PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian V

PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian V

SKL-8

Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.

Konsep 2

Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu.

5. Unsur-unsur perioda 3 SPU: Na Mg Al Si P S Cl Ar

Dari kiri ke kanan kofigurasi elektron valensinya,

Na 3s1;

Mg 3s2;

Al 3s2 3px1;

Si 3s2 3px1 3py1;

P 3s2 3px1 3py1 3pz1;

S 3s2 3px2 3py1 3pz1;

Cl 3s2 3px2 3py2 3pz1;

Ar 3s2 3px2 3py2 3pz2.

Dari konfigurasi elektron di atas, dapat disimpulkan bahwa energi ionisasi pertama, yaitu energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah, dari Na ke Mg naik, namun Al turun, karena elektron pada 3px1 lebih mudah lepas daripada ns2. Dari Al menuju Si dan P naik, kemudian turun pada S, karena elektron pada P setengah penuh sehingga lebih stabil dari S. Setelah S terus naik menuju Cl dan Ar. Ar tertinggi karena orbitalnya terisi penuh. Jadi energi ionisasi pertama dari kiri ke kanan dalam perioda cenderung naik yang berarti bahwa unsur-unsur tsb. makin sulit melepas elektron. Oleh karena itu, daya reduksi terkuat adalah Na.

Akibat dari sifat di atas, maka klor yang energi ionisasinya relatif besar, sedangkan jumlah elektron valensinya 7, maka untuk mencapai kestabilan, lebih mudah menangkap 1 elektron menjadi oktet sehingga isoelektronik dengan gas mulia terdekat, Ar. Mengingat keelektronegatifannya relatif besar, maka klor cenderung membentuk anion klorida, Cl-. Dapat disimpulkan bahwa dalam perioda 3, daya oksidasi terkuat adalah klor.

Melihat strukturnya, Na Mg Al adalah kristal logam, Si kristal kovalen, sedang P4 S8 Cl2 Ar memiliki struktur molekul sederhana. Akibatnya, titik leleh dan titik didih unsur-unsur ini naik dari Na hingga Si, turun dengan drastis ke P4. P4 s.d. Ar titik leleh dan titik didih relatif rendah. Maka pada suhu kamar, Na s.d. S8 padat, namun P4 dan S8 mudah meleleh dan Cl2 serta Ar berupa gas.

Na s.d. Al logam, namun Al amfoter; Si s.d. Ar non logam, dan Si bersifat semi logam. Amfoter artinya dapat bereaksi dengan asam kuat maupun basa kuat. Sedang semi logam karena memiliki sifat semi konduktor baik hantaran kalor maupun listrik.

Reaksi dengan gas oksigen membentuk Na2O MgO oksida basa; Al2O3 amfoter; SiO2, P2O3 P2O5, SO2 SO3, Cl2O s.d. Cl2O7 oksida asam. Oksida basa dalam air membentuk basa, NaOH basa kuat; Mg(OH)2 basa lemah; oksida asam membentuk asam, kecuali SiO2 sukar larut dalam air; H3PO3 dan H3PO4 asam lemah; H2SO3 asam lemah, H2SO4 asam kuat; HClO s.d. HClO4, HClO4 asam kuat.

Mengapa NaOH sifat basanya lebih kuat dibanding Mg(OH)2? Jari-jari Na lebih besar, daya tariknya terhadap O lebih lemah, sehingga ikatan O-H lebih kuat, derajat ionisasi menjadi Na+ dan OH- lebih besar.

Mana yang lebih kuat sifat asamnya, H2SO4 atau HClO4? Perhatikan jari-jari atom S dan Cl sebagai atom pusat. Cl jari-jarinya lebih kecil, sehingga ikatan Cl - O lebih kuat, akibatnya ikatan O - H lebih lemah, derajat ionisasi lebih besar. Oleh karena itu asam HClO4 lebih kuat.

Sifat keamfoteran Al terjadi pada logam, oksida, dan hidroksidanya.

2Al(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 3H2(g)

2Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) --> 2NaAlO2(aq) + 3H2(g)

Al2O3(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 3H2O(l)

Al2O3(s) + 2NaOH(aq) --> 2NaALO2(aq) + H2O(l)

2Al(OH)3(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 6H2O(l)

Al(OH)3(s) + NaOH(aq) --> NaAlO2(aq) + 2H2O(l)

P4 memiliki 2 alotrop (struktur berbeda) yaitu merah dan putih; S8 juga 2, rombis dan monoklin. Molekul S8 stabil, maka dapat terdapat bebas di alam disamping sebagai sulfida dan sulfat. Fosfor untuk pupuk fosfat, dicampur dengan pupuk lain menjadi pupuk majemuk NPK. Sulfur banyak digunakan untuk penawar racun dan sabun.

PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian IV

SKL-8

Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya

Konsep 2

Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu

4. Logam alkali tanah: Be Mg Ca Sr Ba

Logam-logam ini kurang reaktif dibanding alkali, karena elektron valensinya ns2 (golongan IIA) sedang alkali ns1 (golongan IA). Jari-jari atom IIA lebih kecil, maka energi ionisasinya lebih besar dibanding IA. Sifat logamnya bervariasi, Be logam amfoter, Mg membentuk basa lemah, Ca Sr Ba membentuk basa kuat, walaupun lebih kuat alkali. Jari-jari atom dari Be s.d. Ba makin besar, energi ionisasinya makin kecil, maka Ba paling mudah bereaksi. Reaksi dengan oksigen yang berlebih dapat membentuk peroksida.

2 Ba(s) + O2(g) --> 2 BaO(s)

Ba(s) + O2(g) --> BaO2(s)

Oksidanya di udara bereaksi dengan CO2(g) membentuk karbonat dan dalam air menjadi larutan basa.

BaO(s) + CO2(g) --> BaCO3(s)

BaO(s) + H2O(l) --> Ba(OH)2(aq)

Seperti halnya logam alkali, alkali tanah dapat bereaksi dengan air membentuk basa. Be paling sulit bereaksi, Mg dapat bereaksi dengan air panas, Ba paling mudah bereaksi. Telah disinggung di atas bahwa basa alkali tanah sifatnya bervariasi. Kelarutannya dalam air, Be(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar larut, Ba(OH)2 paling mudah larut.

Ba(s) + H2O(l) --> Ba(OH)2(aq) + H2(g)

Sifat keamfoteran Be(OH)2.

Be(OH)2(s) + HCl(aq) --> BeCl2(aq) + H2O(l)

Be(OH)2(s) + 2 NaOH(aq) --> Na2BeO2(aq) + 2 H2O(l)

Bereaksi dengan H2(g) membentuk hidrida dan dengan nitrogen membentuk nitrida. Sebenarnya N2(g) ikatannya sangat kuat, namun jika Mg dibakar di udara membentuk oksida dengan melepas energi sangat besar yang mampu memutuskan ikatan N2. Mg3N2 yang terbentuk dalam air menjadi Mg(OH)2 dan NH3(g).

Ba(s) + H2(g) --> BaH2(s)

Mg(s) + O2(g) --> MgO(s) + energi (cahaya berkilau)

Mg(s) + N2(g) --> Mg3N2(s)

Mg3N2(s) + H2O(l) --> Mg(OH)2(s) + NH3(g)

Dengan unsur non logam dapat bereaksi membentuk garam, namun lebih lambat dibanding logam alkali.

Ba(s) + Cl2(g) --> BaCl2(s)

Senyawa garamnya banyak yang sukar larut, yang penting diantaranya garam-garam karbonat, sulfat, oksalat, dan kromat.

Pada analisis kualitatif, yaitu uji kation didasarkan pada reaksi pengendapan. Uji Mg2+(aq) dengan NaOH(aq); Ca2+(aq) dengan C2O42-(aq); Sr2+(aq) dengan CO32-(aq); dan Ba2+(aq) dengan SO42-(aq) dan CrO42-(aq). Semua membentuk endapan putih, kecuali BaCrO4(s) kuning.

Mg2+(aq) + OH-(aq) --> Mg(OH)2(s)

Ca2+(aq) + C2O42-(aq) --> CaC2O4(s)

Sr2+(aq) + CO32-(aq) --> SrCO3(s)

Ba2+(aq) +SO42-(aq) --> BaSO4(s)

Ba2+(aq) + CrO42-(aq) --> BaCrO4(s)

Pada uji nyala kationnya, Be dan Mg panjang gelombang spektrumnya jatuh pada sinar tak tampak, maka nyalanya tidak berwarna, sedang Ca dan Sr merah, Ba hijau.

Ion-ion Mg2+(aq) dan Ca2+(aq) banyak terkandung dalam air sadah. Anion HCO3-(aq) terdapat dalam air sadah sementara sedang sadah tetap mengandung anion Cl-(aq) dan SO42-(aq). Air sadah meliputi air sumur, air sungai, dan air kali. Jika air ini digunakan untuk mencuci pakaian atau digunakan untuk industri, akan merugikan, karena menimbulkan endapan yang akan mengotori pakaian dan menyumbat pipa-pipa pabrik. Untuk melunakkan sadah sementara, air ybs. dapat dipanaskan saja atau sumurnya dimasuki gamping.

Ca(HCO3)2(aq) --> CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

CaO(s) + H2O(l) --> Ca(OH)2(aq)

Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) --> 2CaCO3(s) + 2H2O(l)

Sadah tetap dapat menggunakan soda, Na2CO3.

CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) --> CaCO3(s) + 2 NaCl(aq)

 

PENJELASAN SKL-8 KIMIA SMA/MA 2010 Bagian III

SKL-8

Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.

Konsep 2

Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu

3. Logam alkali: Li Na K Rb Cs Fr

Konfigurasi elektron valensinya ns1; jadi dalam bereaksi hanya melepas 1 elektron. Energi ionisasinya relatif kecil. Karena itu merupakan reduktor kuat. Logam yang tergolong penting adalah Li Na dan K. K sifat reduktornya terkuat. Logam-logam ini dinamakan alkali yang berarti basa kuat, karena logam itu pembentuk basa kuat, lebih kuat dibanding logam alkali tanah. Logam-logam ini lunak, mudah diiris dengan pisau, kalium terlunak. Sangat aktif, mudah teroksidasi oleh gas oksigen di udara dan air; reaksinya eksoterm. Oleh karena itu tidak dapat disimpan begitu saja, atau langsung dimasukkan ke dalam botol kaca. Penyimpanannya dalam minyak tanah, yang mengandung sedikit oksigen terlarut sedang air tidak bercampur dengan minyak.

Reaksi logam alkali dengan oksigen sbb.

4 Na(s) + O2(g) --> 2 Na2O(s)

Oksida tersebut terus akan bereaksi dengan CO2 di udara membentuk karbonat.

Na2O(s) + CO2(g) --> Na2CO3(s)

Dalam oksigen berlebihan, logam alkali membentuk senyawa peroksida, yaitu senyawa oksida yang kelebihan oksigen.

2 Na(s) + O2(g) --> Na2O2(s)

Kalium memiliki kereaktifan lebih besar, sehingga dengan oksigen berlebihan, selain membentuk peroksida juga dapat membentuk superoksida, KO2.

2 K(s) + O2(g) --> K2O2(s)

K(s) + O2(g) --> KO2(s)

Alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida.

2 Na(s) + H2(g) --> 2 NaH(s)

Pada pembahasan kereaktifan halogen, alkali langsung dapat bereaksi dengan halogen membentuk garam.

2 Na(s) + Cl2(g) --> 2 NaCl(s)

Dengan air, logam alkali membentuk basa kuat dan gas hidrogen. Terbentuknya larutan basa ini dapat dibuktikan dengan menambahkan 1-2 tetes indikator phenolphtalein (PP) ke dalam air sebelum sedikit Na(s) dimasukkan. Hati-hati memasukkan logam Na. Lebih aman jika meletakkan Na sebutir beras di atas kertas saring yang telah disiapkan di atas permukaan air. Terjadi suara berdesis, butiran Na bergerak di air yang ada di atas kertas saring, mungkin timbul api pada kertas yang terkena Na. Asap yang terjadi menunjukkan adanya H2(g), sedang warna larutan menjadi merah menunjukkan adanya ion OH-(aq).

2 Na(s) + 2 H2O(l) --> 2 NaOH(aq) + H2(g)

Untuk memahami reaksi di atas, ingatlah terhadap sifat air, bila terionisasi membentuk H+(aq) dan OH-(aq). Atau Anda dapat menalarnya dari awal terjadinya reaksi. Air sebagai molekul polar, kutub negatif O bertumbukan dengan Na(s), maka satu ikatan OH dari air putus, terjadi ion H+ dan OH-. Atom-atom Na di bagian permukaan melepaskan diri dari ikatan logamnya, menjauh dari padatannya dan mengalami sublimasi membentuk Na(g). Kemudian Na(g) melepaskan elektron menjadi ion Na+ dan ion H+ menangkap elektron menjadi gas H2. Ion-ion Na+(aq) dan OH-(aq) umumnya ditulis sebagai NaOH(aq). Apabila Anda memahami sifat-sifat dasar partikel, serta membiasakan diri untuk menalar sesuatu secara tuntas dibanding sekedar hafal, tentulah Anda dapat merunut konsep-konsep yang telah saling terkait satu sama lain bagaikan peta di dalam pikiran.

2 H2O(l) --> 2 H+(aq) + 2 OH-(aq)

2 Na(s) --> 2 Na(g)

2 Na(g) --> 2 Na+(g) + 2 e

2 H+(aq) + 2 e --> H2(g)

2 Na+(g) --> 2 Na+(aq)

-----------------------------------------------------------------------

2Na(s) + 2H2O(l) --> 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) atau

2Na(s) + 2H2O(l) --> 2NaOH(aq) + H2(g)

Di laboratorium kimia, jika suatu kerja praktik memerlukan NaOH(aq), maka membuatnya harus sesaat sebelum digunakan, karena akan cepat rusak, bereaksi dengan CO2 di udara dalam botol membentuk Na2CO3(aq). Sehingga molaritas NaOH(aq) yang tertulis pada label botol sering tidak sesuai.

2 NaOH(aq) + CO2(g) --> Na2CO3(aq) + H2O(l)

Na(s) dibuat melalui elektrolisis lelehan NaCl dengan elektroda inert. Karena titik leleh NaCl tinggi, maka CaCl2 dicampurkan sebagai penurun titik leleh. Sebenarnya, elektrolisis NaCl(aq) lebih mudah dilakukan, karena NaCl(s) mudah larut dalam air. Namun, jika elektrolisis menggunakan larutan, ion Na+(aq) tidak dapat tereduksi menjadi Na. Hal ini karena Eo reduksi H2O(l) lebih besar dari Eo reduksi Na+(aq).

2 NaCl(l) --> 2 Na+(l) + 2 Cl-(l)

Katoda (-) 2 Na+(l) + 2e --> 2 Na(l)

Anoda (+) 2 Cl-(l) --> Cl2(g)

-----------------------------------------------

2 NaCl(l) --> 2 Na(l) + Cl2(g)

Di laboratorium, untuk meneliti kandungan mineral dari suatu batuan, dilakukan analisis kualitatif baru kemudian kuantitatif. Analisis kualitatif ditujukan untuk mengetahui jenis kation dan anion, sedang analisis kuantitatif untuk menentukan kadar zat dalam batuan tersebut. Sebelum analisis kualitatif, biasanya dilakukan uji pendahuluan, yaitu uji nyala. Cara ini digunakan untuk mendapatkan gambaran umum tentang jenis kation yang mungkin terdapat dalam suatu batuan. Pada uji nyala, diambil sebagian kecil batuan, kemudian dikenakan api. Jika batuan itu mengandung Li, warna nyalanya merah, natrium kuning, dan kalium ungu. Jika Anda mengambil garam padat LiCl, NaCl, dan KCl, kemudian diuji nyalanya, Anda dapat melihat warna nyala yang berbeda di atas. Mengapa warna nyala itu berbeda-beda?

Pada saat Anda belajar struktur atom, menurut Niels Bohr jika suatu elektron menyerap energi, akan mengalami eksitasi berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Karena di tempat yang baru elektron itu tidak stabil, maka kembali ke tingkat energi semula, dengan memancarkan sejumlah energi yang diserapnya. Pancaran itu berupa spektrum dengan panjang gelombang tertentu. Spektrum dengan warna berbeda menunjukkan bahwa jarak antar tingkat energi yang ditempuh oleh loncatan elektron juga berbeda. Hal ini menunjukkan kekhasan atom unsur ybs.

Senyawa penting diantaranya NaCl.NaIO3 garam dapur beryodium, NaBr untuk obat penenang, NaOCl pemutih pakaian, Na2CO3 soda untuk melunakkan sadah tetap, NaHCO3 soda kue untuk mengembangkan kue dan untuk minuman berkarbonasi, NaOH soda api untuk keperluan laboratorium, untuk membuat sabun garam stearat. Asam stearat adalah asam lemak jenuh berasal dari lemak hemani, yaitu tristearin sebagai trigliserida.