Internazionale Milano: Juni 2012

Sabtu, 23 Juni 2012

Elektrokimia

Elektrokimia adalah reaksi redoks yang bersangkut paut dengan listrik.
Reaksi elektrokimia dibagi menjadi 2, yaitu:

Sel galvani/sel volta adalah reaksi redoks yang menghasilkan listrik. Contohnya baterai.
Sel elektrolisis adalah listrik yang mengakibatkan reaksi redoks. Contohnya adalah pemurnian logam dan pelapisan logam.

Sel galvani/sel volta

Pada gambar di atas, logam Zn akan mengalami oksidasi, sedangkan logam Cu akan mengalami reduksi. Reaksi kimianya adalah:

Zn → Zn²⁺ + 2 e, E⁰ = 0,76 volt

Cu²⁺ + 2 e → Cu, E⁰ = 0,34 volt

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, E_sel = 1,1 Volt.

Fungsi dari jembatan garam adalah untuk menetralkan kelebihan anion dan kation pada larutan dan untuk menutup rangkaian sehingga reaksi dapat berlangsung terus-menerus.

Notasi sel

Untuk sel volta, penulisannya adalah: anoda || katoda atau zat yang teroksidasi || zat yang tereduksi
Seperti pada contoh diatas, berarti notasi selnya adalah:

Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu, E_sel= 1,1 volt

Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis adalah arus listrik yang menimbulkan reaksi redoks.
Pada sel elektrolisis, katoda akan tereduksi dan anoda yang akan teroksidasi.
Pada katoda, terdapat 2 kemungkinan zat yang ada, yaitu:

kation (K⁺) atau
air (H₂0) (bisa ada atau tidak ada tergantung dari apa yang disebutkan, cairan atau lelehan.)

Pada anoda, terdapat 3 kemungkinan zat yang ada, yaitu:

anion (A^-) atau
air (H₂0) (bisa ada atau tidak ada tergantung dari apa yang disebutkan, cairan atau lelehan.)
elektroda, elektroda ada 2 macam, inert (tidak mudah bereaksi, ada 3 macam zat yaitu platina (Pt), emas (Aurum/Au), dan karbon (C)) dan tak inert (mudah bereaksi, zat lainnya selain Pt, C, dan Au).

Ada berbagai macam reaksi pada sel elektrolisis, yaitu:

Reaksi yang terjadi pada katoda
- Jika kation merupakan logam golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), IIA (Be, Mg, Cr, Sr, Ba, Ra), Al, dan Mn, maka reaksi yang terjadi adalah 2 H₂0 + 2 e → H₂ + 2 OH-
- Jika kationnya berupa H⁺, maka reaksinya 2H⁺ + 2 e → H₂
- Jika kation berupa logam lain, maka reaksinya (nama logam)^x+ + xe → (nama logam)

Reaksi yang terjadi pada anoda
- Jika elektroda inert (Pt, C, dan Au), ada 3 macam reaksi:
  - Jika anionnya sisa asam oksi (misalnya NO₃^-, SO₄^2-), maka reaksinya 2 H₂0 → 4H⁺ + O₂ + 4 e
  - Jika anionnya OH^-, maka reaksinya 4 OH^- → 2H₂0 + O₂ + 4 e
  - Jika anionnya berupa halida (F^-, Cl^-, Br^-), maka reaksinya adalah 2 X(halida) → X (halida)₂ + 2 e

- Jika elektroda tak inert (selain 3 macam di atas), maka reaksinya L^x+ + xe

Rabu, 06 Juni 2012

Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa yang mengandung gugus fungsi keton atau aldehid, dan gugus hidroksi.
Ditinjau dari gugus fungsi yang diikat:
1. Aldosa: karbohidrat yang mengikat gugus aldehid. Contoh: glukosa, galaktosa, ribosa
2. Ketosa: karbohdrat yang mengikat gugus keton. Contoh: fruktosa
Ditinjau dari hasil hidrolisisnya:
1. Monosakarida: karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul-molekul karbohidrat yang lebih sederhana lagi. Misalnya: glukosa, fruktosa, ribosa, galaktosa
2. Disakarida: karbohidrat yang terbentuk dari kondensasi 2 molekul monosakarida. Misalnya: sukrosa (gula tebu), laktosa (gula susu), dan maltosa (gula pati)
3. Oligosakarida: karbohidrat yang jika dihidrolisis akan terurai menghasilkan 3 – 10 monosakarida, misalnya dekstrin dan maltopentosa
4. Polisakarida: karbohirdat yang terbentuk dari banyak molekul monosakarida. Misalnya pati (amilum), selulosa, dan glikogen.
Beberapa monosakarida penting sebagai berikut.
1. Glukosa
Glukosa dapat diperoleh dari hidrolisis sukrosa (gula tebu) atau pati (amilum). Di alam glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun serta mempunyai sifat:
- Memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan (+52.70)
- Dapat mereduksi larutan fehling dan membuat larutan merah bata
- Dapat difermentasi menghasilkan alkohol (etanol) dengan reaksi sebagai berikut:
C6H12O6 ==> 2C2H5OH + 2CO2
- Dapat mengalami mutarotasi
2. Fruktosa
Fruktosa adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada gula tebu atau sukrosa. Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksi seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dhidroksi-benzena) dalam asam clorida. Disebut juga sebagai gula buah, dperoleh dari hdrolisis sukrosa; dan mempunyai sifat:
- Memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri (-92.40C)
- Dapat mereuksi larutan fehling dan membentuk endapan merah bata
- Dapat difermentasi
3. Galaktosa
Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan. Pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan dalam keadaan panas galaktosa menghasilkan asam musat yang kurang larut dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi glukosa. Dapat diperoleh dari hidrolisis gula susu (laktosa), dan mempunyai sifat:
- Dapat mereduksi larutan fehling membentuk endapan merah bata
- Tidak dapat difermentasi
Beberapa disakarida penting sebagai berikut.
1. Laktosa
Laktosa memiliki gugus karbonil yang berpotensi bebas pada residu glukosa. Laktosa adalah disakarida pereduksi. Selama proses pencernaan, laktosa mengalami proses hidrolisis enzimatik oleh laktase dari sel-sel mukosa usus.
Beberapa sifat lakotsa:
- Hidrolisis laktosa menghasilkan molekul glukosa dan galaktosa
- Hanya terdapat pada binatang mamalia dan manusia
- Dapat dperoleh dari hasil samping pembuatan keju
- Bereaksi positif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens
2. Maltosa
Beberapa sifat maltosa:
- Hidrolisis maltosa menghasilkan 2 molekul glukosa
- Digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk beragi (malted milk)
- Bereaksi positif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens
3. Sukrosa
Sukrosa atau gula tebu adalah disakarida dari glukosa dan fruktosa. Sukrosa dibentuk oleh banyak tanaman tetapi tidak terdapat pada hewan tingkat tinggi. Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis adalah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekular. Sukrosa bereaks negatif terhadap pereaksi fehling, benedict, dan tollens.
Beberapa polisakarida penting.
1. Selulosa
- Merupakan komponen utama penyusun serat dinding sel tumbuhan
- Polimer dari glukosa
- Hirolisis lengkap dengan katalis asam dan enzim akan menghasilkan glukosa
2. Pati atau amilum
- Polimer dari glukosa
- Apabila dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi amilosa dan amilopektin
- Amilopektin merupakan polimer yang lebih besar dari amilosa
- Hirdolisis parsial akan menghasilkan amilosa
- Hidrolisis lengkap akan menghasilkan glukosa
3. Glikogen
- Hidrolisis glikogen akan menghasilkan glukosa
- Dalam sistem hewan, glikogen digunakan sebagai cadangan makanan (glukosa)
4. Kitin
- Bangungan utama dari hewan beraki banyak seperti kepiting
- Merupakan polimer dari glukosamina
- Hidrolisis akan menghasilkan 2-amino-2-deoksi-glukosa
Analisa kualiatif karbohidrat.
1. Uji Molisch
- Prinsip reaksi ini adalah dehidrasi senyawa karbohidrat oleh asam sulfat pekat.
- Dehidrasi heksosa menghasilkan senyawa hidroksi metil furfural, sedangkan dehidrasi pentosa menghasilkan senyawa fulfural.
- Uji positif jika timbul cincin merah ungu yang merupakan kondensasi antara furfural atau hidroksimetil furfural dengan alpha-naftol dalam pereaksi molish.
2. Uji Seliwanoff
- merupakan uji spesifik untuk karbohidrat yang mengandung gugus keton atau disebut juga ketosa
- Jika dipanaskan karbohidrat yang mengandung gugus keton akan menghasikan warna merah pada larutannya.
3. Uji Benedict
- merupakan uji umum untuk karbohidrat yang memiliki gugus aldehid atau keton bebas
- Uji benedict berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+ oleh gugus aldehid atau keton bebas dalam suasana alkalis
- biasanya ditambahkan zat pengompleks seperti sitrat atau tatrat untuk mencegah terjadinya pengendapan CuCO3
- uji positif ditandai dengan terbentuknya larutan hijau, merah, orange atau merah bata serta adanya endapan.
4. Uji Barfoed
- Digunakan untuk menunjukkan adanya monosakarida dalam sampel
- Uji positif ditunjukkan dengan terbentuknya endapan merah orange
5. Uji Iodin
- Digunakan untuk menunjukkan adanya polisakarida
- Amilum dengan iodine dapat membentuk kompleks biru
- Amilopektin dengan iodin akan memberi warna merah ungu
- sedangkan dengan glikogen dan dekstrin akan membentuk warna merah coklat
6. Uji Fehling
- Digunakan untuk menunjukkan adanya karbohidrat pereduksi (monosakarida, laktosa, maltosa, dll)
- Uji positif ditandai dengan warna merah bata

Redoks

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Perubahan tertunda ditampilkan di halaman ini

Belum Diperiksa

Langsung ke: navigasi, cari

Ilustrasi sebuah reaksi redoks

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.
Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH₄), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.
Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

Reduksi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
Oksidasi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).
Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.

Dua bagian dalam sebuah reaksi redoks

Besi berkarat

Pembakaran terdiri dari reaksi redoks yang melibatkan radikal bebas

Daftar isi

Oksidator dan reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H₂O₂, MnO₄⁻, CrO₃, Cr₂O₇²⁻, OsO₄) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH₄ dan LiAlH₄), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik^[1]^[2], terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas hidrogen (H₂) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon.
Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

Contoh reaksi redoks

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:

$\mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} \longrightarrow 2\mathrm {HF}$

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi

$\mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2\mathrm{H}^{+} + 2e^-$

dan reaksi reduksi

$\mathrm{F}_{2} + 2e^- \longrightarrow 2\mathrm{F}^{-}$

Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.
Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.
Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

$\frac{\begin{array}{rcl} \mathrm{H}_{2} & \longrightarrow & 2\mathrm{H}^{+} + 2e^{-}\\ \mathrm{F}_{2} + 2e^{-} & \longrightarrow & 2\mathrm{F}^{-} \end{array}}{\begin{array}{rcl} \mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2} & \longrightarrow & 2\mathrm{H}^{+} + 2\mathrm{F}^{-} \end{array}}$

Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:

$\mathrm{H}_{2} + \mathrm{F}_{2}\, \ \longrightarrow \ 2\mathrm{H}^{+} + 2\mathrm{F}^{-}\ \longrightarrow \ 2\mathrm{HF}$

Reaksi penggantian

Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.
Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:

$\mathrm{Fe} + \mathrm{CuSO}_{4} \longrightarrow \mathrm{FeSO}_{4} + \mathrm{Cu}$

Persamaan ion dari reaksi ini adalah:

$\mathrm{Fe} + \mathrm{Cu}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + \mathrm{Cu}$

Terlihat bahwa besi teroksidasi:

$\mathrm{Fe} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + 2{e}^{-}$

dan tembaga tereduksi:

$\mathrm{Cu}^{2+} + 2{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu}$

Contoh-contoh lainnya

Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)

$\mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{3+} + {e}^{-}$

hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:

H₂O₂ + 2 e⁻ → 2 OH⁻

Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2H₂O

denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:

2NO₃⁻ + 10e⁻ + 12 H⁺ → N₂ + 6H₂O

Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):

4Fe + 3O₂ → 2 Fe₂O₃

Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.
Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat, dan kemudian peroksida.

Reaksi redoks dalam industri

Proses utama pereduksi bijih logam untuk menghasilkan logam didiskusikan dalam artikel peleburan.
Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih.
Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia.

Reaksi redoks dalam biologi

Atas: asam askorbat (bentuk tereduksi Vitamin C)
Bawah: asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi Vitamin C)

Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan.
Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C₆H₁₂O₆) menjadi CO₂ dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD⁺ menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD⁺). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:

6 CO₂ + 6 H₂O + light energy → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD⁺), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.
Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD⁺/NADH dengan NADP⁺/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.

Siklus redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks.
Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalah herbisida parakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. ^[3]PDF (2.76 MiB)

Menyeimbangkan reaksi redoks

Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ion H⁺, ion OH^-, H₂O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.

Media asam

Pada media asam, ion H⁺ dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:

$\mbox{Reaksi tidak seimbang: }\mbox{Mn}^{2+}(aq) + \mbox{NaBiO}_3(s)\rightarrow\mbox{Bi}^{3+}(aq) + \mbox{MnO}_4^{-}(aq)\,$

$\mbox{Oksidasi: }\mbox{4H}_2\mbox{O}(l)+\mbox{Mn}^{2+}(aq)\rightarrow\mbox{MnO}_4^{-}(aq) + \mbox{8H}^{+}(aq)+\mbox{5e}^{-}\,$

$\mbox{Reduksi: }\mbox{2e}^{-}+ \mbox{6H}^{+}(aq) + \mbox{BiO}_3^{-}(s)\rightarrow\mbox{Bi}^{3+}(aq) + \mbox{3H}_2\mbox{O}(l)\,$

Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).

$\mbox{8H}_2\mbox{O}(l)+\mbox{2Mn}^{2+}(aq)\rightarrow\mbox{2MnO}_4^{-}(aq) + \mbox{16H}^{+}(aq)+\mbox{10e}^{-}\,$

$\mbox{10e}^{-}+ \mbox{30H}^{+}(aq) + \mbox{5BiO}_3^{-}(s)\rightarrow\mbox{5Bi}^{3+}(aq) + \mbox{15H}_2\mbox{O}(l)\,$

Reaksi diseimbangkan:

$\mbox{14H}^{+}(aq) + \mbox{2Mn}^{2+}(aq)+ \mbox{5NaBiO}_3(s)\rightarrow\mbox{7H}_2\mbox{O}(l) + \mbox{2MnO}_4^{-}(aq)+\mbox{5Bi}^{3+}(aq)+\mbox{5Na}^{+}(aq)\,$

Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:

$\mbox{Reaksi tidak seimbang: }\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}+\mbox{O}_{2}\rightarrow\mbox{CO}_{2}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}\,$

$\mbox{Reduksi: }\mbox{4H}^{+} + \mbox{O}_{2}+ \mbox{4e}^{-}\rightarrow\mbox{2H}_{2}\mbox{O}\,$

$\mbox{Oksidasi: }\mbox{6H}_{2}\mbox{O}+\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{20e}^{-}+\mbox{20H}^{+}\,$

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:

$\mbox{20H}^{+}+\mbox{5O}_{2}+\mbox{20e}^{-}\rightarrow\mbox{10H}_{2}\mbox{O}\,$

$\mbox{6H}_{2}\mbox{O}+\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{20e}^{-}+\mbox{20H}^{+}\,$

Persamaan diseimbangkan:

$\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}+\mbox{5O}_{2}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{4H}_{2}\mbox{O}\,$

Media basa

Pada media basa, ion OH^- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit:

$\mbox{Reaksi takseimbang: }\mbox{KMnO}_{4}+\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_3+\mbox{H}_2\mbox{O}\rightarrow\mbox{MnO}_{2}+\mbox{Na}_{2}\mbox{SO}_{4}+\mbox{KOH}\,$

$\mbox{Reduksi: }\mbox{3e}^{-}+\mbox{2H}_{2}\mbox{O}+\mbox{MnO}_{4}^{-}\rightarrow\mbox{MnO}_{2}+\mbox{4OH}^{-}\,$

$\mbox{Oksidasi: }\mbox{2OH}^{-}+\mbox{SO}^{2-}_{3}\rightarrow\mbox{SO}^{2-}_{4}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}+\mbox{2e}^{-}\,$

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:

$\mbox{6e}^{-}+\mbox{4H}_{2}\mbox{O}+\mbox{2MnO}_{4}^{-}\rightarrow\mbox{2MnO}_{2}+\mbox{8OH}^{-}\,$

$\mbox{6OH}^{-}+\mbox{3SO}^{2-}_{3}\rightarrow\mbox{3SO}^{2-}_{4}+\mbox{3H}_{2}\mbox{O}+\mbox{6e}^{-}\,$

Persamaan diseimbangkan:

$\mbox{2KMnO}_{4}+\mbox{3Na}_{2}\mbox{SO}_3+\mbox{H}_2\mbox{O}\rightarrow\mbox{2MnO}_{2}+\mbox{3Na}_{2}\mbox{SO}_{4}+\mbox{2KOH}\,$

Sifat Koligatif Larutan

Kata Kunci: Penurunan Titik Beku, Sifat Koligatif Larutan, Tekanan Osmosis, Tekanan Uap Jenuh, titik didih

Ditulis oleh Ratna dkk pada 16-04-2009

: Gambaran umum sifat koligatif

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).

Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut (Gambar 6.2), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

Penurunan tekanan uap jenuh
Kenaikan titik didih
Penurunan titik beku
Tekanan osmosis

Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga kecepatan penguapan berkurang.

: Gambaran penurunan tekanan uap

Menurut Roult :

p = p^o . X_B

keterangan:

p : tekanan uap jenuh larutan

po : tekanan uap jenuh pelarut murni

XB : fraksi mol pelarut

Karena X_A + X_B = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi :

P = P^o (1 – X_A)

P = P^o – P^o . X_A

P^o – P = P^o . X_A

Sehingga :

ΔP = p^o . XA

keterangan:

ΔP : penuruman tekanan uap jenuh pelarut

po : tekanan uap pelarut murni

XA : fraksi mol zat terlarut

Contoh :

Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air, bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air ! Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20^oC adalah 18 mmHg.

Kenaikan Titik Didih

Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:

ΔT_b = m . K_b

keterangan:

ΔT_b = kenaikan titik didih (^oC)

m = molalitas larutan

K_b = tetapan kenaikan titik didihmolal

(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat dinayatakan sebagai:

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai :

T_b = (100 + ΔT_b)^oC

Penurunan Titik Beku

Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:

ΔT_f= penurunan titik beku

m = molalitas larutan

Kf = tetapan penurunan titik beku molal

W = massa zat terlarut

Mr = massa molekul relatif zat terlarut

p = massa pelarut

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:

Tf = (O – ΔT_f)^oC

Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis) seperti ditunjukkan pada.

Menurut Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmosis = Π , maka :

π° = tekanan osmosis (atmosfir)
C   = konsentrasi larutan (M)
R   = tetapan gas universal. = 0,082 L.atm/mol K
T   = suhu mutlak (K)

: Tekanan osmosis

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis.
Larutan yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.
Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut Isotonis.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama.

Contoh :

Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur.

Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal.

Untuk larutan garam dapur: NaCl_(aq) → Na^+(aq) + Cl^-(aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal.

Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat ionisasi. Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai :

α° = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mula

Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1). Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya.

Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai :

n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya.

Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai :

Untuk Tekanan Osmosis dinyatakan sebagai :

π° = C R T [1+ α(n-1)]

Contoh :

Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari larutan5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram air ! (untuk air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86)

Jawab :

Larutan garam dapur,

Catatan:

Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap 1.