Reaksi dalam Larutan Encer (Reactions in Aqueous Solution) Abdul Wahid Surhim 2014

(1)

Reaksi dalam Larutan Encer

(Reactions in Aqueous Solution)

Abdul Wahid Surhim 2014

(2)

Sasaran Pembelajaran

• Molaritas

• Elektrolit dan non-elektrolit

• Persamaan kimia

• Menuliskan persamaan molekul, ion, dan net ion untuk

reaksi pengendapan, asam-basa, dan redoks

• Reaksi kimia dalam larutan encer:

• Pengendapan

• netralisasi asam-basa

(3)

(4)

Mengapa Reaksi Kimia Terjadi?

• Reaksi diarahkan dari reaktan menjadi produk oleh

beberapa

DRIVING FORCE

yang mendorongnya

sepanjang reaksi

• Driving force dari reaksi-reaksi

• PRESIPITASI (pengendapan)

•

Driving force = penghilangan bahan dari larutan

• Netralisasi ASAM-BASA

•

Driving force = pembentukan air

• REDUKSI-OKSIDASI

(5)

TUGAS

Cari skripsi yang terkait dengan reaksi presipitasi atau

redoks

Buat presentasinya yang menggambarkan proses yang

melibatkan reaksi tersebut

Tugas dilakukan secara kelompok (3 orang/kelompok)

Pembentukan kelompok sesuai dengan no absennya

(6)

Elekrolit dalam Larutan Encer

• ELEKTROLIT

• Terurai dalam air untuk menghasilkan larutan ion

• Ada dua macam:

• Elektrolit KUAT

• Elektrolit LEMAH

•

Membuat KESETIMBANGAN (equilibrium) antara reaksi maju dan balik

•

Dinamika proses

• NON-ELEKTROLIT

(7)

Larutan Ion

• Padatan ion jika dilarutkan kedalam air maka akan

terpisah kation dan anionnya:

MgCl

₂

(s)  Mg

2+

_{(aq) + 2Cl}

-

_(aq)

• Molaritas Mg

2+

_{= molaritas MgCl}

2

• Molaritas Cl

-

_{= 2 x molaritas MgCl}

2

• Contoh 1

: Pottasium dikromat K

₂

Cr

₂

O

₇

digunakan untuk

menyamak kulit. Sebuah termos berisi 125 mL larutan

yang diberi label 0,145 M K

₂

Cr

₂

O

₇

.

•

Berapa molaritas masing-masing ion

•

Jika ditambahkan sampel yang mengandung 0,200 mol K+ _{kedalam larutan}

(8)

Contoh 2

• BaCl

₂

adalah elektrolit kuat. Tentukan

konsentrasi ion Cl

-

_{dalam 1.25 M}

larutan encer BaCl

₂

-2 -2

Cl

M

50 .

2 soln.

L

Cl

mol

50 .

2 BaCl

mol

1 Cl

mol

2 soln.

L

BaCl

mol

25 .

1 _

_

Latihan 1. Tentukan konsentrasi molar ion-ion dalam

larutan Ca

₃

(PO

₄

)

₂

dengan konsentrasi 0.275 M.

(9)

REAKSI PRESIPITASI (PENGENDAPAN)

• Dua larutan dari senyawa ion yang

berbeda jika dicampur, kadang ada

PADATAN yang tidak terlarut yang

terpisah dari larutan tersebut

• ENDAPAN (

precipitate

) yang terbentuk

adalah ion itu sendiri:

• kation dari satu larutan dan

(10)

Reaksi Pengendapan dan Aturan Kelarutan

• KELARUTAN

– berapa banyak tiap senyawa akan terurai

dalam sejumlah pelarutan tertentu pada suhu tertentu

•

Kelarutan RENDAH – terbentuk endapan

•

Kelarutan TINGGI – tidak membentuk endapan

•

Kelarutan dapat diprediksi menggunakan prosedur baku

• Prosedur Kelarutan

•

Digunakan untuk prediksi jika endapan terbentuk dalam reaksi

•

Digunakan untuk menyiapkan dan memisahkan senyawa tertentu dengan menjalankan reaksi pengendapan

• Untuk memprediksi kejadian reaksi seperti ini, maka kita

harus tahu zat ion yang tidak larut dalam air (Figure 4.2

dan 4.3)

(11)

(12)

(13)

Contoh: Pencampuran NiCl

₂

dan NaOH

• Terbentuk ENDAPAN Ni(OH)

₂

• TIDAK terbentuk endapan

NaCl

• Contoh lain: Prediksikan apa

yang terjadi bila dua pasang

larutan ini dicampur:

•

Cu(NO₃)₂ dan (NH₄)₂SO₄

(14)

Persamaan Ion Bersih

• PERSAMAAN MOLEKUL

•

Reaktan dan produk ditulis rumus utuhnya seperti molekul

• REAKSI IONIK

•

Reaktan atau produk yang terurai sempurna dalam air (elektrolit kuat) ditunjukkan dalam ion bebas

• ION SPEKTATOR

•

Identitas jenisnya tidak penting

•

Fungsinya adalah untuk menyeimbangkan muatan

• REAKSI ION BERSIH

•

Persamaan untuk perubahan netto yang berperan selama reaksi; ion spektator tidak termasuk

(15)

Contoh 3

• Saat barium khlorida dan sodium fosfat dicampur, barium

fosfat padat dan larutan NaCl dihasilkan. Tuliskan reaksi

molekul, ionik, dan netto ionik reaksi tersebut

Molecular Eqn: 3BaCl

₂

(

aq

) + 2Na

₃

(PO

₄

)(

aq

)



Ba

₃

(PO

₄

)

₂

(

s

) + 6NaCl(

aq

)

Ionic Eqn:

3Ba

2+

₍

aq

_{) + 6Cl}

-

₍

aq

_{) + 6Na}

+

₍

aq

_{) + 2PO}

43-

(

aq

)



Ba

3

(PO

4

)

2

(

s

) + 6Na

+

(

aq

)

+ 6Cl

-

₍

aq

₎

Spectator Ions: Na

+

_and

Cl-Net Ionic Equation: 3 Ba

2+

₍

aq

_{) + 2 PO}

(16)

Contoh 4

• Tuliskan reaksi molekul, ionik, dan netto ionik

reaksi antara: Pb(NO

₃

)

₂

dan (NH

₄

)

₂

SO

₄

; SnCl

₂

dan

NaOH; NaNO

₃

dan BaCl

₂

JAWABAN

• Pertama, prediksi produk mana yang terbentuk

dengan menukarkan kation antar dua garam.

Gunakan prosedur kelarutan untuk memprediksi

jika ada produk yang tidak larut

(17)

Pb(NO

₃

)

₂

dan (NH

₄

)

₂

SO

₄

•

Molecular: Pb(NO₃)₂ (aq) + (NH₄)₂SO₄ (aq)  Pb(SO₄) (s) + 2 NH₄NO₃ (aq)

•

Ionic: Pb2+ ₍aq_{) + 2 NO} 3- (aq) + 2 NH4+ (aq) + SO42- (aq)  PbSO4 (s) + 2 NH₄+ ₍aq_{) + 2 NO} 3- (aq)

•

Spectator ions: NH₄+ _{and NO} 3

-•

Net ionic:

Pb2+ ₍aq_{) + SO}

(18)

SnCl

₂

dan NaOH

•

Molecular:

SnCl₂ (aq) + 2 NaOH(aq)  Sn(OH)₂ (s) + 2 NaCl (aq)

•

Ionic:

Sn2+ ₍aq_{) + 2 Cl}- ₍aq_{) + 2 Na}+ ₍aq_{) + 2 OH}- ₍aq₎_ _{Sn (OH)}

2 (s) + 2 Na+ ₍aq_{) + 2 Cl}- ₍aq₎

•

Spectator ions: Na+ _{and Cl}

-•

Net ionic:

Sn2+ ₍aq_{) + 2 OH}- ₍aq₎_ _Sn(OH)

(19)

NaNO

₃

dan BaCl

₂

• Molecular:

2 NaNO

₃

(

aq

) + BaCl

₂

(

aq

)



Ba(NO

₃

)

₂

(

aq

) + 2 NaCl

(

aq

)

• Ionic:

2 Na

+

₍

aq

_{) + 2 NO}

3-

(

aq

) + Ba

2+

(

aq

) + 2 Cl

-

(

aq

)



Ba

2+

(

aq

) + 2 NO

₃-

₍

aq

_{) + 2 Na}

+

₍

aq

_{) + 2 Cl}

-

₍

aq

₎

• Spectator ions: all ions are spectator ions

(20)

Contoh 5

• Jika larutan encer sodium hidroksida dan

besi (III) nitrat dicampur, terbentuk

endapan merah

1. Tuliskan persamaan ion bersihnya

2. Berapa volume 0,136 M besi (III) nitrat

yang diperlukan untuk membentuk 0,886

g endapan?

3. Berapa gram endapan terbentuk jika

50,00 ml NaOH 0,200 M dan 30,00 ml

Fe(NO

₃

)

₃

0,125 M dicampur?

(21)

Asam, Basa, dan Reaksi Netralisasi

•

Asam Arrhenius

•

Basa Arrhenius

•

Reaksi Netralisasi

(22)

Asam Arrhenius

• Terurai dalam air menghasilkan H

+

• Ion hidronium

• H

+

_{menempel ke molekul air; ditunjukkan sebagai}

H

₃

O

+

• Asam kuat – elektrolit kuat

• Asam lemah – elektrolit lemah

• Asam poliprotik – asam dengan lebih dari satu

(23)

Basa Arrhenius

• Terurai dalam air menghasilkan ion

OH

-•

Basa kuat – elektrolit kuat;

kebanyakan logam hidroksida

• Basa lemah – elektrolit lemah:

NH

₃

(

g

) + H

₂

O (

l

)



NH

₄

+

(

aq

) + OH

(24)

Asam dan Basa Kuat

(25)

Reaksi Netralisasi

•

Reaksi antara asam dan basa membentuk garam dan air

•

Garam terbentuk dari kation basa dan anion asam

•

Reaksi netto untuk asam kuat dan basa kuat

H+ ₍aq_{) + OH}- ₍aq₎_ _H 2O

•

Reaksi netto untuk asam lemah dan basa kuat

HA (aq) + OH- ₍aq₎_ _H

2O + A- (aq)

•

Reaksi netto untuk asam kuat dan basa lemah

(26)

Sifat Elektrolit Campuran

Water-soluble compound Probably strong electrolyte Strong electrolyte YES Ionic? NO Acids? YES NO Strong Acids? Weak electrolyte Weak electrolyte Probably nonelectrolyte YES NO NH3 or other molecular base? YES NO

(27)

Contoh 6

• Tentukan asam atau basa senyawa berikut ini: HBr (

aq

),

KOH, HClO

₃

, Ca(OH)

₂

, CH

₃

COOH, NH

₃

.

Jawaban:

•

HBr (aq) – menghasilkan H+ _{dalam larutan encer; asam}

•

KOH – menghasilkan OH- _{dalam larutan encer; basa}

•

HClO₃ – menghasilkan H+ _{dalam larutan encer; asam}

•

Ca(OH)₂ – menghasilkan OH- _{dalam larutan encer; basa}

•

CH₃COOH – menghasilkan H+ _{dalam larutan encer; asam}

(28)

TITRASI ASAM-BASA

•

Reaksi asam-basa biasanya digunakan untuk menentukan

konsentrasi bagian terlarut atau persentasenya dalam campuran padatan

•

Ini dilakukan dengan cara TITRASI dengan mengukur volume LARUTAN STANDAR (larutan yang sudah diketahui

konsentrasinya) yang diperlukan untuk berreaksi dengan sejumlah sampel yang sudah diukur

•

Titik penting dalam titrasi adalah apa yang disebut TITIK EKUIVALEN (jumlah reaktan secara stoikiometri yang

digabungkan)

•

Banyak reaksi yang titik ekuivalennya tidak jelas sehingga perlu INDIKATOR

(29)

Stoikiometri Larutan dan Analisis Kimia

• INDIKATOR adalah sebuah campuran yang

warnanya berubah PADA atau MENDEKATI titik

ekuivalen

• Titik saat indikator berubah warna disebut TITIK

AKHIR

• Contoh:

HC

₂

H

₃

O

₂

(aq) + OH

-

_

_C

(30)

(31)

Stoikiometri Larutan dan Analisis Kimia

Grams of substance A Moles of substance A Volume or molarity of substance A Use molar mass of A Use M=mol/L Use stoichiometric coefficients of A & B Grams of substance B Moles of substance B Volume or molarity of substance B Use molar mass of B Use M=mol/L

(32)

(33)

(34)

Latihan

•

Untuk mengukur persentase presipitasi CaCO3 dilakukan dengan

menuang larutan Na2CO3 ke dalam tabung yang berisi larutan CaCl2. Segera setelah itu, sampel dititrasi dengan larutan EDTA

(Ethylenediaminetetraacetic acid) standar (standardisasi dengan larutan CaCO3 murni) dan ternyata memiliki molaritas sebesar 0,0098 M. Larutan EDTA yang diperlukan sebanyak 8,33 ml untuk sampel sebanyak 10 ml. Setelah 10 menit berlalu, 10 ml sampel

tersebut dititrasi kembali menggunakan larutan EDTA standar yang sama dan memerlukan 4,40 ml.

•

Tulis persamaan-persamaan reaksi yang terlibat dalam reaksi presipitasi di atas

•

Berapa persentase presipitasi CaCO3 yang terjadi setelah 10 menit, jika berat molekulnya 100 g/mol

(35)

Jawaban a:

Persamaan-persamaan reaksi presipitasi

• Persamaan molekul

: Na

₂

CO

_3(aq)

+ CaCl

_2(aq)



CaCO

_3(s)

+ 2NaCl

_(aq)

• Persamaan inonik

: 2Na

+

(aq)

+ CO

32-(aq)

+ Ca

2+(aq)

+

2Cl

-(aq)



CaCO

3(s)

+ 2Na

+(aq)

+ 2Cl

-(aq)

• Ion Spektator

: Na

+

_{dan Cl}

-•

Persamaan ion bersih

: CO

₃

(36)

Jawaban b:

V-Sampel x M-Sampel = V-EDTA x M-EDTA 10 x 0,0098= 8,33 x M-EDTA

M-EDTA = 10 x 0,0098/8,33 = 1,2 x 10-2 _M M-CaCO₃ = M-EDTA = 1,2 x 10-2 _M

Pada waktu = 10 menit

10 x 0,0098= 4,40 x M-EDTA

M-EDTA = 10 x 0,0098/4,40 = 2,2 x 10-2 _M M-CaCO₃ = M-EDTA = 2,2 x 10-2 _M

(37)

Reaksi Redoks

•

Redoks

•

Reduksi -- bertambahnya satu atau lebih elektron; bilangan oksidasinya turun

•

Oksidasi – kehilangan satu atau lebih elektron; bilangan oksidasinya naik

•

Kedua proses terjadi secara simultan

•

Reaksi redoks – elektron dipindahkan dari satu zat ke zat lainnya

•

Jumlah elektron yang hilang dari zat yang teroksidasi = jumlah elektron yang bertambah dari zat yang terreduksi

•

Bilangan oksidasi – istilah yang digunakan untuk menentukan apakah atom itu netral, kaya elektron, atau miskin elektron

•

Tidak cukup dengan muatan ion

(38)

Contoh 8

• Tentukan bilangan oksidasi fosfor dalam Na

₃

PO

₄

Jawaban

• Tandai bilangan oksidasi +1 untuk Na dan -2 untuk O

• Ingat bahwa jumlah seluruh bilangan oksidasi adalah 0

• Na

₃

PO

₄

= (3 Na

+

_{) (P?) (4 O}

2

_{- )}

3(+1) + (?) + 4(-2) = 0 net charge

? = 0 - 3(+1) - 4(-2) = +5

(39)

Ketentuan dalam Reaksi Redoks (1)

1. Atom apapun dalam bentuk dasarnya memiliki keadaan

oksidasi NOL. Tanpa kecuali

2. Ion monoatomik apapun memiliki keadaan oksidasai

sama dengan muatannya. Tanpa kecuali

3. Oksigen hampir selalu memiliki keadaan oksidasi -2,

kecuali

a)

Dalam bentuk dasarnya (O₂ dan O₃) maka keadaan oksidasinya nol

b)

Ion peroksida (O₂2-_{) maka keadaan oksidasinya -1}

(40)

Ketentuan dalam Reaksi Redoks (2)

4. Hidrogen hampir selalu memiliki keadaan oksidasi +1,

kecuali

a)

Hidrogen dasar (H₂) maka keadaan oksidasinya nol

b)

Hidrida logam (seperti NaH) keadaan oksidasinya -1

5. Flour hampir selalu memiliki keadaan oksidasi -1, kecuali

a)

Flour dasar (F₂) maka keadaan oksidasinya nol

b)

Halogen yang lain biasanya keadaan oksidasinya -1

c)

Kecuali halogen dalam bentuk dasarnya yang keadaan oksidasinya nol dan campuran atau ion poliatomik yang bergabung khlor, brom, atau iod dengan flour atau oksigen

d)

Dalam keadaan seperti itu halogen (selain flour) dapat bernilai positif keadaan oksidasinya

(41)

Ketentuan dalam Reaksi Redoks (3)

6. Jumlah keadaan oksidasinya harus

sama dengan semua muatan-muatan

pada jenis tersebut

• Jumlah keadaan oksidasi pada sebuah

molekul harus sama dengan nol, dan

jumlah keadaan oksidasi ion poliatomik

(42)

Mengidentifikasi Reaksi Redoks

• Redoks terjadi secara bersamaan

•

Kapan saja atom yang hilang satu atau lebih elektron (teroksidasi), atom lainnya harus bertambah elektron tersebut (terreduksi)

• Agen Reduksi

– zat yang menyebabkan terjadinya reduksi

•

Kehilangan satu atau lebih elektron.

•

Mengalami oksidasi

•

bilangan oksidasi dari atom naik

•

Logam berfungsi sebagai agen reduksi.

• Agen Oksidasi

– zat yang menyebabkan terjadinya oksidasi.

•

Bertambahnya satu atau lebih elektron.

•

Mengalami reduksi

•

bilangan oksidasi dari atom turun

(43)

DERET AKTIVITAS REDOKS

•

Umumnya terjadi antara logam dan asam atau logam dan garam

•

Deret aktivitas adalah kemampuan suatu logam dapat berreaksi secara redoks atau tidak (lihat Tabel 4.5)

•

Logam akan dioksidasi (diurai) oleh ion logam yang terletak di bawahnya dalam deret tersebut