% gas hydrogen yang dihasilkan diperoleh dari air.
CaH2(s) + 2 H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g)
Elektrolisis air juga sering dipakai untuk menghasilkan hidrogen dalam skala laboratorium, arus dengan voltase rendah dialirkan dalam air kemudian gas oksigen akan terbentuk di anoda dan gas hIdrogen akan terbentuk di katoda.
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)
Memproduksi Hidrogen Skala Industri
Dalam skala industri hidrogen dapat dibuat dari hidrokarbon, dari produksi secara biologi melalui bantuan alga dan bakteri, melalui elektrolisis, ataupun termolisis. Produksi hidrogen dari hidrokarbon masih menjadi primadona disebabkan dengan metode ini bisa dihasilkan hidrogen dalam jumlah yang melimpah sehingga metode yang lain perlu dikembangkan lagi akar meningkatkan nilai ekonomi hidrogen.
a. Pembuatan hidrogen dari hidrokarbon
Hidrogen dapat dibuat dari gas alam dengan tingkat efisiensi sekitar 80% tergantung dari jenis hidrokarbon yang dipakai. Pembuatan hydrogen dari hidrokarbon menghasilkan
gas CO2, sehingga CO2 ini dalam prosesnya dapat dipisahkan.
Produksi komersial hidrogen menggunakan proses “steam
reforming” menggunakan methanol atau gas alam dan
menghasilkan apa yang disebut sebagai syngas yaitu campuran gas H2 dan CO.
CH4 + H2O → 3H2 + CO + 191,7 kJ/mol
Panas yang dibutuhkan oleh reaksi diperoleh dari pembakaran beberapa bagian methane. Penambahan hasil hydrogen dapat diperoleh dengan menambahkan uap air kedalam gas hasil reaksi yang dialirkan dalam reaktor bersuhu 130oC.
CO + H2O → CO2 + H2 – 40,4 kJ/mol
Reaksi yang terjadi adalah pengabilan oksigen dari molekul air ke CO untuk menjadi CO2. Reaksi ini menghasilkan
panas yang dapat dipakai untuk menjaga suhu reaktor.
b. Pembuatan hidrogen dari air melalui elektrolisis Hidrogen dapat dibuat dari proses elektrolisis air dengan menggunakan suplai energi yang dapat diperbaharuhi misalnya angin, hydropower, atau turbin. Dengan cara elektrolisis maka produksi yang dijalankan tidak akan menghasilkan polusi. Proses elektrolisis menjadi salah satu proses yang memiliki nilai ekonomi yang urah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku hidrokarbon. Salah satu teknik elektrolisis yang mendapatkan perhatian cukup tinggi adalah “elektrolisis dengan menggunakan tekanan tinggi” dalam teknik ini elektrolisis dijalankan untuk menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dengan tekanan sekitar 120-200 Bar. Teknik lain adalah dengan menggunakan “elektrolisis
temperatur tinggi” dengan teknik ini konsumsi energi untuk proses elektrolisis sangat rendah sehingga bisa meningkatkan efisiensi hingga 50%. Proses elektrolisis dengan menggunakan metode ini biasanya digabungkan dengan instalasi reactor nuklir disebabkan karena bila menggunakan sumber panas yang lain maka tidak akan bisa menutup biaya peralatan yang tergolong cukup mahal
c. Pembuatan hidrogen melalui proses biologi
Beberapa macam alga dapat menghasilkan gas hydrogen sebagai akibat proses metabolismenya. Produksi secara biologi ini dapat dilakukan dalam bioreaktor yang mensuplay kebutuhan alga seperti hidrokarbon dan dari hasil reaksi menghasilkan H2 dan CO2 Dengan menggunakan metode
tertentu CO2 dapat dipisahkan sehingga kita hanya
mendapatkan gas H2 saja.
d. Dekomposisi air dengan gelombang radio
Dengan menggunakan gelombang radio maka dapat menghasilkan hidrogen dari air laut dengan dasar proses dekomposisi. Jika air ini diekspos dengan sinar terpolarisasi dengan frekuensi 13,56 MHz pada suhu kamar maka air laut dengan konsentrasi NaCl antara 1-30% dapat terdekomposisi menjadi hidrogen dan oksigen.
e. Termokimia
Terdapat lebih dari 352 proses termokimia yang dapat dipakai untuk proses splitting atau termolisis dengan cara ini kita tidak membutuhkan arus listrik akan tetapi hanya sumber panas. Beberapa proses termokimia ini adalah CeO2/Ce2O3,
Fe3O4/FeO, S-I, Ce-Cl, Fe,Cl dan lainnya. Reaski yang terjadi
yang dipergunakan dapat didaur ulang kembali menuju proses yang baru
Senyawa Hidrogen 1. Hidrida
Istilah hidrida dipakai untuk menyatakan bahwa bilangan oksidasi hidrogen yang bereaksi dengan unsur yang lain adalah -1 dan dinotasikan sebagai H-. Beberapa contoh senyawa hidrida adalah LiH, NaH, LiAlH4, BeH2 dan lainnya.
Ikatan dalam senyawa hidrida dapat bersifat kovalen hingga sangat bersifat ionik dan hidrida ini bisa menjadi bagian molekul, oligomer, polimer, padatan ion, layer dalam absorbsi kimia, atau bahkan menjadi bagian dari suatu logam. Hidrida bereaksi sebagai basa lewis dan bersifat sebagai reduktor dan bisa juga bisa bereaksi dengan radikal hidrogen dan proton. Berbagai macam unsur dapat membentuk hidrida dan sekarang menjadi subyek penelitian yang penting untuk menemukan logam yang dapat menyimpan hydrogen untuk pembangkit listrik atau baterai. Hidrida juga memerankan peranan yang penting dalam sintesis senyawa organik disebabkan bersifat sebagai reduktor.
2. Hidrokarbon
Dalam bidang organik senyawa hidrokarbon didefinisikan sebagai senyawa yang pada dasarnya terdiri dari hidrogen dan karbon, akan tetapi pengertian ini semakin meluas disebabkan beberapa hidrokarbon juga mengandung unsur lain seperti fosfor, nitrogen, belerang dan bahkan logam (organometalik). Golongan hidrokarbon sangat luas diantaranya alkana, alkena, alkuna, alkohol, ester, asam
karboksilat, aldehid, keton, amida, senyawa aromatik dan berbabagai macam makromolekul seperti golongan proten, dan karbohidrat.
Umumnya hidrokarbon merupakan sumber energi utama yang ada di bumi akan tetapi dengan pertimbangan kondisi bumi saat ini maka penggunaan energi ini mulai sedikit-demi sedikit dialihkan ke sumber energi yang ramah lingkungan. Hidrokarbon juga merupakan sumber atau bahan dasar untuk membuat berbagai macam senyawa organik yang lain misalnya, industri petrokimia menjadi dasar untuk pembuatan senyawa kimia yang lain.
3. Hidrogen Halida
Hidrogen halida adalah senyawa kimia yang dihasilkan dari reaksi antara hidrogen dengan unsur halide yaitu golongan 7 misalnya HF, HCl, HBr, dan HI. Senyawa HAt jarang ditemukan di alam dan bersifat tidak stabil. Senyawa hydrogen halide (HX) bersifat asam disebabkan kecenderungan mereka melepaskan H+ dalam larutan. Kecuali HF maka hydrogen halide yang lain adalah asam kuat. Dalam larutan sesama molekul halide dapat membentuk ikatan hydrogen dimana ikatan ini menyebabkan beberapa senyawa memiliki titik didih yang lebih tinggi dari yang diperkirakan. Kecenderungan hidrogen bereaksi dengan halide ini disebakan mereka memiliki perbedaan kelektronegatifitas yang cukup besar. Berikut perbandingan ukuran atom dan momen dipole beberapa hidrogen halida.
Gambar: Perbandingan ukuran atom dan momen dipol beberapa hidrogen halida
4. Air (H2O)
Molekul air memiliki dua atom hidrogen dan satu atom oksigen yang terikat secara kovalen. Oksigen mengikat hidrogen dengan kuat disebabkan oksigen memiliki elektronegatifitas yang tinggi sehingga dihasilkan kutub positif dan negatif dalam molekul air sehingga hal ini menyumbangkan bahwa molekul air memiliki momen dipole. Sesama molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen sehingga meningkatkan titik didih air. Air dapat didiskripsikan sebagai molekul yang memiliki kepolaran sehingga dapat terdeprotonasi dengan reaksi:
2 H2O (l) → H3O+ (aq) + OH (aq)
Konstanta disosiasi ini atau Kw adalah 10-14 pada 25 oC.
Oksigen
Dioksigen (O2) adalah gas tak berwarna dan tak berbau
(bp-183.0oC) menempati 21% karena atom oksigen juga
komponen utama air dan batuan, oksigen adalah unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Walaupun unsur ini melimpah, oksigen dibuktikan sebagai unsur baru di abad ke-18. Karena
kini sejumlah besar oksigen digunakan untuk produksi baja, oksigen dipisahkan dalam jumlah besar dari udara yang dicairkan.
Isotop oksigen 16O (kelimpahan 99.762%), 17O (0.038%),
dan 18O (0.200%). 17O memiliki spin I = 5/2 dan isotop ini adalah
nuklida yang penting dalam pengukuran NMR. 18O digunakan
sebagai perunut dalam studi mekanisme reaksi. Isotop ini juga bermanfaat untuk penandaan garis absorpsi spektrum IR atau Raman dengan cara efek isotop.
Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Oksigen merupakan unsur yang sangat penting bagi kehidupan terutama dalam proses pernapasan. Oksigen merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Semua kelompok molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen.
Ion superoksida, O2-, dan ion peroksida, O22-, adalah
anion-anion dioksigen. Keduanya dapat diisolasi sebagai garam logam alkali. Ada keadaan oksidasi lain, O2+, yang disebut
kation dioksigen (1+), dan dapat diisolasi sebagai garam dengan anion yang cocok.
Struktur Oksigen
Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tak berwarna dan tak berasa dengan rumus kimia O2,
dimana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering dijelaskan secara sederhana sebagai ikatan
ganda ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.
Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2.
Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tak berpasangan yang menduduki dua orbital molekul yang berdegenerasi. Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.
Dalam bentuk triplet yang normal, molekul O2 bersifat
paramagnetik, karena spin momen magnetik memiliki elektron tak berpasangan pada molekul tersebut, sehingga terjadi energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan.
Oksigen cair akan tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.
Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis. Ia juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen aktif. Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga ada pada hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan.
Oksigen memiliki dua bentuk alotropi, yaitu sebagai molekul diatomik (O2 = Oksigen) dan molekul trioksida (O3 =
Ozon). Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2 yang memiliki panjang ikat 121 pm
dan energi ikat 498 kJ·mol-1. Alotrop oksigen ini digunakan oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.
Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop
oksigen yang sangat reaktif dan dapat merusak jaringan paru-paru. Ozon diproduksi di atmosfer bumi ketika O2 bergabung
dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh
radiasi ultraviolet (UV). Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet. Namun, dekat permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang dibentuk dari produk sampingan pembakaran otomobil.
Sifat Fisik
Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit disebabkan oleh penyebaran Rayleigh. Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 untuk setiap
dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang
sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah
sekitar 7,6 mg·L−1 . Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar
mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen perliter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.
Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F). Baik oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertingkatudara cair; Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang mudah terbakar.
Pembuatan Oksigen
Oksigen dapat dibuat dalam skala besar di industri dan dapat juga dalam skala kecil di laboratorium. Dalam skala besar di industri, pembuatan oksigen diperoleh dari destilasi bertingkat udara cair.Prosesnya, mula-mula udara disaring untuk menghilangkan debu lalu dimasukkan ke dalam kompresor. Pada kompresi ini suhu udara akan naik, kemudian didinginkan dalam pendingin. Udara dingin mengembang melalui celah, dan hasilnya adalah udara yang suhunya lebih dingin, cukup untuk menyebabkannya mencair. Udara cair disaring untuk memisahkan CO2 (s) dan air yang telah membeku. Kemudian
udara cair itu memasuki bagian puncak kolom di mana nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan selanjutnya oksigen cair. Komponen lain yang paling sulit menguap akan terkumpul di dasar. Berturut-turut titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen adalah -195,8, -185,7, dan -183,0°C.
Dalam membuat gas oksigen dalam skala kecil di laboratorium dapat dilakukan dengan cara antara lain:
a. Memanaskan serbuk kalium klorat KClO3 dengan
katalisator mangan oksida (batu kawi), MnO2 sebagai
katalis Reaksinya :
2KClO3 (s) + MnO2 (s) → 2KCl (s) + O2 (g)
b. Menguraikan hidrogen peroksida H2O2 dengan MnO2
sebagai katalis
H2O2 (l) + MnO2 → H2O (l) + O2 (g) c. Elektrolisis air yang diberi asam sulfat H2SO4
2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) d. Memanaskan barium peroksida BaO2
BaO2 (s) → 2BaO (s) + O2 (g)
Senyawa Oksigen
Oksigen dengan konfigurasi elektron [He] 2s2 2p4 adalah
unsur yang sangat elektronegatif (skala Paulling = 3,5), nomor dua terbesar setelah fluor (skala Paulling = 4,1). Oleh karena itu, semua unsur bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa oksida, kecuali gas mulia. Selain itu, juga membentuk senyawa peroksida dan superoksida. Ini dimungkinkan karena oksigen dapat mempunyai beberapa bilangan oksidasi dalam senyawanya. Keadaan oksidasi oksigen adalah -2 untuk hampir semua senyawa oksigen yang diketahui. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida. Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).
a. Senyawa oksida
Oksida adalah senyawa biner suatu unsur dengan oksigen. Sebagian besar oksida diperoleh langsung dengan mereaksikan unsurnya langsung dengan oksigen. Oksida-oksida
dasar yang sederhana jika bereaksi dengan air akan menghasilkan hidroksida logam. Sebagai contoh, lithium oksida bereaksi dengan air menghasilkan larutan lithium hidroksida yang tidak berwarna. Oksida dapat diklasifikasikan ke dalam lima golongan, yaitu oksida nonlogam (oksida asam), oksida logam (oksida basa), oksida amfoter, oksida netral, dan oksida campuran:
1. Oksida asam, adalah suatu oksida yang dengan air akan membentuk asam, biasanya merupakan oksida non-logam. Misalnya: SO3, CO2, dan lain-lain.
2. Oksida basa, adalah suatu oksida yang dengan air akan membentuk basa, biasanya merupakan oksida logam. Misalnya barium oksida bereaksi dengan air menghasilkan basa menurut persamaan reaksi : BaO(s ) + H2O(l) → Ba(OH)2(aq)
3. Oksida amfoter, adalah suatu oksida yang dapat bereaksi dengan asam maupun basa. Contoh jika bereaksi dengan :
Bereaksi dengan asam :
ZnO(s) + 2H3O+ (aq)→ Zn2+ (aq)+ 3H2O (l)
Bereaksi dengan basa : ZnO(s) + 2OH- (aq)+ H
2O (l)→ [Zn(OH)4]2-(aq)
4. Oksida netral, adalah suatu oksida yang tidak bereaksi dengan asam maupun basa. Misalanya : H2O,
N2O, NO, CO
5. Oksida campuran, merupakan campuran dari oksida sederhana. Misalanya: Pb3O4merupakan campuran
dari dua bagian PbO dan satu bagian PbO2.
b. Senyawa Peroksida
Peroksida adalah senyawa oksida yang memiliki bilangan oksidasi -1. Misalnya, H2O2, Na2O2, BaO2. Senyawa peroksida
Hidrogen peroksida, H2O2, merupakan cairan biru pucat
dengan titik beku -0,46oC. Cairannya lebih kental daripada air
(1,47 g/cm3) karena kuatnya ikatan hidrogen. Senyawa murninya
tidak stabil. Peruraian H2O2 merupakan reaksi eksoterm yang
dikatalisis oleh cahaya dan berbagai bahan (seperti besi dan tembaga), menurut persamaan reaksi :
2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g) ∆G = -119,2 kJ mol-1
Hidrogen peroksida berfungsi dalam berbagai reaksi oksidasi reduksi.
Sebagai pengoksidasi : H2O2 + 2I- + 2H+ → 2H2O + I2
Sebagai pereduksi : 5H2O2 + 2MnO4– + 6H+ → 2Mn2+ +
8H2O + 5O2
Hidrogen peroksida juga dapat digunakan untuk pemutih pulp kertas, tekstil, kulit, lemak dan minyak, dan rambut. Dalam industri, digunakan sebagai pereaksi kimia organik, polimer, obat-obatan dan produksi makanan. Hidrogen peroksida encer digunakan dalam rumah tangga untuk antiseptik ringan dan pemutih kain.
c. Senyawa Superoksida
Senyawa oksida yang memeiliki bilangan oksida -1/2. Misalnya, RbO2, CsO2, K2O2. Salah satu contoh penggunaan
senyawa superoksida, misalnya pada Kalium superoksida. Dalam sistem tertutup pada kapal selam, kalium superoksida digunakan untuk menghilangkan gas karbon dioksida hasil pernafasan para kru kapal selam.
d. Ozon
Ozon adalah salah satu bentuk alotropi dari oksigen. Ozon murni adalah gas berwarna biru muda dan berbau tajam.
Ozon cair berwarna biru tua, sedangkan ozon padat berwarna ungu tua. Ozon cair mendidih pada -1800C. Ozon bersifat tidak stabil, baik dalam bentuk gas, cair atau padat. Ozon cair mudah meledak. Ozon dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik. UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinar UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk se bumi.
Ozon terdiri dari tiga molekul oksigen dan amat berbahaya pada kesehatan manusia. Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui percampuran cahaya ultraviolet dengan atmosfer bumi dan membentuk suatu lapisan ozon pada ketinggian 50 kilometer.
Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan
ozon'. Ozon dihasilkan dengan pelbagai persenyawaan kimia,
tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.
Ozon (O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinar
ultraviolet pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama
ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV.
VI. ALAT DAN BAHAN :
a. Alat
1. Cawan porselin 1
buah
2. Pembakar Bunsen atau spiritus 1 buah
3. Gelas ukur 100 mL
1 buah
4. Tabung reaksi 5
buah
5. Statif dan klem 1
buah
6. Penjepit kayu 1
buah
7. Sendok porselin 1
buah
8. Pipet tetes 9 buah
9. Penutup karet 1
buah
10. Tabung reaksi berpipa samping 1 buah
11. Selang plastik 1
buah
12. Spatula 1 buah
b. Bahan 1. Logam kalsium 3 potong 2. Serbuk Magnesium sesendok 3. Serbuk seng 0,02 gram 4. Larutan H2O2 3% 2 tetes 5. Larutan H2O2 4,5% 8 mL 6. Larutan KI 0,1 M 2 mL 7. Kapas kaca 3 lembar 8. Larutan amilum 1 tetes 9. Indikator PP 2 tetes 10. Larutan HCl 4 M 3 mL
11. Kristal Kalium klorat ±
0,5 cm dari dasar tabung
12. Kertas lakmus 2
lembar
13. Kayu 3 buah
14. Serbuk batu kawi ½
sendok kecil
15. Tisu secukupnya
VII. CARA KERJA : a. Langkah Percobaan
Hidrogen
1. Pertama, memasukkan beberapa potong kalsium ke dalam cawan porselin. Kemudian menambahkan aquades ke dalam cawan tersebut. Lalu mengamati yang terjadi dan memeriksa larutan tersebut dengan kertas lakmus.
2. Pertama, memasukkan sedikit aquades ke dalam cawan porselin. Kemudian menambahkan sesendok kecil serbuk Mg. Lalu memanaskan di atas nyala bunsen kecil. Setelah itu memeriksa larutan yang dihasilkan dengan indikator PP dan mencatat pengamatan yang terjadi.
3. Pertama, memasukkan secara berturut-turut ke dalam tabung reaksi kapas kaca yang sedikit basah, kapas kaca kering, serbuk seng, dan kapas kering. Lalu menutup tabung reaksi dengan karet penutup atau penyumbat. Kemudian memanaskan secara mendatar pada bagian yang berisi seng di atas nyala bunsen, dan sesekali pada kapas kaca basah. Setelah itu menguji gas yang keluar dengan nyala api.
4. Pertama, memasukkan beberapa logam atau serbuk seng ke dalam tabung reaksi berpipa samping dan memasang selang yang dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air. Lalu menambahkankarutan HCl 4M secukupnya dan menutup dengan karet penutup. Setelah itu, mengukur volume gas hidrogen yang diperoleh. Kemudian gas yang terkumpul diuji dengan nyala api.
5. Pertama, memasukkan 1 mL KI dan sedikit larutan amilum ke dalam tabung reaksi. Kemudian menambahkan beberapa tetes larutan hidrogen peroksida 3%. Lalu mengamati yang terjadi.
Oksigen
6. Pertama, memasukkan Kalium klorat ke dalam tabung reaksi setinggi ± 0,5 cm dari dasar tabung dan menambahkan sedikit serbuk batu kawi. Kemudian memanaskan dengan nyala kecil dan mengumpulkan gas oksigen yang diperoleh dan memindahkan ke dalam air, membiarkan ± 10 menit, setelah gas terkumpul uji dengan sebilah kayu berpijar.
7. Pertama, memasukkan ± 0,5 gram permanganat ke dalam tabung reaksi berpipa samping yang sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah. Kemudian menambahkan dengan hati-hati hidrogen peroksida 4,5% dan menutup tabung dengan karet penutup, dibiarkan selama sekitar 10 menit agar gas terkumpul. Lalu menguji gas yang terkumpul dengan sebilah kayu berpijar. Membandingkan volume gas oksigen yang didapat antara percobaan 6 dan 7.
b.Alur Kerja Hidrogen
1. Tujuan: Mengetahui cara pembuatan gas hidrogen
2. Tujuan: Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya
22
Kimia Anorganik II
Beberapa potong Kalsium
dimasukkan dalam cawan porselin disiram dengan air suling
diamati apa yang terjadi Timbul gelembung gas,
larutan berwarna putih keruh
diperiksa dengan kertas lakmus
Kertas lakmus merah menjadi biru
Sesendok kecil serbuk Mg
dimasukkan dalam cawan porselin yang berisi sedikit air
Larutan tidak berwarna dengan endapan putih
keabu-abuan
dipanaskan di atas nyala bunsen kecil
Timbul gelembung gas, larutan berwarna putih keruh
diperiksa larutannya dengan indikator PP
3. Tujuan: Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen 23 Kimia Anorganik II 0,02 gram serbuk Seng
dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah diisi
berturut-turut kapas kaca basah dan kapas kaca kering ditutup dengan kapas kering
dititup tabung reaksi dengan karet penutup
dipanaskan di atas nyala Bunsen dan sesekali pada kapas kaca basah
Kapas kaca basah menjadi kering,
terbentuk gas
diuji dengan nyala api gas yang keluar
4. Tujuan: Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen dan senyawanya
5. Tujuan: Mengetahui sifat senyawanya
Oksigen
6. Tujuan: Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen dengan pemanasan di laboratorium
24
Kimia Anorganik II Kalium klorat (KClO3)
dimasukkan dalam tabung reaksi setinggi 0,5 cm dari dasar tabung
ditambah sedikit serbuk batu kawi (MnO2)
ditutup dengan karet penutup (sumbat)
dihubungkan tabung dengan gelas ukur yang diletakkan terbalik
dipanaskan dengan nyala api dibiarkan 10 menit
Nyala api semakin besar, volume gas O2, dantimbul gelembung
gas
1 mL KI + sedikit larutan Amilum
dimasukkan dalam tabung reaksi
ditambah beberapa tetes larutan Hidrogen peroksida 3%
diamati perubahannya Timbul gelembung gas,
larutan berwarna ungu
dimasukkan dalam tabung reaksi yang berpipa samping dipasang selang yang dihubungkan dengan penampung
gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air ditambahkan larutan HCl 4 M secukupnya ditutup dengan karet penutup
diuji dengan nyala api Beberapa logam
Seng
Terbentuk gas dan larutan berwarna abu-abu
Nyala api semakin besar, timbul letupan, dan volume gas H2
Hidrogen dan Oksigen
7. Tujuan: Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen (tanpa pemanasan) dan mengetahui adanya gas Oksigen
ditambah sedikit serbuk batu kawi (MnO2)
ditutup dengan karet penutup (sumbat)
dihubungkan tabung dengan gelas ukur yang diletakkan terbalik
dipanaskan dengan nyala api dibiarkan 10 menit
diuji gas yang terkumpul dengan sebilah kayu berpijar
0,5 gram Permanganat
dimasukkan dalam tabung reaksi berpipa samping yang sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah
ditetesi H2O2 4,5% dengan hati-hati Timbul gelembung gas,
larutan menjadi ungu kehitaman
ditutup tabung dengan karet penutup dibiarkan 10 menit
diuji dengan sebilah kayu berpijar gas yang keluar Nyala api semakin besar dan
Hidrogen dan Oksigen
26
Kimia Anorganik II
1. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen
Kalsium: serbuk putih
Air suling: tidak berwarna Potongan Kalsium setelah disiram air suling: timbul gelembung gas, larutan berwarna putih keruh dan terdapat endapan putih Diperiksa dengan kertas lakmus biru: lakmus tetap biru; dengan kertas lakmus merah: lakmus berubah menjadi biru Reaksi: Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g) Kalsium disiram dengan air suling timbul gelembung gas H2 Larutan bersifat basa Adanya gelembung pada larutan menunjukkan adanya gas H2 Larutan besifat basa yang ditunjukkan oleh perubahan lakmus merah menjadi biru Pembuatan gas H2 dapat dilakukan dengan mereaksikan golongan IIA dengan air
2. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen
dan mengetahui sifat senyawa Serbuk Mg: putih keabu-abuan Air suling: tidak
berwarna PP: tidak berwarna Serbuk Mg setelah ditambah dengan air suling: larutan keruh (+) dan terdapat endapan putih keabu-abuan Setelah dipanaskan dia tas nyala bunsen: timbul gelembung gas dan larutan keruh (+) Setelah diperiksa dengan indikator PP: larutan berwarna merah muda Reaksi: Mg(s) + 2H2O(l) → MG(OH)2(aq) + H2(g) Setelah ditetesi PP= larutan berwarna merah muda, bersifat basa Adanya gelembung menunjukkan adanya gas H Larutan bersifat basa Pembuatan gas H dapat dilakukan dengan mereaksikan gol IIA dengan air
3. Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen
Serbuk seng = abu-abu Setelah tabung reaksi yang berisis kapas kaca basah, kapas kaca kering, serbuk Reaksi : Zn(s) + 2H2O(l) → Zn(OH)2(aq) +
Logam seng dapat memecah atau memisahkan molekul dari H sehingga dapat menghasilkan gas
Beberapa potong Kalsium
Timbul gelembung gas,
larutan berwarna putih keruh
Kertas lakmus merah
menjadi biru
dimasukkan ke dalam cawan porselin disiram dengan air suling
diamati apa yang terjadi
diperiksa dengan kertas lakmus
diperiksa lerutannya dengan indikator PP
Sesendok kecil serbuk Mg
Larutan tidak berwarna sebuah
cawan porselin yang berisi
sedikit air suling
Timbul gelembung gas,
larutan berwarna putih keruh
dimasukkan ke dalam sebuah cawan porselin yang berisi sedikit air suling
dipanaskan di atas nyala bunsen kecil
Larutan berwarna merah
muda
dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah diisi berturut-tururt kapas kaca basah dan kaaps kaca kering
ditutup dengan kapas kering
ditutup tabung reaksi dengan karet penutup
dipanaskan di atas nyala bunsen dan sesekali pada kapas kaca basah
0,2 gram serbuk seng
Hasil
Kapas kaca basah menjadi
kering, terbentuk gas
Nyala api semakin besar
diuji dengan nyala api gas yang keluar
diamasukkan dalam tabung reaksi berpipa samping
dipasang selang yang dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air ditambahkan HCl 4M secukupnya ditutup sengan karet penutup
Beberapa logam Zn
Nyala api semakin
besar, timbul letupan
Terbentuk gelembung gas,
larutan berwana ungu
diuji dengan nyala api
dimasukkan dalam tabung reaksi ditambah beberapa tetes larutan
Hidrogen peroksida 3% diamati
I ml KI + sedikit larutan amilum
Timbul gelembung gas, larutan berwarna ungu
dimasukkan dalam tabung reaksi setinggi ±0,5 cm dari dasar tabung
ditambahkan sedikit serbuk batu akwi (MnO
2)
ditutup dengan karet penutup (sumbat)
dihubungkan tabung dengan gelas ukur yang diletakkan terbalik dipanaskandi atas nyala api dibiarkan 10 menit
diuji gas yang terkumpul dengan sebilah kayu berpijar
Kalium Klorat (KclO3)
Nyala api semakin besar dan volume O2 , timbul
gelembung
dimasukkan ke dalam tabung reaksi berpipa yag sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah
ditetesi H2O2 4,5% dengan hati-hati
ditutup dengan karet penutup tabungnya
dibiarkan 10 menit
diuji dengan sebilah kayu berpijar dari gas yang terkumpul
±0,5 gram Permanganat
Timbul gelembung gas dan larutan menjadi ungu
kehitaman
Nyala api semakin besar dan didapat volume O
IX. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
1. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen
Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan, sifat, dan cara identifikasi gas hidrogen. Prosedur pertama adalah memasukkan beberapa potong kalsium yang berupa serbuk putih kedalam cawan porselin. Kemudian ditambahkan dengan air suling dan diaduk dengan spatula. Setelah potongan kalsium ditambahkan air, timbul gelembung gas, larutan berwarna putih keruh, dan terdapat endapan putih. Pada reaksi tersebut terjadi reaksi disproporsionasi karena Kalsium merupakan pereduksi yang lebih kuat daripada Hidrogen. Kalsium memiliki potensial oksidasi +2,87 sedangkan Hidrogen memiliki potensial oksidasi 0. Potensial oksidasi yang lebih besar menyebabkan Kalsium dapat mereduksi Hidrogen untuk berikatan dengan OH- membentuk C(OH)
2 dan
terbentuk gas H2. Pembuatan gas H2 dapat dilakukan
dengan mereaksikan golongan IIA dengan air. Persamaan berikut menunjukkan terbentuknya gas H2:
Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Kemudian campuran tersebut diuji dengan kertas lakmus. Kertas lakmus biru tetap menjadi biru dan lakmus merah menjadi biru. Ini menunjukkan bahwa larutan
Ca(OH)2 bersifat basa.
2. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya
Pada percobaan ini, satu sendok spatula serbuk Mg (Magnesium) yang berwarna putih keabu-abuan dimasukkan dalam cawan porselin yang berisi sedikit air suling. Setelah dicampurkan, larutan menjadi keruh (+) dan terdapat endapan putih keabu-abuan. Magnesium merupakan logam alkali tanah (golongan IIA) yang sukar larut dalam air. Campuran tersebut kemudian dipanaskan
diatas nyala bunsen kecil terdapat gelembung-gelembung gas dan larutan menjadi keruh (+). Fungsi pemanasan ini untuk menambahkan kelarutan logam magnesium dibuktikan dengan larutan menjadi keruh (+). Reaksi yang terjadi pada percobaan ini sama dengan percobaan sebelumnya yaitu terjadi reaksi disproporsionasi. Magnesium yang memiliki potensial oksidasi lebih besar daripada potensial oksidasi Hidogen. Potensial oksidasi pada Magnesium sebesar +2,73 dan potensial oksidasi pada Hidrogen sebesar 0. Potensial yang lebih besar menyebabkan Magnesium dapat mereduksi Hidrogen untuk berikatan dengan OH- membentuk Mg(OH)
2 dan terbentuk
gas H2. Persamaan dari reaksi tersebut adalah :
Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Kemudian larutan diuji dengan ditetesi indikator Phenolptalein (PP). larutan yang mulanya larutan keruh (+) menjadi berwarna merah muda. Hal ini menunjukkan bahwa larutan Mg(OH)2 bersifat basa.
3. Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen
Percobaan ini dengan memasukkan 0.02 gram serbuk seng yang berwarna abu-abu dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah terisi kapas kaca basah dan kapas kaca kering. Kemudian ditutup dengan kapas kaca kering. Seperti gambar dibawah ini :
Serbuk seng yang dimasukkan dalam kapas kaca yang berlapis-lapis bertujuan agar menghindari reaksi antara serbuk Seng dengan air karena Zn sangat reaktif. Kapas
kaca berfungsi sebagai katalis pada pelepasan Hidrogen. Fungsi kapas kaca basah adalah untuk menguapkan air karena Zn sangat reaktif sedangkan kapas kaca kering berfungsi untuk menahan uap air yang terbentuk dalam tabung reaksi agar dapat bereaksi sempurna dengan Zn. Lalu selang dimasukkan dalam tabung yang berisi serbuk seng dan kapas dan dihubungkan dalam gelas ukur terbalik 10mL yang berisi air dalam bak. Fungsi selang yang dihubungkan dengan gelas ukur terbalik yang berisi air bertujuan untuk mengetahui volume gas Hidrogen yang terbentuk. Kemudian tabung tersebut dipanaskan hanya pada bagian serbuk Seng dan sesekali pada kapas kaca basahnya. Pemanasan tersebut menyebabkan reaksi antara serbuk Zn dengan air yang menguap membentuk hidroksida dan gas H2. Proses penguapan air ini harus
dilakukan untuk mengurangi kereaktifan reaksi antara Zn dan air. Gas H2 terbentuk karena logam Seng dapat
memecah atau memisahkan molekul dari H2O.
Pembentukan gas H2 dibuktikan dengan persamaan reaksi
sebagai berikut:
Zn(s) + 2H2O(l) Zn(OH)2(aq) + H2(g)
Kemudian dari pemanasan tersebut, diuji nyala api untuk membuktikan gas yang dihasilkan yaitu gas H2. Gas
yang sudah terkumpul pada diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa gas Hidrogen bersifat mudah terbakar dapat dibuktikan dari persamaan sebagai berikut :
H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
Saat gas Hidrogen bereaksi dengan Oksigen dalam berbagai perbandingan, gas Hidrogen akan menyala bahkan dapat meledak jika disulut nyala api.
4. Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen dan senyawanya
Percobaan ini dengan memasukkan serbuk Zn yang berwarna abu-abu kedalam tabung reaksi berpipa samping. Lalu dipasang selang dan dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air. Kemudian ditambahkan HCl yang tidak berwarna dan ditutup dengan karet menyebabkan adanya gas, letupan dan larutan menjadi keruh dengan persamaan berikut :
Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)
Gas yang terbentuk dialirkan ke dalam gelas ukur yang berisi air. Gas akan mendorong air dalam gelas ukur, sehingga gas akan memenuhi gelas ukur tesebut. Pembentukan gas H2 kemudian diuji nyala api. Gas yang
terdapat dari reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa gas Hidrogen bersifat mudah terbakar dapat dibuktikan dari persamaan sebagai berikut :
H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
5. Mengetahui sifat senyawanya
Percobaan ini dengan memasukkan 1mL KI yang tidak berwarna dengan 3 tetes larutan Amilum tidak berwarna kedalam tabung reaksi. Amilum sendiri berfungsi sebagai indikator untuk menunjukkan adanya Iod. Campuran tersebut tetap menjadi larutan tidak berwarna. Kemudian ditambahkan 2 tetes Hidrogen Peroksida 3% tidak berwarna, larutan yang mulanya tidak berwarna menjadi ungu kehitaman dan timbul gelembung gas sedikit. Hal ini menunjukkan adanya Iod dengan warna ungu pada larutan. Gelembung yang timbul menunjukkan adanya gas H2. Reaksi KI dengan H2O2 menghasilkan gas H2
dan terjadi oksidasi I- menjadi I
2. Reaksi yang berlangsung
2KI(aq) + H2O2(aq) → 2KOH(aq) + I2(aq) + H2(g)
6. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen dengan pemanasan di Laboratorium
Percobaan ini dengan memasukkan Kalium Klorat (KClO3) yang berupa serbuk putih kedalam tabung reaksi.
Kemudian menambahkan serbuk batu kawi (MnO2) yang
berwarna hitam dan menghubungkan tabung dengan selang dengan gelas ukur yang diletakkan terbalik yng kemudian ditutup dengan karet (sumbat). Campuran KClO3
dengan MnO2 berupa serbuk putih dan hitam. MnO2
merupskan katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi saat pemanasan. Lalu campuran dipanaskan di atas nyala api terbentuk gelembung dan warna yang semula serbuk putih dan hitam menjadi serbuk hitam. Dengan adanya katalis MnO2 (batu kawi) dan pemanasan mempercepat
terjadinya reaksi yaitu terbentuknya gas Oksigen. Gelas ukur 100mL yang semula terisi air penuh menjadi habis tidak sampai 10 menit. Ini menunjukkan bahwa volume O2
yang dihasilkan lebih dari 100mL dengan reaksi sebagai berikut :
2KClO3(s) + MnO2(s) → KCl(aq) + MnCl2(aq) + 3O2(g)
Kemudian gas yang terbentuk diuji coba dengan nyala api. Gas yang terdapat dari reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa terbentuk gas Oksigen yang mudah terbakar.
7. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen tanpa pemanasan dan mengetahui adanya gas Oksigen
Percobaan ini dengan memasukkan 0,5gram Permanganat berupa serbuk hitam kedalam tabung reaksi berpipa yang sudah dirangkai dengan selang serta
dihubungkan dengan gelas ukur terbalik yang berisi air. Kemudian ditambahkan 8mL H2O2 4,5% tidak berwarna
yang menyebabkan timbul gelembung gas dan larutan berwarna ungu menjadi kehitaman dengan reaksi sebagai berikut :
2MnO2(s) + 5H2O2(aq) + 6H+ Mn2+(aq) + 2H2O(l) +
5O2(g)
Gas yang terbentuk adalah gas Oksigen sesuai dengan reaksi diatas. Setelah terjadi reaksi tersebut, gelas ukur yang semulanya penuh dengan air, air berkurang sebanyak 25mL. Volume tersebut adalah volume O2 yang
kemudian duji dengan nyala api. Gas O2 yang terdapat dari
reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa terbentuk gas Oksigen yang mudah terbakar. Berbeda dengan percobaan 6 yang menggunakan pemanasan, percobaan ini tidak menggunkan pemanasan. Volume O2 yang dihasilkan lebih
banyak dengan pemanasan daripada dengan tidak adanya pemanasan. Ini disebabkan karena pembuatan gas Oksigen akan berjalan lambat tanpa adanya katalis dan pemanasan.
X. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Gas hidrogen dapat dibuat secara laboratorium dengan mereaksikan logam dengan air dingin, logam dengan air melalui pemanasan, logam uap air, dan logam dengan asam. Seperti berikut:
Mereaksikan logam Ca dengan air
Mereaksikan logam Mg dengan air melalui pemanasan. Mereaksikan logam Zn dengan uap air
Mereaksikan logam Zn dengan HCl Mereaksikan KI dengan H2O2
Hal ini sesuai dengan tingkat kereaktifan logam yang digunakan. Dan reaksi ini akan membentuk gas hidrogen dan larutan basa.
2. Gas hidrogen dapat menimbulkan letupan dan menyebabkan nyala api semakin besar dengan uji coba nyala api
3. Gas oksigen dapat dibuat dengan cara mereaksikan kalium klorat dengan batu kawi pada pemanasan. Batu kawi (MnO2) bertindak sebagai katalis.
4. Gas oksigen dapat dibuat dengan cara mereaksikan permanganat dengan hidrogen peroksida
5. Pengujian gas oksigen dapat dilakukan dengan uji nyala api, nyala api akan membesar jika gas hidrogren atau gas oksigen terbentuk.
XI. Daftar Pustaka
Anonim. 2004. Hidrogen. [Serial online]. http://www. belajarkimia.com/. [ 01 November 2014].
House, James. E and House, Kthleen A. 2010. Descriptive
Inorganic Chemistry Second Edition. California:
Elsevier.
Lee, J.D. 1991. Concise Inorganic Chemistry Fourth Edition. London: Chapman and Hall.
Saito, Taro. 2009. Oksigen dan Oksida. [Serial online]. http://chem-is-try.org/. [ 01 November 2014].
Sugiyarto, Kristian H. 2004. Kimia Anorganik I. Yogyakarta: JICA UNY.
Sugiyarto, Kristian H dan Suyanti, Retno D. 2010. Kimia
Anorganik Logam. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Sutrisno. 2008. Oksigen. [Serial online]. http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/oksigen/. [ 01 November 2014].
Svehla, G. 1985. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik
Kualitaif Makro dan Semimikro Edisi Lima Bagian I. Jakarta: PT Kalman Media Pusaka.
Svehla, G. 1985. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik
Kualitaif Makro dan Semimikro Edisi Lima Bagian II. Jakarta: PT Kalman Media Pusaka.
Tim Penyusun. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik
II Unsur-Unsur Golongan Utama. Surabaya:
FMIPA Kimia.
LAMPIRAN FOTO
No. Gambar Keterangan
1. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen
Kalsium berupa serbuk berwarna putih
Serbuk Ca ditambah air suling = timbul gelembung gas, larutan
Larutan kalsium diperiksa dengan kertas
lakmus merah dan biru
Kertas lakmus biru tetap biru dan lakmus merah
berubah manjadi biru menunjukkan larutan
bersifat basa
2. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya
Serbuk Mg berupa serbuk berwarna putih
keabu-abuan
Mg = larutan keruh + dan terdapat endapan putih
keabu-abuan
Larutan Mg dipindah ke cawan porselen kemudian dipanaskan di atas nyala bunsen kecil= timbul gelembung gas
Larutan kemudian diperiksa dengan indikator PP= larutan berwarna merah muda
3. Mengidentifikasi adanya gas hidrogen
Serbuk seng berwarna abu-abu ditimbang seberat 0,0255 gram
Disusun : kapas kaca basah, kapas kaca kering:
Dilakukan uji nyala = nyala api semakin besar
4. Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen dan senyawanya
Logam Zn berupa serbuk bewarna abu-abu
Diuji nyala , api semakin membesar
Larutan KI dan amilum tidak berwarna
Larutan ditambah H2O2 =
larutan berwarna ungu kehitaman timbul sedikit
gelembung gas
6. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen dengan pemanasan di Laboratorium
KClO3 berupa serbuk
putih
\
MnO2 berupa serbuk
hitam ditimbang seberat 0,5011 gram
KClO3 ditambah MnO2 =
serbuk putih dan serbuk hitam bercampur
\
Dihubungkan tabung dengan gelas ukur
terbalik
Dipanaskan dengan nyala api
Diakukan uji nyala, nyala api semakin besar
7. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen (tanpa pemanasan) dan mengetahui adanya gas oksigen
Permanganat berupa serbuk berwarna hitam
Permanganat ditetesi H2O2 = timbul
gelembung gas dan larutan berwarna ungu
Didapatkan volume gas
Dilakukan uji nyala = nyaal api semakin besar
LAMPIRAN
JAWABAN PERTANYAAN Jawaban Pertanyaan
HIDROGEN
1. Jelaskan apa itu gas letup dan apa kegunaannya?
Jawab: Gas letup ini timbul dikarenakan adanya reaksi antara gas H2
dengan api, yang pada dasarnya gas H2 ini memang sangat reaktif
terhadap api karena bereaksi dengan dengan O2. Dan pada skala
laboratorium letupan ini digunakan untuk mengidentifikasi adanya gas H2
2. Tulislah semua reaksi yang terjadi pada percobaan Hidrogen di atas Jawab:
Percobaan 1 : Ca(s) + 2H2O Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Percobaan 2 : Mg(s) + 2H2O Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Percobaan 3 : Zn(s) + 2H2O Zn(OH)2 + H2(g)
Percobaan 4 : Zn(s) + 2HCl(l) ZnCl2 + H2(g)
Percobaan 5 : 2KI + 3H2O2 2KOH + I2(aq) + 3H2(g)
3. Mengapa hidrogen peroksida harus digunakan dalam larutan encer?
Jawab:Hidrogen peroksida adalah cairan yang hampir tak berwarna. Bersifat sangat eksplosif dan berbahaya dalam konsentrasi tinggi. Biasanya hidrogen peroksida digunakan sebagai larutan encer, tetapi larutan dalam air 90% digunakan.
OKSIGEN
1. Hitunglah volume gas oksigen bila KClO3 yang tersedia 1 gram!
Jawab:
Mol KClO3: 1/122,5 = 0,008 mol
2KClO3 + MnO2 2KCl + 3O2 + MnO2
m: 0,008 r: 0,008 0,004 0,008 0,012 0,004 s : - 0,004 0,008 0,012 0,004
V O2 = 0,012 x 22,4
2. Tulislah rumus struktur Lewis yang menunjukkan sebuah molekul O2
dengan dua elektron valensi yang tidak berpasangan!
Jawab:
3. Terangkan kejadian pada percobaan 1 dan 2! Jawab:
Percobaan pertama bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan gas oksigen dengan pemanasan. Yang pertama dilakukan adalah kalium klorat dimasukkan ke dalam tabung reaksi setinggi ±0,5 cm dari dasar tabung. Kemudian ditambahkan sedikit serbuk batu kawi MnO2 lalu ditutup dengan karet penutup sehingga serbuk putih dari
KClO3 dan serbuk hitam MnO2 bercampur. Setelah itu dihubungkan
tabung dengan gelas ukur yang dialetakkan terbalik dalam wadah berisi air melalui selang. Kemudian tabung diapanskan di atas nyala api dan dibiarkan selama 10 menit. Hasil pemanasan ini adalah timbulnya gelembung gas dan warna larutan menjadi hitam. Dilakukan uji nyala pada gas yang terkumpul dengan sebilah kayu yang membara, hasilnya nyaal api pada ujung kayu semakin besar dan didapatkan volume gas O2 sebanyak 100 ml. Reaksi yang
terjadi adalah sebagai beriku :2KClO3 + MnO2 2KCl + 3O2 +
MnO2.
Pada percobaan kedua bertujuan untuk menegtahui cara pembuatan gas oksigen tanpa pemanasan dan mengetahui adanya oksigen. Langkah pertama adalah memasukkan 0,5 gram permanganat ke dalam tabung reaksi berpipa yang sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah. Allau ditetesi dengan H2O2 4,5 % dengan hati-hati. Penambahan H2O2 4,5 %
menyebabkan timbul gelembung gas dan larutan berwarna ungu kehitaman. Kemudian tabung ditutup dengan karet penutup dibiarkan selama 10 menit kemudian diuji nyala dengan kayu berpijar dan didapatkan nyala api semakin besar serta volume yang didapat sebanyak 8 ml.
4. Tulislah persamaan reaksi pada percobaan 1 dan 2! Jawab:
- Persamaan reaksi percobaan I: 2KClO3 + MnO2 2KCl + 3O2 + MnO2 - Persamaan reaksi percobaan II:2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ 2Mn2+ +
