Nama : AULIA RIVIANTI NIM : 105122003 Kelas : CH3-UUGU
_________________________________________________________________________________
Latihan 1.
Unsur-unsur Golongan Utama 2023
1. Jelaskan mengapa unsur Hidrogen tidak hanya dapat ditempatkan pada golongan 1, namun juga dapat ditempatkan pada golongan 14 dan 17.
a. Golongan 1 (IA)
Hidrogen di golongan 1 karena punya satu elektron di lapisan terluar.
Tapi, sifat-sifat fisika dan kimia hidrogen beda dari logam di golongan 1 seperti litium, natrium, dan kalium. Hidrogen gas pada suhu standar, sementara logam di golongan 1 padatan pada suhu kamar.
b. Golongan 14 (IVA)
Ada sifat kimia hidrogen yang mirip dengan karbon dan unsur golongan 14 lainnya. Misalnya, hidrogen bisa membentuk ikatan dengan karbon dan membentuk molekul seperti metana (CH4) dan air (H2O).
c. Golongan 17 (VIIA)
Hidrogen mirip dengan unsur-unsur golongan 17 atau halogen seperti fluorin, klorin, bromin, iodin, dan astatin.
Hidrogen bisa membentuk senyawa ionik dengan nonlogam di golongan 17 seperti HF, HCl, HI, dan sebagainya.
2. Gas Hidrogen (H2) telah dikenal dan dimanfaatkan dalam bidang industri sejak abad 20.
a. Jelaskan secara singkat bagaimana cara gas Hidrogen dihasilkan secara industri (mass production).
Gas Hidrogen (H2) dihasilkan secara industri melalui beberapa metode, di antaranya:
Reforming Hidrokarbon: Proses ini melibatkan reaksi antara hidrokarbon (seperti metana) dan uap air dalam suhu tinggi dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis untuk menghasilkan H2 dan karbon dioksida (CO2).
Elektrolisis Air: Proses ini menggunakan listrik untuk memecah molekul air (H2O) menjadi H2 dan oksigen (O2). Meskipun metode ini bersih karena tidak menghasilkan emisi CO2 jika listriknya berasal dari sumber terbarukan, namun membutuhkan energi listrik yang signifikan.
Gasifikasi Biomassa: Proses ini melibatkan pemanasan bahan organik seperti biomassa atau batubara dalam lingkungan dengan oksigen terbatas untuk menghasilkan gas yang mengandung H2.
National Renewable Energy Laboratory. (2019). Hydrogen Production.
https://www.nrel.gov/hydrogen/production.html
b. Apa kekurangan dari gas Hidrogen, hingga saat ini belum digunakan secara massif sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor atau bahan bakar diindustri- industri manufactur lainnya.
Kekurangan utama dari gas Hidrogen sebagai bahan bakar adalah:
Proses Produksi: Produksi gas Hidrogen memerlukan energi tambahan, dan jika energi ini berasal dari bahan bakar fosil, maka emisi karbon terkait dapat membatalkan manfaatnya sebagai bahan bakar bersih.
Penyimpanan dan Transportasi: H2 memiliki densitas energi yang rendah dan mudah bocor melalui material. Oleh karena itu, penyimpanan dan transportasi H2 memerlukan teknologi khusus yang memakan biaya.
Infrastruktur: Untuk menggunakan H2 sebagai bahan bakar, diperlukan infrastruktur khusus untuk produksi, penyimpanan, dan distribusi H2. Ini membutuhkan investasi besar dan waktu untuk mengembangkan.
U.S. Department of Energy. (2020). Hydrogen Production.
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production
c. Apa kelebihan yang diperoleh jika menggunakan gas hidrogen sebagai sumber energi.
Contoh sebagai bahan bakar.
Kelebihan penggunaan gas Hidrogen sebagai sumber energi meliputi:
Emisi Nol: Saat digunakan dalam sel bahan bakar, Hidrogen menghasilkan air sebagai satu-satunya produk sampingan, sehingga tidak ada emisi gas rumah kaca atau polutan udara.
Efisiensi Tinggi: Sel bahan bakar dapat mencapai efisiensi yang tinggi dalam mengubah energi kimia H2 menjadi listrik, lebih tinggi daripada mesin pembakaran internal tradisional.
Fleksibilitas: H2 dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk kendaraan bermotor, penyimpanan energi, dan sebagai bahan baku dalam industri kimia.
Potensi Terbarukan: Jika H2 diproduksi menggunakan energi terbarukan dalam proses elektrolisis, ini dapat menjadi sumber energi bersih dan berkelanjutan.
International Energy Agency. (2020). The Future of Hydrogen.
https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen d. Sebutkan kegunakan gas Hidrogen dalam industry kimia.
Gas Hidrogen digunakan dalam industri kimia sebagai bahan baku untuk produksi amonia (NH3), metanol (CH3OH), dan beberapa senyawa kimia lainnya. Selain itu, H2 juga digunakan dalam proses penghilangan sulfur dari minyak mentah dalam industri minyak dan gas.
International Energy Agency. (2020). The Future of Hydrogen.
https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
3. Salah satu interaksi antar molekul yang terkuat adalah ikatan hydrogen.
a. Jelaskan definisi ikatan hydrogen.
Ikatan hydrogen seperti tali atau hubungan khusus antar atom dalam molekul. Ini terjadi ketika atom hidrogen dalam molekul menarik atom lain dalam molekul lain, seperti oksigen atau nitrogen. Hal ini terjadi karena atom hidrogen memiliki sedikit muatan listrik yang membuatnya menarik atom lain.
b. Dalam campuran beberapa pelarut berikut manakah yang akan menghasilkan interaksi ikatan hidrogen.
i. Dietil-eter (Et2O) dengan tetrahydrofuran (THF)
Dietil-eter (Et2O) dengan tetrahydrofuran (THF): Di sini, tidak ada ikatan hydrogen karena keduanya tidak memiliki atom hidrogen yang terhubung langsung dengan oksigen atau nitrogen.
ii. Gas oksigen (O2) dengan air (H2O)
Gas oksigen (O2) dengan air (H2O): Di sini, ada ikatan hydrogen karena atom hidrogen dari molekul air bisa membuat ikatan hydrogen dengan atom oksigen dari molekul oksigen.
iii. Etanol (EtOH) dengan air (H2O)
Dietil-eter (Et2O) dengan tetrahydrofuran (THF): Di sini, tidak ada ikatan hydrogen karena keduanya tidak memiliki atom hidrogen yang terhubung langsung dengan oksigen atau nitrogen.
iv. Etilamina(EtNH2) dengan dietil-eter(Et2O)
Etilamina (EtNH2) dengan dietil-eter (Et2O): Tidak ada ikatan hydrogen di sini karena keduanya tidak memiliki atom hidrogen yang terhubung langsung dengan oksigen atau nitrogen.
Jadi, campuran yang menghasilkan interaksi ikatan hydrogen adalah ii. Gas oksigen (O2) dengan air (H2O) dan iii. Etanol (EtOH) dengan air (H2O).
4. Pada gambar diatas menunjukkan Kecenderungan titik didih dari senyawa-senyawa hidrida dari mulai golongan 14 hingga hingga golongan 17.
a. Mengapa senyawa hidrida golongan 14 periode 2 nilai titik didihnya paling rendah dibandingkan nilai titik didih senyawa hidrida dari golongan 14 lainnya.
Senyawa hidrida golongan 14 periode 2 punya titik didih paling rendah karena ikatan antara atom hidrogen dan unsur golongan 14 periode 2 (seperti karbon dan silikon) tidak terlalu kuat. Alasannya, atom-atom ini tidak punya muatan yang besar yang bisa membuat ikatan hidrogen jadi kuat. Selain itu, atom-atomnya juga lebih kecil, jadi pengaruh gaya London (dispersi) yang mempengaruhi cara molekul saling berinteraksi juga lebih kecil.
b. Mengapa senyawa hidrida golongan 15, 16 pada periode 2, nilai titik didihnya paling tinggi dibandingkan nilai titik didih senyawa hidrida dari golongan yang sama.
Senyawa hidrida golongan 15 dan 16 pada periode 2 punya titik didih lebih tinggi karena unsur golongan 15 dan 16 (seperti nitrogen, fosfor, oksigen, sulfur) punya muatan yang lebih besar di atom-atomnya. Ini memungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen yang lebih kuat atau gaya London yang lebih signifikan antar molekulnya.
c. Mengapa titik titik didih HF > dari titik didih HCl dan HBr namun lebih rendah dibandingkan HI.
Titik didih HF lebih tinggi dibandingkan HCl dan HBr karena fluor (F) adalah unsur terkecil dan paling elektronegatif dalam golongan 17 (halogen). Karena itu, ikatan hidrogen antara H dan F jadi sangat kuat. Meskipun HF punya ikatan hidrogen yang kuat, jumlah atomnya lebih sedikit daripada HCl, HBr, atau HI. Akibatnya, gaya London yang lebih lemah membuat titik didihnya tetap lebih rendah daripada HI. HI punya titik didih tertinggi karena iodin (I) adalah unsur terberat dan punya elektronegativitas yang paling rendah dalam golongan 17. Gaya London yang dominan di antara molekul HI juga lebih kuat dibandingkan senyawa hidrida halogen lainnya.
