REAKSI KIMIA DAN KONSEP MOL
oleh:Rizky Aprilia Sudrajat(@Z16- RIZKY)
Reaksi kimia adalah reaksi perubahan dari zat pereaksi (reaktan) menjadi zat hasil reaksi (produk). Reaksi kimia terdiri dari reaksi pembakaran, pembentukan, penguraian, dan penetralan. Reaksi-reaksi tersebut dipengaruhi oleh jenis reaktan maupun produknya. Membahas masalah reaksi kimia tidak bisa lepas dari suatu persamaan.
Persamaan
tersebut menunjukkan hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk, sehingga
disebut sebagai persamaan reaksi.
Mol, yang disimbolkan dengan mol, adalah satuan jumlah
zat dalam SI. Satu mol mengandung persis 6,02214076×1023 entitas
elementer. Bilangan tersebut, yang disebut bilangan Avogadro, merupakan nilai
numerik tetap dari konstanta Avogadro NA bila dinyatakan dalam satuan mol−1.
Pendahuluan
Reaksi kimia seperti
pembakaran, fermentasi, dan reduksi dari bijih menjadi logam sudah
diketahui sejak dahulu kala. Teori-teori awal transformasi dari
material-material ini dikembangkan oleh filsuf Yunani Kuno, seperti Teori
empat elemen dari Empedocles yang menyatakan bahwa substansi apapun
itu tersusun dari 4 elemen dasar: api, air, udara, dan bumi. Pada abad
pertengahan, transformasi kimia dipelajari oleh para alkemis. Mereka
mencoba, misalnya, mengubah timbal menjadi emas, dengan
mereaksikan timbal dengan campuran tembaga-timbal dengan sulfur.
Produksi dari senyawa-senyawa kimia yang tidak terdapat
secara alami di bumi telah lama dicoba oleh para ilmuwan, seperti sintesis
dari asam sulfat dan asam nitrat oleh alkemis Jābir
ibn Hayyān. Proses ini dilakukan dengan cara memanaskan mineral-mineral sulfat
dan nitrat, seperti tembaga sulfat, alum dan kalium nitrat.
Pada abad ke-17, Johann Rudolph Glauber memproduksi asam klorida dan natrium
sulfat dengan mereaksikan asam sulfat dengan natrium
klorida. Dengan adanya pengembangan lead chamber process pada tahun 1746
dan proses Leblanc, sehingga memungkinkan adanya produksi asam sulfat
dan natrium karbonat dalam jumlah besar, maka reaksi kimia dapat
diaplikasikan dalam industri. Teknologi asam sulfat yang semakin maju akhirnya
menghasilkan proses kontak pada tahun 1880-an, dan proses Haber dikembangkan
pada tahun 1909–1910 untuk sintesis amonia.
Dari abad ke-16, sejumlah peneliti seperti Jan Baptist
van Helmont, Robert Boyle dan Isaac Newton mencoba untuk
menemukan teori-teori dari transformasi-transformasi kimia yang sudah
dieksperimenkan. Teori plogiston dicetuskan pada tahun 1667
oleh Johann Joachim Becher. Teori itu mempostulatkan adanya elemen seperti
api yang disebut "plogiston", yang terdapat dalam benda-benda yang
dapat terbakar dan dilepaskan selama pembakaran. Teori ini dibuktikan
salah pada tahun 1785 oleh Antoine Lavoisier, yang akhirnya memberikan penjelasan
yang benar tentang pembakaran.
Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac akhirnya
mengetahui bahwa karakteristik gas selalu sama. Berdasarkan hal ini dan teori
atom dari John Dalton, Joseph Proust akhrinya
mengembangkan hukum perbandingan tetap yang nantinya menjadi konsep
awal dari stoikiometri dan persamaan reaksi.
Pada bagian kimia organik, telah lama dipercaya bahwa
senyawa yang terdapat pada organisme yang hidup itu terlalu kompleks untuk bisa
didapatkan melalui sintesis kimia. Menurut konsep vitalisme, senyawa
organik dilengkapi dengan "kemampuan vital" sehingga "berbeda"
dari material-material inorganik. Tapi pada akhirnya, konsep ini pun berhasil
dipatahkan setelah Friedrich Wöhler berhasil mensintesis urea pada
tahun 1828. Kimiawan lainnya yang memiliki kontribusi terhadap ilmu kimia
organik di antaranya Alexander William Williamson dengan sintesis eter yang
dilakukannya dan Christopher Kelk Inaold yang menemukan mekanisme
dari reaksi substitusi.
Sejarah mol terkait dengan massa molekul, satuan
massa atom, bilangan Avogadro dan konsep terkait.
Tabel pertama berat atom standar (berat atom)
pertama dipublikasikan oleh John Dalton (1766–1844) pada tahun 1805,
berdasarkan sistem di mana massa atom relatif hidrogen didefinisikan
sebagai 1. Massa atom relatif ini didasarkan pada proporsi stoikiometri reaksi
kimia dan senyawa, sebuah fakta yang sangat membantu keberterimaan mereka:
tidak perlu kimiawan untuk menganut teori atom (sebuah hipotesis yang
belum terbukti saat itu) untuk membuat penggunaan tabel secara praktis. Hal ini
akan menyebabkan kebingungan antara massa atom (dipromosikan oleh para
pendukung teori atom) dan berat ekuivalen (dipromosikan oleh
lawan-lawannya dan kadang-kadang berbeda dari massa atom relatif berdasarkan
faktor bilangan bulat), yang terus berlangsung sepanjang abad kesembilan belas.
Jöns Jakob Berzelius (1779–1848) berperan penting dalam
peningkatan akurasi penentuan massa atom relatif. Dia juga merupakan kimiawan
pertama yang menggunakan oksigen sebagai standar untuk dirujuk oleh
massa atom lain. Oksigen adalah standar yang berguna, karena, tidak seperti
hidrogen, ia membentuk senyawa dengan sebagian besar unsur lainnya,
terutama logam. Sayangnya, ia memilih untuk menetapkan massa atom oksigen
sebagai 100, sebuah inovasi yang tidak populer.
Charles Frédéric Gerhardt (1816–1856), Henri Victor
Regnault (1810–1878) dan Stanislao Cannizzaro (1826–1910)
mengembangkan karya Berzelius, menyelesaikan banyak masalah senyawa
stoikiometri yang tidak diketahui, dan penggunaan massa atom yang menarik
perhatian konsensus besar pada saat Kongres Karlsruhe (1860).
Konvensi tersebut telah kembali mendefinisikan massa atom hidrogen sebagai 1,
walaupun pada tingkat presisi pengukuran pada waktu itu—ketidakpastian relatif
sekitar 1%—ini secara numerik setara dengan standar oksigen = 16. Namun
kemudahan dengan memilih oksigen sebagai standar massa atom utama menjadi
semakin nyata dengan kemajuan dalam kimia analitik dan kebutuhan akan penentuan
massa atom yang lebih akurat.
Rumusan masalah
Tujuan
Pembahasan
- Reaksi Kimia
- Persamaan reaksi
Persamaan reaksi digunakan untuk menggambarkan reaksi
kimia. Persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari
reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan. Antara produk dan reaktan
dipisahkan dengan tanda panah (→) yang menunjukkan arah dan tipe reaksi. Ujung
dari tanda panah tersebut menunjukkan reaksinya bergerak ke arah mana. Tanda
panah ganda (
),
yang mempunyai dua ujung tanda panah yang berbeda arah, digunakan pada reaksi
kesetimbangan. Persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri,
jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur
di sebelah kanan. Penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan
tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan A, B, C dan D di
diagram skema di bawah) dengan angka kecil (a, b, c dan d) di
depannya.
a A+b B⟶c C+d D
Reaksi yang lebih rumit digambarkan dengan skema reaksi,
tujuannya adalah untuk mengetahui senyawa awal atau akhir, atau juga untuk
menunjukkan fase transisi. Beberapa reaksi kimia juga bisa ditambahkan
tulisan di atas tanda panahnya; contohnya penambahan air, panas, iluminasi,
katalisasi, dsb. Juga, beberapa produk minor dapat ditempatkan di bawah tanda
panah.
Sebuah contoh reaksi organik: oksidasi keton menjadi ester dengan Asam
peroksikarboksilat
- Reaksi elementer
Reaksi elementer adalah reaksi pemecahan paling
sederhana dan hasil dari reaksi ini tidak memiliki produk sampingan. Kebanyakan
reaksi yang berhasil ditemukan saat ini adalah pengembangan dari reaksi
elementer yang munculnya secara secara paralel atau berurutan. Sebuah reaksi
elementer biasanya hanya terdiri dari beberapa molekul, biasanya hanya satu
atau dua, karena kemungkinannya kecil untuk banyak molekul bergabung bersama.
Isomerisasi azobenzena yang diinduksi oleh cahaya
(hν) atau panas (Δ)
Reaksi paling penting dalam reaksi elementer adalah reaksi
unimolekuler dan bimolekuler. Reaksi unimolekuler hanya terdiri dari satu
molekul yang terbentuk dari transformasi atau diasosiasi satu atau
beberapa molekul lain. Beberapa reaksi ini membutuhkan energi dari cahaya atau
panas. Sebuah contoh dari reaksi unimolekuler adalah isomerisasi cis–trans,
di mana sebuah senyawa bentuk cis akan berubah menjadi bentuk trans.
Dalam reaksi disosiasi, ikatan di dalam sebuah molekul
akan terpecah menjadi 2 fragmen molekul. Pemecahan ini dapat berupa homolitik ataupun heterolitik.
Dalam pemecahan homolitik, ikatan akan terpecah sehingga setiap produknya tetap
mempunyai satu elektron sehingga menjadi radikal netral. Dalam
pemecahan heterolitik, kedua elektron dari ikatan kimia akan tersisa pada salah
satu produknya, sehingga akan menghasilkan ion yang bermuatan. Reaksi
disosiasi memegang peranan penting dalam reaksi berantai, seperti
contohnya hidrogen-oksigen atau reaksi polimerisasi.
AB⟶A+B
Disoasi dari molekul AB menjadi fragmen A dan B .
Pada reaksi bimolekular, 2 molekul akan bertabreakan dan
saling bereaksi. Hasil reaksinya dinamakan sintesis kimia atau reaksi
adisi.
A+B⟶AB
Kemungkinan reaksi yang lain adalah sebagian dari sebuah
molekul berpindah ke molekul lainnya. Reaksi tipe seperti ini, contohnya adalah
reaksi redoks dan reaksi asam-basa. Pada reaksi redoks partikel yang berpindah
adalah elektron, sedangkan pada reaksi asam-basa yang berpindah adalah proton.
Reaksi seperti ini juga disebut dengan reaksi metatesis.
HA+B⟶A+HB
contohnya
NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
- Termodinamika
Reaksi kimia dapat ditentukan oleh hukum-hukum termodinamika.
Reaksi dapat terjadi dengan sendirinya apabila senyawa tersebut eksergonik
atau melepaskan energi. Energi bebas yang dihasilkan reaksi ini terdiri dari 2
besaran termodinamika yaitu entalpi dan entropi.
ΔG=ΔH−T⋅ΔS
G: energi bebas, H: entalpi, T: suhu, S: entropi, Δ:
perbedaan
Reaksi eksotermik terjadi apabila ΔH bernilai negatif
dan energi dilepaskan. Contoh reaksi eksotermik adalah presipitasi dan kristalisasi,
di mana sebuah padatan terbentuk dari gas atau cairan. Kebalikannya, dalam
reaksi endotermik, panas diambil dari lingkungan. Hal ini dapat dilakukan
dengan meningkatkan entropi sistem. Karena kenaikan entropi berbanding lurus
dengan suhunya, maka kebanyakan reaksi endotermik dilakukan pada suhu tinggi.
Kebalikannya, kebanyakan reaksi eksotermik dilakukan pada suhu yang rendah.
Perubahan temperatur kadang-kadang dapat mengubah arah reaksi, seperti
contohnya pada reaksi Boudouard:
CO2+C⇌2 CO ;ΔH=+172.45 kJ⋅mol−1
Reaksi antara karbon dioksida dan karbon untuk
membentuk karbon monoksida ini merupakan reaksi endotermik dengan
suhu di atas 800 °C dan menjadi reaksi eksotermik jika suhunya dibawah
suhu ini
Reaksi juga dapat diketahui dengan energi dalam yang
menyebabkan perubahan pada entropi, volume, dan potensial kimia.
dU = T dS - p dV + p dn
U: energi dalam, S: entropi, p: tekanan, μ: potensial kimia,
n: jumlah molekul, d: tanda yang artinya perubahan kecil.
- Pengelompokan reaksi kimia
Beragamnya reaksi-reaksi kimia dan pendekatan-pendekatan
yang dilakukan dalam mempelajarinya mengakibatkan banyaknya cara untuk
mengklasifikasikan reaksi-reaksi tersebut, yang sering kali tumpang tindih. Di
bawah ini adalah contoh-contoh klasifikasi reaksi kimia yang biasanya
digunakan.
Empat reaksi dasar
- Sintesis
Dalam reaksi kombinasi langsung atau sintesis,
dua atau lebih senyawa sederhana bergabung membentuk senyawa baru yang lebih kompleks.
Dua reaktan atau lebih yang bereaksi menghasilkan satu produk juga merupakan
salah satu cara untuk mengetahui kalau itu reaksi sintesis. Contoh dari reaksi
ini adalah gas hidrogen bergabung dengan gas oksigen yang hasilnya adalah air.
Contoh lainnya adalah gas nitrogen bergabung dengan gas
hidrogen akan membentuk amoniak, dengan persamaan reaksi:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
2. Dekomposisisi
Reaksi dekomposisi atau analisis adalah
kebalikan dari reaksi sintesis. Sebuah senyawa yang lebih kompleks akan dipecah
menjadi senyawa yang lebih sederhana. Contohnya adalah molekul air yang
dipecah menjadi gas oksigen dan gas hidrogen, dengan persamaan reaksi:
2 H2O → 2 H2 + O2
3. Penggantian tunggal
Dalam reaksi penggantian tunggal atau substitusi,
sebuah elemen tunggal menggantikan elemen tunggal lainnya di suatu senyawa.
Contohnya adalah logam natrium yang bereaksi dengan asam klorida akan
menghasilkan natrium klorida atau garam dapur, dengan persamaaan
reaksi:
2 Na(s) + 2 HCl(aq) → 2 NaCl(aq) + H2(g)
4. Penggantian ganda
Dalam reaksi penggantian ganda, dua senyawa saling
berganti ion atau ikatan untuk membentuk senyawa baru yang berbeda. Hal
ini terjadi ketika kation dan anion dari 2 senyawa yang berbeda saling
berpindah tempat, dan membentuk 2 senyawa baru. Rumus umum dari reaksi ini
adalah:
AB + CD → AD + CB
Contoh dari reaksi penggantian ganda adalah timbal(II)
nitrat bereaksi dengan kalium iodida untuk membentuk timbal(II) iodida dan
kalium nitrat, dengan persamaan reaksi:
Pb(NO3)2 + 2 KI → PbI2 + 2 KNO3
Contoh lainnya adalah natrium klorida (garam dapur) bereaksi
dengan perak nitrat membentuk natrium nitrat dan perak klorida, dengan
persamaan reaksi:
NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
2. Konsep Mol
Mol (simbol: mol; bahasa Inggris dan bahasa
Prancis: mole) adalah satuan pokok untuk besaran jumlah zat dalam Sistem
Satuan Internasional (SI). Setelah redefinisi pada tahun 2019,
definisi satuan mol, seperti yang disebutkan dalam Brosur SI edisi kesembilan,
adalah sebagai berikut.
Mol, yang disimbolkan dengan mol, adalah satuan jumlah
zat dalam SI. Satu mol mengandung persis 6,02214076×1023 entitas
elementer. Bilangan tersebut, yang disebut bilangan Avogadro, merupakan
nilai numerik tetap dari konstanta Avogadro NA bila dinyatakan
dalam satuan mol−1.
Jumlah zat, yang disimbolkan dengan n, pada suatu
sistem adalah ukuran jumlah entitas elementer tertentu. Entitas elementer
tersebut dapat berupa atom, molekul, ion, elektron,
partikel lainnya, atau sekelompok partikel tertentu.
Sebelumnya, satuan ini didefinisikan sebagai jumlah zat
kimia yang mengandung jumlah partikel representatif (saat ini disebut
entitas elementer), misalnya atom, molekul, ion, elektron,
atau foton, yang setara dengan jumlah atom dalam 12 gram karbon-12 (12C), isotop karbon dengan berat
atom standar definitif 12. Jumlah ini juga sebelumnya dinyatakan
sebagai bilangan Avogadro. Sebelum didefinisikan secara tepat dalam
redefinisi, bilangan Avogrado dianggap "mendekati" 6.022140857×1023 mol−1.
Mol banyak digunakan dalam kimia sebagai cara mudah untuk
menyatakan jumlah reaktan dan produk pada reaksi kimia. Misalnya, persamaan
reaksi 2 H2 + O2 → 2 H2O berarti bahwa 2 mol dihidrogen (H2)
dan 1 mol dioksigen (O2) bereaksi membentuk 2 mol air (H2O). Mol juga
digunakan untuk menyatakan jumlah atom, ion, atau entitas elementer lainnya
dalam sampel zat tertentu. Konsentrasi larutan umumnya dinyatakan
sebagai molaritas, yang didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut
per liter larutan.
Jumlah molekul per mol dikenal sebagai bilangan
Avogadro, dan didefinisikan sebagai massa satu mol zat, dinyatakan dalam gram,
adalah sama dengan rata-rata massa molekul relatif zat. Misalnya,
rata-rata massa molekul relatif air alami sekitar 18,015; maka
satu mol air memiliki masa sekitar 18,015 gram.
Istilah gram-molekul pernah digunakan untuk konsep
yang sama. Istilah gram-atom telah digunakan untuk konsep
terkait namun berbeda, sebut saja kuantifikasi suatu zat yang mengandung atom sebanyak
bilangan Avogadro, baik berupa molekul terisolasi maupun terpisah. Oleh karena
itu, sebagai contoh, 1 mol MgBr2 adalah 1 gram-molekul MgBr2 tetapi 3
gram-atom MgBr2.
Untuk menghormati satuan ini, beberapa kimiawan merayakan 23
Oktober, yang merujuk pada skala 1023 pada bilangan Avogadro, sebagai
"Hari Mol". Beberapa juga melakukan hal yang sama pada 6 Februari dan
2 Juni, merujuk pada 6,02 dari tetapan Avogadro.
- Definisi dan konsep terkait mol
Hingga 2011, mol didefinisikan oleh International
Bureau of Weights and Measures sebagai jumlah zat suatu sistem yang
mengandung jumlah partikel dasar (misalnya atom, molekul, ion, elektron, foton)
yang sama seperti jumlah atom dalam 0,012 kilogram karbon-12 (12C), isotop karbon dengan berat
atom standar 12.Jadi, menurut definisi ini, satu mol 12C murni
memiliki massa tepat 12 g. Dari definisi ini juga, X mol
zat sembarang akan mengandung jumlah molekul yang sama seperti X mol
zat lainnya (meskipun massanya mungkin berbeda).
Massa per mol zat disebut massa molar. Oleh
karena satuan massa atom (atomic mass unit, amu) didefinisikan
sebagai 1/12 dari massa atom 12C, maka massa molar suatu zat, diukur dalam
gram per mol, secara numerik sama dengan massa atom atau molekul rata-ratanya
yang diukur dalam amu.
Jumlah partikel dasar dalam sampel suatu zat secara teknis
disebut jumlah (kimia). Oleh karena itu, mol adalah satuan yang mudah
digunakan untuk kuantitas fisik tersebut. Seseorang dapat menentukan jumlah
kimia dari zat yang diketahui, dalam mol, dengan membagi massa sampel dengan
massa molar zat. Metode lainnya termasuk penggunaan volume molar atau
pengukuran muatan listrik.
Massa satu mol zat tidak hanya bergantung pada rumus
molekulnya, tetapi juga pada proporsi isotop masing-masing unsur yang
ada di dalamnya. Misalnya, massa satu mol kalsium-40 adalah 39.96259098 ± 0.00000022 gram,
sementara satu mol kalsium-42 adalah 41.95861801 ± 0.00000027 gram,
dan satu mol kalsium dengan campuran isotop normal adalah 40.078 ± 0.004 gram.
Oleh karena definisi gram tidak (hingga 2011) secara matematis terikat dengan satuan massa atom, jumlah NA molekul dalam satu mol (bilangan Avogadro) harus ditentukan melalui eksperimen. Nilai yang diadopsi oleh Committee on Data for Science and Technology (CODATA) pada tahun 2010 adalah NA = 6.02214129×1023 ± 0.00000027×1023. Pada tahun 2011 pengukuran dilakukan ulang menjadi 6.02214078×1023 ± 0.00000018×1023. Jumlah mol suatu sampel adalah massa sampel dibagi dengan massa molar bahan.
Kesimpulan
Soal!!!
2. Identifikasi logam yang paling reaktif dan paling tidak reaktif: Al, K, Ca, Au.
Logam paling reaktif: K (kalium), Logam paling
tidak reaktif: Au (emas).
Jawaban!!!
2. Logam paling reaktif: K (kalium), Logam paling tidak reaktif: Au (emas).
artikel nya bagus dan materinya mudah dipahami
BalasHapus