shout mix


ShoutMix chat widget

Senin, 10 Mei 2010

KIMIA

Kimia Radiasi
Apakah sebenarnya Nuklir itu?
Standar Kompetensi Kompetensi Dasar
Menjelaskan kimia radiasi
Menjalaskan pengaruh kimia
radiasi pada makhluk hidup
Menjelaskan kegunaan kimia
radiasi
Tujuan pembelajaran
1. Mengetahui latar belakang penemuan zat radioaktif dan
contoh unsur-unsur zat radioaktif, serta aplikasinya.
2. Mengetahui dan memahami macam-macam sinar
radioaktif dan karakteristiknya.
3. Mengetahui dan mempelajari macam-macam dan contoh
aplikasi radioisotop, serta sumber dan pengaruh
radiasinya.
Kita telah mengetahui bahwa atom terdiri atas inti atom dan
elektron-elektron yang beredar mengitarinya. Reaksi kimia biasa
(seperti reaksi pembakaran dan penggaraman) hanya menyangkut
perubahan pada kulit atom, terutama elektron pada kulit terluar,
sedangkan inti atom tidak berubah. Reaksi yang meliputi perubahan
pada inti disebut reaksi inti atau reaksi nuklir (nukleus=inti).
Reaksi nuklir ada yang terjadi secara spontan ataupun buatan.
Reaksi nuklir spontan terjadi pada inti-inti atom yang tidak stabil. Zat
210
Sinar X adalah
suatu radiasi
elektromagnetik
yang timbul karena
benturan
berkecepatan tinggi
(yaitu sinar katoda
dengan suatu materi
(anoda)
yang mengandung inti tidak stabil ini disebut zat radioaktif. Adapun
reaksi nuklir tidak spontan dapat terjadi pada inti yang stabil maupun
inti yang tidak stabil. Reaksi nuklir disertai perubahan energi berupa
radiasi dan kalor. Berbagai jenis reaksi nuklir disertai pembebasan
kalor yang sangat dasyat, lebih besar dan reaksi kimia biasa.
Dewasa ini, reaksi nuklir telah banyak digunakan untuk tujuan
damai (bukan tujuan militer) baik sebagai sumber radiasi maupun
sebagai sumber tenaga dan pemanfaatannya dalam bidang kesehatan.

11.1 Penemuan Keradioaktifan
Gambar 11.1 Radioaktif
Pada tahun 1895, W.C. Rontgen menemukan bahwa tabung sinar
katoda menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus tinggi yang dapat
menghitamkan film potret, walupun film tersebut terbungkus kertas
hitam. Karena belum mengenal hakekatnya, sinar ini dinamai sinar X.
Ternyata sinar X adalah suatu radiasi elektromagnetik yang timbul
karena benturan berkecepatan tinggi (yaitu sinar katoda dengan suatu
materi (anoda). Sekarang sinar X disebut juga sinar rontgen dan
digunakan untuk rongent yaitu untuk mengetahui keadaan organ
tubuh bagian dalam.
Penemuan sinar X membuat Henry Becguerel tertarik untuk
meneliti zat yang bersifat fluoresensi, yaitu zat yang dapat bercahaya
setelah terlebih dahulu mendapat radiasi (disinari), Becquerel
menduga bahwa sinar yang dipancarkan oleh zat seperti itu seperti
sinar X. Secara kebetulan, Becquerel meneliti batuan uranium.
Ternyata dugaan itu benar bahwa sinar yang dipancarkan uranium
dapat menghitamkan film potret yang masih terbungkus kertas hitam.
Akan tetapi, Becqueret menemukan bahwa batuan uranium
memancarkan sinar berdaya tembus tinggi dengan sendirinya tanpa
harus disinari terlebih dahulu. Penemuan ini terjadi pada awal bulan
Maret 1986. Gejala semacam itu, yaitu pemancaran radiasi secara
spontan, disebut keradioaktifan, dan zat yang bersifat radioaktif
disebut zat radioaktif.
Zat radioaktif yang pertama ditemukan adalah uranium. Pada
tahun 1898, Marie Curie bersama-sama dengan suaminya Pierre Curie
menemukan dua unsur lain dari batuan uranium yang jauh lebih aktif
dari uranium. Kedua unsur itu mereka namakan masing-masing
211
Sinar alfa
merupakan radiasi
partikel yang
bermuatan positif
polonium (berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie),
dan radium (berasal dari kata Latin radiare yang berarti bersinar).
Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif.
Semua isotop yang bernomor atom diatas 83 bersifat radioaktif. Unsur
yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang stabil
kecuali teknesium dan promesium. Isotop
yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radio- isotop,
sedangkan isotop yang tidak radiaktif disebut isotop stabil. Dewasa
ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadi disamping
radioisotop alami juga ada radioisotop buatan.

11.2 Sinar-sinar Radioaktif
Gambar 11.2 Sinar-sinar radioaktif
Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa
radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan atas dua
jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif dinamai
sinar alfa, dan yang bermuatan negatif diberi nama sinar beta.
Selanjutnya Paul U.Viillard menemukan jenis sinar yang ketiga yang
tidak bermuatan dan diberi nama sinar gamma.
a. Sinar alfa ( �� )
Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif.
Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan
bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan
oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan
sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar,
daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar
radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan
tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh
selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika
bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu
mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya
partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom
4
2 H .
212
Sinar beta
merupakan radiasi
partikel bermuatan
negatif
Sinar gamma
adalah radiasi
elektromagnetek
berenergi tinggi,
tidak bermuatan
dan tidak bermassa
b. Sinar beta (��)
Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta
merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta
yang bemuatan -1e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil,
partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan
notasi
0
-1e. Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya
tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih
lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm
dalam udara kering dan dapat menembus kulit.
c. Sinar gamma ( γ )
Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi,
tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar γ dinyatakan dengan
notasi
0
0γ. Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa,
beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar
X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik.

11.3 Penggunaan Radioisotop
11. 3.1 Radioisotop digunakan sebagai perunut dan sumber radiasi
Dewasa ini, penggunaan radioisotop untuk maksud-maksud
damai (untuk kesejahteraan umat manusia) berkembang dengan
pesat. Pusat listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah salah satu contoh yang
sangat populer. PLTN ini memanfaatkan efek panas yang dihasilkan
reaksi inti suatu radioisotop , misalnya U-235. Selain untuk PLTN,
radioisotop juga telah digunakan dalam berbagai bidang misalnya
industri, teknik, pertanian, kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi,
dan lain-lain.
Pada bab ini kita akan membahas dua penggunaan
radioisotop, yaitu sebagai perunut (tracer) dan sumber radiasi.
Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikatan bahwa
isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop
stabil. Jadi suatu isotop radioaktif melangsungkan reaksi kimia, yang
sama seperti isotop stabilnya. Sedangkan penggunaan radioisotop
sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang
dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi materi maupun mahluk.
Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis: efek kimia,
maupun efek biologi. Oleh karena itu, sebelum membahas pengunaan
radioisotop kita akan mengupas terlebih dahulu tentang satuan radiasi
dan pengaruh radiasi terhadap materi dan mahluk hidup.

11.3.2 Satuan radiasi
Berbagai macam satuan digunakan untuk menyatakan
intensitas atau jumlah radiasi bergantung pada jenis yang diukur.
1. Curie(Ci) dan Becquerrel (Bq)
Curie dan Bequerrel adalah satuan yang dinyatakan untuk
menyatakan keaktifan yakni jumlah disintegrasi (peluruhan) dalam
satuan waktu. Dalam sistem satuan SI, keaktifan dinyatakan dalam
Bq. Satu Bq sama dengan satu disintegrasi per sekon.
213
1Bq = 1 dps
dps = disintegrasi per sekon
Satuan lain yang juga biasa digunakan ialah Curie. Satu Ci ialah
keaktifan yang setara dari 1 gram garam radium, yaitu 3,7.10
10
dps.
1Ci = 3,7.1010 dps = 3,7.1010 Bq
2. Gray (gy) dan Rad (Rd)
Gray dan Rad adalah satuan yang digunakan untuk
menyatakan keaktifan yakni jumlah (dosis) radiasi yang diserap oleh
suatu materi. Rad adalah singkatan dari 11 radiation absorbed dose.
Dalam sistem satuan SI, dosis dinyatakan dengan Gray (Gy). Satu Gray
adalah absorbsi 1 joule per kilogram materi. 1 Gy = 1 J/kg
Satu rad adalah absorbsi 10-3 joule energi/gram jaringan.
1 Rd = 10-3 J/g
Hubungan gray dengan fad
1 Gy = 100 rd
3. Rem
Daya perusak dari sinar-sinar radioaktif tidak saja bergantung
pada dosis tetapi juga pada jenis radiasi itu sendiri. Neutron, sebagai
contoh, lebih berbahaya daripada sinar beta dengan dosis dan
intensitas yang sama. Rem adalah satuan dosis setelah
memperhitungkan pengaruh radiasi pada mahluk hidup (rem adalah
singkatan dari radiation equivalen for man).

11.3.3 Pengaruh radiasi pada materi
Gambar 11.3 Pengaruh radiasi pada materi
214
Radiasi menyebabkan penumpukan energi pada materi yang
dilalui. Dampak yang ditimbulkan radiasi dapat berupa ionisasi,
eksitasi, atau pemutusan ikatan kimia. Ionisasi: dalam hal ini partikel
radiasi menabrak elektron orbital dari atom atau molekul zat yang
dilalui sehingga terbentuk ion positif dan elektron terion.
Eksitasi: dalam hal ini radiasi tidak menyebabkan elektron
terlepas dari atom atau molekul zat tetapi hanya berpindah ke tingkat
energi yang lebih tinggi. Pemutusan Ikatan Kimia: radiasi yang
dihasilkan oleh zat radioaktif rnempunyai energi yang dapat
mernutuskan ikatan-ikatan kimia.

11.3.4 Pengaruh radiasi pada mahluk hidup
Gambar 11.4 Pengaruh Radiasi pada makhluk hidup
Walaupun energi yang ditumpuk sinar radioaktif pada mahluk
hidup relatif kecil tetapi dapat menimbulkan pengaruh yang serius.
Hal ini karena sinar radioaktif dapat mengakibatkan ionisasi,
pemutusan ikatan kimia penting atau membentuk radikal bebas yang
reaktif. Ikatan kimia penting misalnya ikatan pada struktur DNA dalam
kromosom. Perubahan yang terjadi pada struktur DNA akan diteruskan
pada sel berikutnya yang dapat mengakibatkan kelainan genetik,
kanker, dll.
Pengaruh radiasi pada manusia atau mahluk hidup juga
bergantung pada waktu paparan. Suatu dosis yang diterima pada
sekali paparan akan lebih berbahaya daripada bila dosis yang sama
diterima pada waktu yang lebih lama.
Secara alami kita mendapat radiasi dari lingkungan, misalnya
radiasi sinar kosmis atau radiasi dari radioakif alam. Disamping itu,
dari berbagai kegiatan seperti diagnosa atau terapi dengan sinar X
atau radioisotop. Orang yang tinggal disekitar instalasi nuklir juga
mendapat radiasi lebih banyak, tetapi masih dalam batas aman.

11.3.5 Radioaktif sebagai perunut
Sebagai perunut, radoisotop ditambahkan ke dalam suatu
sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistem fisika, kimia maupun
215
sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang
sama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan
untuk menandai suatu senyawa sehingga perpindahan perubahan
senyawa itu dapat dipantau.
11.3.6 Bidang Kedokteran
Gambar 11.5 Pengaruh radiokatif terhadap lingkungan
Berbagai jenis radio isotop digunakan sebagai perunut untuk
mendeteksi (diagnosa) berbagai jenis penyakit antara lain: teknesium
(Tc-99), talium-201 (Ti-201), iodin 131(1-131), natrium-24 (Na-24),
senon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang disuntikkan ke dalam
pembuluh darah akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada
organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru Sebaliknya Ti-201
terutama akan diserap oleh jaringan yang sehat pada organ jantung.
Oleh karena itu, kedua isotop itu digunakan secara bersama-sama
untuk mendeteksi kerusakan jantung
I-131 akan diserap oleh kelenjar gondok, hati dan bagianbagian
tertentu dari otak. Oleh karena itu, I-131 dapat digunakan
untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, hati dan untuk
mendeteksi tumor otak. Larutan garam yang mengandung Na-24
disuntikkan ke dalam pembuluh darah untuk mendeteksi adanya
216
gangguan peredaran darah misalnya apakah ada penyumbatan dengan
mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan isotop Natrium tsb.
Xe-133 digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru. P-32
untuk penyakit mata, tumor dan hati. Fe-59 untuk mempelajari
pembentukan sel darah merah. Kadang-kadang, radioisotop yang
digunakan untuk diagnosa, juga digunakan untuk terapi yaitu dengan
dosis yang lebih kuat misalnya, 1-131 juga digunakan untuk terapi
kanker kelenjar tiroid.
B. Bidang lndustri
Untuk mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama
mesin bekerja digunakan suatu isotop sebagai perunut, Dalam hal ini,
piston, ring dan komponen lain dari mesin ditandai dengan isotop
radioaktif dari bahan yang sama.
C. Bidang hidrologi.
1.Mempelajari kecepatan
aliran sungai.
2.Menyelidiki kebocoran pipa
air bawah tanah.
D. Bidang biologis
1.Mempelajari kesetimbangan
dinamis.
2.Mempelajari reaksi
pengesteran.
3.Mempelajari mekanisme
reaksi fotosintesis.
11.3.7 Radioisotop sebagai sumber radiasi.
A. Bidang Kedokteran
Gambar 11.6 Alat – alat kedokteran
1) Sterilisasi radiasi.
Radiasi dalam dosis tertentu dapat mematikan
mikroorganisme sehingga dapat digunakan untuk sterilisasi alat217
alat kedokteran. Sterilisasi dengan cara radiasi mempunyai
beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan sterilisasi
konvensional (menggunakan bahan kimia), yaitu:
a) Sterilisasi radiasi lebih sempurna dalam mematikan
mikroorganisme.
b) Sterilisasi radiasi tidak meninggalkan residu bahan kimia.
c) Karena dikemas dulu baru disterilkan maka alat tersebut tidak
mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan terbuka. Berbeda
dengan cara konvensional, yaitu disteril- kan dulu baru dikemas,
maka dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan terkena
bibit penyakit.
2) Terapi tumor atau kanker.
Berbagai jenis tumor atau kanker dapat diterapi dengan
radiasi. Sebenarnya, baik sel normal maupun sel kanker dapat
dirusak oleh radiasi tetapi sel kanker atau tumor ternyata lebih
sensitif (lebih mudah rusak). Oleh karena itu, sel kanker atau
tumor dapat dimatikan dengan mengarahkan radiasi secara tepat
pada sel-sel kanker tersebut.
B. Bidang pertanian
Gambar 11.7 Pemberantasan hama
1) Pemberantasan hama dengan teknik jantan mandul
Radiasi dapat mengaki- batkan efek biologis, misalnya
hama kubis. Di laboratorium dibiakkan hama kubis dalam bentuk
jumlah yang cukup banyak. Hama tersebut lalu diradiasi sehingga
serangga jantan menjadi mandul. Setelah itu hama dilepas di
daerah yang terserang hama. Diharapkan akan terjadi perkawinan
antara hama setempat dengan jantan mandul dilepas. Telur hasil
perkawinan seperti itu tidak akan menetas. Dengan demikian
reproduksi hama tersebut terganggu dan akan mengurangi
populasi.
218
2) Pemuliaan tanaman
Pemuliaan tanaman atau pembentukan bibit unggul dapat
dilakukan dengan menggunakan radiasi. Misalnya pemuliaan padi,
bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis
terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang
mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan
ditanam berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya.
3) Penyimpanan makanan
Kita mengetahui bahwa bahan makanan seperti kentang
dan bawang jika disimpan lama akan bertunas. Radiasi dapat
menghambat pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi sebelum
bahan tersebut di simpan diberi radiasi dengan dosis tertentu
sehingga tidak akan bertunas, dengan dernikian dapat disimpan
lebih lama.
C. Bidang Industri
Gambar11.8 Proses Pengelasan
Gambar 11.9 Cacat pada Logam
1) Pemeriksaan tanpa merusak.
Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa
cacat pada logam atau sambungan las, yaitu dengan meronsen
219
bahan tersebut. Tekhnik ini berdasarkan sifat bahwa semakin
tebal bahan yang dilalui radiasi, maka intensitas radiasi yang
diteruskan makin berkurang, jadi dari gambar yang dibuat dapat
terlihat apakah logam merata atau ada bagian-bagian yang
berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga itu film akan
lebih hitam,
2) Mengontrol ketebalan bahan
Gambar 11.10 Logam
Ketebalan produk yang berupa lembaran, seperti kertas
film atau lempeng logam dapat dikontrol dengan radiasi.
Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasi yang
diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui.
Detektor radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran
menjadi lebih tebal, maka intensitas radiasi yang diterima
detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengatur
penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.
3) Pengawetan bahan
Gambar 11.11 Makanan dan Minuman yang diawetkan
Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan
bahan seperti kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi juga
220
dapat meningkatkan mutu tekstil karena mengubah struktur serat
sehingga lebih kuat atau lebih baik mutu penyerapan warnanya.
Berbagai jenis makanan juga dapat diawetkan dengan dosis yang
aman sehingga dapat disimpan lebih lama.
KESIMPULAN
Kimia radiasi sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena dapat
menyebabkan berbagai penyakit yang dapat menyebabkan kematian.
namun jika penggunaannya benar maka kimia radiasi dapat
dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan diantaranya dalam bidang
pertanian, industri, kedokteran, dll.
sinar radioaktif terdiri dari sinar alfa (α), sinar beta (β) dan sinar
gamma ( γ ).
Latihan Soal
1. Perubahan energi dalam reaksi nuklir berupa apa?
2. Apa yang dimaksud fluoresensi?
3. Apa yang dimaksud sinar X? Apa nama lain dan kegunaan sinar X?
4. Mengapa daya tembus sinar α paling lemah?
5. Sebutkan dan jelaskan 3 macam sinar radioaktif!
6. Apa dasar penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi dan
perunut!
7. Apa yang dimaksud 1 rad dan bagaimana hubungan Gray dengan
Fad?
8. Apa perbedaan ionisasi dan eksitasi?
9. Berikan contoh dan macam-macam aplikasi radioisotop!
221
Atom karbon dapat
membentuk empat
ikatan kovalen
12 SENYAWA KARBON
12.1 Dasar-dasar kimia organik
Standar Kompetensi Kompetensi Dasar
Mengkomunikasikan senyawa
hidrokarbon dan kegunaanya
Mendiskripsikan kekhasan atom
karbon yang membentuk
senyawa hidrokarbon
Menggolongkan senyawa
hidrokarbon dan turunannya
Mendiskripsikan kegunaan
senyawa hidrokarbon dalam
kehidupan manusia
Tujuan pembelajaran
1. Mengidentifikasi unsur C, H dan O dalam senyawa karbon melalui
percobaan
2. Mendiskripsikan kekhasan atom karbon dalam senyawa karbon
3. Membedakan atom C primer, sekunder, tertier dan kuartener
a. Kekhasan Atom karbon
Atom karbon (C) dengan nomor atom 6 mempunyai susunan
elektron K = 2, L = 4. C mempunyai 4 elektron valensi dan dapat
mernbentuk empat ikatan kovalen serta dapat digambarkan dengan
rumus Lewis. Sebagai contoh, dapat dilihat molekul CH4 (metana)
yang memiliki diagram yang cukup sederhana dibawah ini.
Gambar 12.1
Empat ikatan kovalen dari molekul metana
222
Selain itu kemampuan diatas, atom karbon juga dapat
membentuk ikatan dengan atom karbon lain untuk membentuk rantai
karbon yang terbuka, terbuka bercabang dan tertutup. Contoh rantai
karbon dapat digambarkan dengan rumus struktur berikut :
Gambar 12.2 Rantai terbuka
Gambar 12.3
Rantai terbuka dan bercabang
Gambar 12.4 Rantai tertutup
Dapatlah sekarang dimengerti bahwa jumlah senyawa karbon
demikian banyaknya walaupun jumlah jenis unsur pembentuknya
sedikit.
Kini kita dapat mulai membuat klasifikasi hidrokarbon, yang
merupakan senyawa yang hanya tersusun oleh karbon dan hidrogen.
Senyawa-senyawa karbon lainnya dapat dipandang sebagai turunan
dari hidrokarbon ini. Hidrokarbon dapat dibagi menjadi dua kelompok
utama : hidrokarbon alifatik dan hidrokarbon aromatik. Termasuk di
kelompok pertama adalah senyawa yang berantai lurus, berantai
cabang dan rantai melingkar. Kelompok kedua, hidrokarbon aromatik,
biasanya mengandung cincin atom karbon yang sangat stabil.
Berdasarkan kelipatan ikatan karbon-karbonnya, hidrokarbon alifatik
masih dapat dibedakan lagi menjadi dua sub-kelompok, yakni
223
hidrokarbon jenuh yang mengandung ikatan tunggal karbon-karbon,
serta hidrokarbon tak jenuh yang mengandung paling sedikit satu
ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap tiga.
Karena senyawa hidro karbon terdiri atas karbon dan hidrogen,
maka salah satu bagian dari ilmu kimia yang membahas segala sesuatu
tentang senyawa hidrokarbon disebut kimia karbon. Dulu ilmu kimia
karbon disebut kimia organik, karena senyawa-senyawanya dianggap
hanya dapat diperoleh dari tubuh makhluk hidup dan tidak dapat
disintesis dalam pabrik.
Pada tahun 1928, Friedrich Wohler berhasil mensintesis urea
(suatu senyawa yang terdapat dalam air seni) dari senyawa anorganik
yaitu amonium sianat – dengan jalan memanaskannya.
O
||
NH4
+CNO- ��H2N - C - NH2
Reaksi pemanasan amonium sianat oleh Wohler
Gambar 12.5
Friedrich Wohler
Setelah keberhasilan Wohler diketahui, banyaklah sarjana lain
yang mencoba membuat senyawa karbon dari senyawa anorganik.
Lambat laun teori tentang arti hidup hilang dan orang hanya
menggunakan kimia organik sebagai nama saja tanpa disesuaikan
dengan arti yang sesungguhnya. Sejak saat itu banyak senyawa karbon
berhasil disintesis dan hingga sekarang lebih dari 2 juta senyawa
karbon dikenal orang dan terus bertambah setiap harinya. Apa
sebabnya jumlah senyawa karbon sedemikian banyak bila
dibandingkan dengan jumlah senyawa anorganik yang hanya sekitar
seratus ribuan?
Selain perbedaan jumlah yang sangat mencolok yang
menyebabkan kimia karbon dibicarakan secara tersendiri, karena
memang terdapat perbedaan yang sangat besar antara senyawa
karbon dan senyawa anorganik seperti yang dituliskan pada tabel
berikut.
Hidrokarbon adalah sejenis senyawa yang banyak terdapat
dialam sebagai minyak bumi. Indonesia banyak menghasilkan senyawa
ini dalam bentuk minyak bumi yang mempunyai nilai ekonomi tinggi.
Senyawa hidrokarbon terdiri dari :
1. Alkana (CnH2n+2)
2. Alkena (CnH2n)
3. Alkuna (CnH2n-2)
224
rumus umum
senyawa alkana
CnH2n+2
Tabel 12.1 Perbandingan senyawa karbon dengan senyawa anorganik
Senyawa karbon Senyawa anorganik
�� membentuk ikatan kovalen
�� dapat membentuk rantai
karbon
�� non elektrolit
�� reaksi berlangsung lambat
�� titik didih dan titik lebur
rendah
�� larut dalam pelarut organik
�� membentuk ikatan ion
�� tidak dapat membentuk
rantai karbon
�� elektrolit
�� reaksi berlangsung cepat
�� titik didih dan titik lebur
tinggi
�� larut dalam pelarut pengion
1. Alkana
Gambar 12.6
Contoh senyawa alkana (etana)
Hidrokarbon jenuh yang paling sederhana merupakan suatu
deret senyawa yang memenuhi rumus umum CnH2n+2 yang dinamakan
alkana atau parafin. Suku pertama sampai dengan 14 senyawa alkana
dapat kita peroleh dengan mensubstitusikan harga n kedalam rumus
tersebut, dengan n adalah jumlah atom C yang ada. Hasil lengkapnya
tertulis dalam Tabel 14.2 berikut.
Tabel 12.2 Suku pertama sampai dengan 14 senyawa alkana
Suku ke Rumus Molekul Nama Titik Didih
(°C/1 atm)
Massa 1 mol
dalam g
1 CH4 metana -161 16
2 C2H6 etana -89 30
3 C3H8 propana -44 44
4 C4H14 butana -0.5 58
5 C5H12 pentana 36 72
6 C6H14 heksana 68 86
7 C7H16 heptana 98 140
8 C8H18 oktana 125 114
9 C9H20 nonana 151 128
14 C14H22 dekana 174 142
225
Selisih antara suku satu dan suku berikutnya selalu sama, yaitu
CH2 atau 14 satuan massa atom, sehingga deret homolog (deret
sepancaran). Ternyata banyak senyawa-senyawa karbon yang
merupakan deret seperti alkana seperti yang akan kita pelajari nanti.
Untuk dapat memberi nama pada suku-suku alkana, dapat dilakukan
dengan memperhatikan nama setiap suku itu dan nama umumnya (=
alkana).
Umpamanya, metana dan alkana apanya yang sama? Keduanya
memiliki akhiran -ana, jadi alk- diganti dengan met- untuk suku
pertama. Untuk suku kedua diganti dengan et-, suku ketiga dengan
prop-, suku keempat dengan but-, mulai suku kelima dan seterusnya
diberi awalan angka-angka Latin; pent- untuk 5, heks- untuk 6, heptuntuk
7, okt- untuk 8, non- untuk 9, dan dek- untuk 14. Hasil
penamaan sudah dapat dilihat pada tabel di atas. Kita harus betulbetul
menguasai nama-nama dari kesepuluh alkana yang sederhana ini
karena akan merupakan dasar bagi penamaan senyawa-senyawa
karbon lainnya.
Alkana-alkana penting sebagai bahan bakar dan sebagai bahan
mentah untuk mensintesis senyawa-senyawa karbon lainnya. Seperti
disebut dimuka, alkana banyak terdapat dalam minyak bumi, dan
dapat dipisahkan menjadi bagian-bagiannya dengan distilasi
bertingkat. Suku pertama sampai dengan keempat senyawa alkana
(metana sampai butana) berwujud gas pada temperatur kamar.
Metana biasa disebut juga gas alam yang banyak digunakan sebagai
bahan bakar rumah tangga/industri. Gas propana, dapat dicairkan
pada tekanan tinggi dan digunakan pula sebagai bahan bakar yang
disebut LPG (liquified petroleum gas). LPG dijual dalam tangki-tangki
baja dan diedarkan ke rumah-rumah. Gas butana lebih mudah
mencair daripada propana dan digunakan sebagai "geretan" rokok.
Oktana mempunyai titik didih yang tempatnya berada dalam
lingkungan bahan bakar motor. Alkana-alkana yang bersuhu tinggi
terdapat dalam kerosin (minyak tanah), bahan bakar diesel, bahan
pelumas, dan parafin yang banyak digunakan untuk membuat lilin.
Bagaimana sifat-sifat senyawa karbon yang termasuk dalam
satu deret homolog ? Perhatikan Tabel 12.2 di atas di mana terdapat
salah satu sifat, yaitu titik didih. Titik didih semakin tinggi jika massa
molekul relatifnya makin besar. Hal ini berarti bahwa pada suhu
kamar, wujudnya akan berubah dari gas ke cair kemudian padat.
Kecenderungan sifat apa lagi yang dapat kita ramalkan ?
Dalam kimia karbon adalah panting bagi kita untuk dapat
menuliskan rumus molekul dan rumus struktur. Rumus molekul
menyatakan banyaknya atom setiap unsur yang ada dalam suatu
molekul. Sedangkan rumus struktur (Lihat Tabel 12.3)
menggambarkan bagaimana atom-atom itu terikat satu sama lain.
Karena atom karbon merupakan tulang punggung dari semua senyawa
karbon, maka kita harus mampu menggambarkan rangka karbon dalam
suatu molekul senyawa karbon. Setiap atom karbon dikelilingi secara
tetrahedral oleh atom-atom yang terikat dalam gambaran tiga
dimensi, tetapi biasanya molekul-molekul senyawa karbon cukup
digambarkan dengan tampilan dua dimensi saja.
226
H
|
H-C-H
|
H
Gambar 12.7 Rumus struktur metana
Tabel 12.3 Rumus struktur beberapa senyawa alkana
Nama Formula
(rumus) Formula struktural
metana CH4
H
|
H - C - H
|
H
etana C2H6
H H
| |
H - C - C - H
| |
H H
propana C3H8
H H H
| | |
H - C - C - C - H
| | |
H H H
butana C4H14
H H H H
| | | |
H - C - C - C - C - H
| | | |
H H H H
Penggambaran rantai struktur senyawa ini sebenarnya mudah.
Bila rantai karbonnya panjang atau bercabang, maka setelah kita buat
rangka atom karbonnya tinggal membubuhkan atom-atom hidrogen
pada ikatan atom karbon yang masih kosong.
Contoh : molekul butana. Pertama sekali, dibuat rangkanya
yang terdiri dari 4 atom karbon yang diletakkan berdampingan.
Selanjutnya, atom-atom hidrogennya diletakkan pada masing-masing
atom karbonnya.
Bentuk butana dalam ruang sesunggunhya adalah seperti yang
ditampilkan oleh Gambar 12.8
Gambar 12.8 Butana (3 dimensi)
227
Kalau kita membuat molekul butana dengan molymod, terlihat
bahwa rantai karbonnya tidak benar-benar lurus seperti rumus
strukturnya, karena atom karbon tetrahedral mencegah gambaran
rantai karbon lurus. Kebanyakan yang kita tuliskan adalah rumus
struktur yang lebih sederhana lagi yaitu:
CH3 - CH2 - CH2 - CH3 atau CH3CH2CH2CH3
Jadi asal terbaca rantai karbonnya, itulah yang akan kita
gunakan selanjutnya asal selalu ingat bahwa sesungguhnya adalah
gambaran ruang.
Ciri-ciri alkana
�� Merupakan hidrokarbon jenuh (alkana rantai lurus dan
siklo/cincin alkana)
�� Disebut golongan parafin : affinitas kecil (=sedikit gaya
gabung)
�� Sukar bereaksi
�� C1 – C4 : pada Tdan P normal adalah gas
�� C4 – C17 : pada T dan P normal adalah cair
�� > C18 : pada T dan P normal adalah padat
�� Titik didih makin tinggi : terhadap penambahan unsur C
�� Jumlah atom C sama : yang bercabang mempunyai TD rendah
�� Kelarutan : mudah larut dalam pelarut non polar
�� BJ naik dengan penambahan jumlah unsur C
�� Sumber utama gas alam dan petrolium
Pembuatan alkana
�� Hidrogenasi senyawa Alkena
�� Reduksi Alkil Halida
�� Reduksi metal dan asam
Penggunaan alkana
�� Metana : zat bakar, sintesis, dan carbon black (tinta, cat,
semir, ban)
�� Propana, Butana, Isobutana : zat bakar LPG (Liquified
Petrolium Gases)
�� Pentana, Heksana, Heptana : sebagai pelarut pada sintesis.
Tata nama alkana
Sekarang bagaimana cara memberi nama isomer butana itu?
Untuk itu marilah kita gunakan aturan tata nama yang
diterbitkan IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry).
1. Rantai karbon berurutan yang terpanjang dalam suatu
molekul ditentukan sebagai rantai induk. Carilah namanya
pada tabel suku pertama sampai dengan 14 senyawa alkana
228
dan letakkan di bagian belakang. Kadang-kadang rumus
struktur itu tidak digambarkan dengan rantai karbon
terpanjang dalam garis lurus.
2. Isomer bercabang diberi nama sebagai turunan rantai lurus
di mana satu atau beberapa atom hidrogen diganti dengan
pecahan alkana. Pecahan alkana ini disebut gugus alkil,
biasa diberi tanda -R (dari kata radikal), dan mempunyai
rumus umum -CnH2n+1 .
Nilai n adalah jumlah atom karbon yang ada pada senyawa
tertentu tersebut sedemikian hingga didapat suku-sukunya
seperti terlihat pada tabel berikut :
Tabel 12.4 Gugus alkil
-CnH2n+1 Rumus struktur sederhana Nama
-CH3 -CH3 Metil
-C2H5 -CH2-CH3 Etil
-C3H7 -CH2-CH2-CH3 Propil
-C4H9 -CH2-CH2-CH2-CH3 Butil
Tentu kita dapat meneruskan untuk alkil-alkil lain,
tetapi untuk gugus bercabang tentu jarang yang berantai panjang.
Letakkan nama gugus cabang ini di depan nama rantai induk. Untuk
menentukan cabang pada rantai induk, rantai induk itu diberi diberi
nomor dari kiri atau dari kanan sehingga cabang pertama mempunyai
nomor terkecil.
Dibawah ini adalah contoh cara menamakan senyawa berikut :
H H H H H
| | | | |
H - C5 - C4 - C3 - C2 - C1 - H
| | | |
H H H H-C-H
|
H
a. Menurut aturan nomor satu, rantai C terpanjang 5, jadi
namanya pentana dan kita letakkan di bagian belakang.
b. Cabangnya adalah metil
c. Letakkan cabang itu pada atom C nomor dua dari kanan (karena
kalau dari kiri menjadi nomor 4).
229
Kadang-kadang terdapat lebih dari satu cabang. Jika cabang-cabang
itu sama, namanya tidak perlu disebut dua kali. Cukup diberi awalan
di- , kalau 3 cabang sama awalannya tri-, tetra untuk 4 cabang yang
sama dan seterusnya. Ingat setiap cabang diberi satu nomor, tidak
peduli cabangnya sama atau beda.
Dibawah ini adalah contoh penamaan yang lain.
H H H H
| | | |
H- 1C - 2C - 3C - 4C - H 2,3-dimetilbutana
| | | |
H H-C-H H-C-H H
| |
H H
a. Rantai terpanjangnya 4, jadi dinamakan butana
b. Cabangnya adalah metil dan ada dua buah
c. Letak cabangnya pada atom C nomor 2 dan nomor 3.
Jika cabang-cabang itu berbeda, maka urutan menyebutnya
adalah menurut urutan abjad huruf pertamanya, cabang etil disebut
dulu dari cabang metil.
Isomer alkana
Bagaimana kita dapat memperoleh molekul alkana yang lebih
panjang dari molekul yang lebih pendek ? Gantilah salah satu atom H
dari metana dengan gugus -CH3 maka akan kita peroleh molekul
etana. Demikian juga jika kita mengganti salah satu atom H dari
etana dengan gugus -CH3 akan kita peroleh propana yang rantai
karbonnya lebih panjang satu lagi. Lihat berikut ini.
CH3-H diganti dengan -CH3 akan diperoleh CH3-CH3
CH3-CH2-H diganti dengan -CH3 diperoleh CH3-CH2-CH3.
Dan seterusnya.
Kita boleh memilih salah satu atom H yang mana saja untuk
diganti dengan gugus -CH3 dan kita akan memperoleh hasil
penggantian yang sama. Kita mengatakan bahwa setiap atom H terikat
secara ekuivalen dengan atom karbon. Tetapi bila sekarang kita akan
mengganti salah satu atom H dari propana dengan gugus -CH3 anda
akan memperoleh lebih dari satu macam hasil,
Perhatikanlah:
CH3-CH2-CH2-H diganti dengan -CH3 diperoleh CH3-CH2-CH2-CH3
n-butana
230
Rumus umum
Senyawa alkena
CnH2n
H CH3
| |
CH3-CH-CH3 diganti dengan -CH3 diperoleh CH3-CH-CH3
isobutana
Jelas terlihat bahwa kedua hasil penggantian di atas berbeda,
kita mengatakan atom H tidak lagi terikat secara ekuivalen. Atom C
yang terikat dengan satu atom C dan 3 atom H disebut atom C primer,
sedang atom C yang terikat dengan dua atom C den dua atom H
disebut atom C sekunder. Kedua hasil penggantian itu mempunyai
rumus struktur yang berbeda tetapi rumus molekulnya sama,
peristiwa ini disebut isomer. Jadi dapatkah kita mendefinisikan apa
itu isomer ? Kedua hasil penggantian itu adalah senyawa yang berbeda
terbukti mempunyai sifat-sifat berbeda. Titik beku dan titik didih dari
yang berantai lurus adalah -138,3°C dan -0,5°C sedang yang rantainya
bercabang adalah -159°C dan -12°C. Sekarang semakin jelas tentunya
mengapa jumlah senyawa karbon itu demikian banyaknya.
2. Alkena
Gambar 12.9
Contoh senyawa alkena
Alkena tergolong hidrokarbon tidak jenuh yang mengandung
satu ikatan rangkap dua antara dua atom C yang berurutan. Jadi
rumus umumnya mempunyai 2 atom H lebih sedikit dari alkana karena
itu rumus umumnya menjadi CnH2n+2-2H = CnH2n. Kekurangan jumlah
atom H pada alkena dibandingkan dengan jumlah atom H pada alkana
dapat dijelaskan sebagai berikut. Perhatikan untuk n = 2, pada alkana
adalah C2H6 sedang pada alkena adalah C2H4, bagaimana dapat
digambarkan rumus strukturnya?
Perhatikan contoh berikut!
H H H H
| | | |
H - C - C - H berubah menjadi H - C = C - H
| |
H H
231
Kedua atom H di bawah harus dibebaskan supaya elektronelektron
atom C yang tadinya dipakai untuk membentuk ikatan
kovalen dengan atom H dapat dialihkan untuk membentuk ikatan
kovalen dengan sesama atom karbon. Alkena mengandung satu ikatan
rangkap dua antara dua atom C, maka suku pertama alkena harus
mengandung dua atom C. Jadi n = 2, dan beberapa suku lain dapat
Anda lihat pada tabel berikut ini.
Tabel 12.5. Lima suku pertama alkena
Suku ke rumus struktur nama
1
2
3
4
5
3
4
5
6
CH2 = CH2
CH2 = CH - CH3
CH2 = CH - CH2 - CH3
CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH3
CH2 = CH - CH2 - CH2 -CH2 - CH3
etena
propena
1-butena
1-pentena
1-heksena
Nama alkena berbeda dengan alkana hanya pada bagian
belakang, jadi bagian yang menunjuk pada jumlah tidak berubah.
Bagaimana memberi nama alkena yang bercabang? Secara garis, besar
tidak berbeda dengan cara memberi nama alkana yang bercabang,
tetapi pada penentuan rantai induk yang terpanjang harus rantai yang
mengandung ikatan rangkap. Jadi ikatan rangkapnya diutamakan
dengan nomor terkecil. Sebagai contoh lihatlah rumus struktur berikut
ini.
H H H H
| | | |
1C = C2 - C3 - C4 - H 3-metil-1-butena (bukan 2-metil-3-butena)
| | |
H CH3 H
Pada alkana tidak ada bagian dari rumus strukturnya yang
mempunyai ciri khas, sebaliknya pada alkena ada bagian dari rumus
strukturnya yang mengandung satu ikatan rangkap dua. Bagian ini (-
C=C-) disebut gugus fungsional.
Suku alkena yang banya dikenal adalah etena (etilena) dan propena
(propilena) yang merupakan bahan dasar untuk membuat plastik
polietena (politena) dan polipropilen.
Ciri-ciri alkena
�� Hidrokarbon tak jenuh ikatan rangkap dua
�� Alkena = olefin (pembentuk minyak)
�� Sifat fisiologis lebih aktif (sbg obat tidur) : 2-metil-2-
butena
�� Sifat sama dengan Alkana, tapi lebih reaktif
�� Sifat-sifat : gas tak berwarna, dapat dibakar, bau yang
khas, eksplosif dalam udara (pada konsentrasi 3 – 34%)
�� Terdapat dalam gas batu bara biasa pada proses
“cracking”
232
Rumus umum
senyawa alkuna :
CnH2n-2
�� Pembuatan : pengawahidratan etanol
Penggunaan etena
�� Dapat digunakan sebagai obat bius (dicampur dengan
O2)
�� Untuk memasakkan buah-buahan
�� Sintesis zat lain (gas alam, minyak bumi, etanol)
Pembuatan alkena :
�� Dehidrohalogenasi alkil halida
�� Dehidrasi alkohol
�� Dehalogenasi dihalida
�� Reduksi alkuna
3. Alkuna
Alkuna merupakan deret senyawa hidrokarbon tidak jenuh yang
dalam tiap molekulnya mengandung satu ikatan rangkap 3 diantara
dua atom C yang berurutan. Untuk membentuk ikatan rangkap 3 atau
3 ikatan kovalen diperlukan 6 elektron, sehingga tinggal satu elektron
pada tiap-tiap atom C tersisa untuk mengikat atom H. Jumlah atom H,
yang dapat diikat berkurang dua, maka rumus umumnya menjadi
CnH2n+2 - 4H = CnH2n-2
Seperti halnya alkena, alkuna juga mempunyai suku pertama
dengan harga n = 2, sehingga rumus molekulnya C2H2, sedang rumus
strukturnya H - C = _C - H. Senyawa alkuna tersebut mempunyai nama
etuna atau dengan nama lazim asetilena. Asetilena merupakan suatu
gas yang dihasilkan dari reaksi senyawa karbida dengan air dan banyak
digunakan oleh tukang las untuk menyambung besi. Reaksinya adalah
sebagai berikut :
CaC2 (s) + 2 H20 (l) �� C2H2 (g) + Ca(OH)2 (aq)
Tata nama alkuna sama dengan alkana atau alkena, bagian
pertama menunjuk pada jumlah sedang bagian kedua adalah akhiran -
una, tetapi suku pertamanya juga mempunyai n = 2 seperti alkena.
Etuna merupakan suku alkuna satu-satunya yang dapat dibuat. Sukusuku
alkuna lain sering diberi nama atau dianggap sebagai turunan
etuna. Jadi propuna disebut metil asetilena.
Seperti pada alkana, suku-suku rendah pada alkena dan alkuna
pun hanya mempunyai satu rumus struktur, tetapi pada suku ketiga
(jangan lupa harga n-nya 4) dapat kita tuliskan lebih dari satu rumus
struktur yaitu ,
233
Tabel 12.6 Isomer Butena
1-butena CH2=CH-CH2-CH3
2-butena CH3-CH=CH-CH3
2-metil-1-propena
CH2=C-CH3
|
CH3
Tabel 12 .7 Isomer pada butuna
1-butuna
3 2 3 CH �� C ��CH ��CH
2-butuna 3 3 CH ��C �� C ��CH
Jadi peristiwa isomeri terjadi pula pada alkena dan alkuna,
bahkan penyebabnya dua. Kalau pada alkana hanya pada rantainya
berbeda (disebut isomeri rantai), pada alkena dan alkuna dapat pula
disebabkan ikatan rangkapnya berpindah tempat (disebut isomeri
posisi) karena itu letak ikatan rangkap pada suku-suku alkena dan
alkuna yang lebih tinggi selalu diberi nomor seperti terlihat di atas.
Ciri-ciri alkuna
�� Hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga
�� Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif
�� Pembuatan : CaC2 + H2O �� C2H2 + Ca(OH)2
�� Sifat-sifat :
► Suatu senyawaan endoterm, maka mudah
meledak
► Suatu gas, tak berwarna, baunya khas
�� Penggunaan etuna :
► Pada pengelasan : dibakar dengan O2 memberi
suhu yang tinggi (± 3000oC), dipakai untuk
mengelas besi dan baja
► Untuk penerangan
► Untuk sintesis senyawa lain
Pembuatan alkuna
�� Dehidrohalogenasi alkil halida
�� Reaksi metal asetilida dengan alkil halida primer
Beberapa hidrokarbon lain
Seperti dikatakan dalam klasifikasi hidrokarbon, masih banyak
hidrokarbon lainnya, tetapi rumus umumnya kadang-kadang sama
dengan rumus umum yang ada antara lain rumus umum alkena. Rumus
234
umum alkena juga menunjukkan hidrokarbon siklis yang jenuh yang
dikenal sebagai siklana (siklo-alkana) dan siklo-propana sebagai suku
pertamanya mempunyai harga n = 3. Alkandiena dan siklo-alkena
mempunyai rumus umum yang sama dengan alkuna. Rumus molekul
C5H8 dapat merupakan pentuna, isoprena (monomer dari karet alam
atau siklopentana).
H3C - CH2 - CH2 - C - CH pentuna
H2C = C - CH = CH2
| isoprena
CH3
Adalagi hidrokarbon berlingkar yang mengandung cincin segi
enam, dikenal sebagai hidrokarbon aromatik karena umumnya
hidrokarbon ini harum baunya walaupun banyak juga yang beracun.
Struktur utama senyawa aromatik yang menjadi dasar sifat-sifat
kimianya adalah cincin benzena. Cincin benzena biasa digambarkan
sebagai segi-enam beraturan dengan tiap sudut ditempati oleh atom C
yang mengikat satu atom H dan ikatan rangkap yang berselang-seling
antara dua atom C yang berurutan (lihat gambar di bawah ini).
Gambaran ini sempat menguasai senyawa aromatik untuk beberapa
puluh tahun sebelum akhirnya diubah karena sifat-sifat utama ikatan
rangkap tidak tampak pada gambaran struktur benzena sebelumnya.
Hidrokarbon aromatik banyak pula terdapat dalam minyak bumi.
a. Alkohol
Alkohol mempunyai rumus umum R-OH. Strukturnya serupa
dengan air, tetapi satu hidrogennya diganti dengan satu gugus alkil.
Gugus fungsi alkohol adalah gugus hidroksil, -O. Alkohol tersusun dari
unsur C, H, dan O. Struktur alkohol : R-OH primer, sekunder dan
tersier
Sifat fisika alkohol :
�� TD alkohol > TD alkena dengan jumlah unsur C yang sama
(etanol = 78oC, etena = -88,6oC)
�� Umumnya membentuk ikatan hidrogen
�� Berat jenis alkohol > BJ alkena
�� Alkohol rantai pendek (metanol, etanol) larut dalam
air(=polar)
Struktur Alkohol : R - OH
R-CH2-OH (R)2CH-OH (R)3C-OH
Primer sekunder tersier
Pembuatan alkohol :
�� Oksi mercurasi – demercurasi
235
�� Hidroborasi – oksidasi
�� Sintesis Grignard
�� Hidrolisis alkil halida
Penggunaan alkohol :
�� Metanol : pelarut, antifreeze radiator mobil, sintesis
formaldehid, metilamina, metilklorida, metilsalisilat,
dll
�� Etanol : minuman beralkohol, larutan 70 % sebagai
antiseptik, sebagai pengawet, dan sintesis eter,
koloroform, dll.
Tatanama alkohol
Nama umum untuk alkohol diturunkan dari gugus alkol
yang melekat pada –OH dan kemudian ditambahkan kata
alkohol. Dalam sisitem IUAPAC, akhiran-ol menunjukkan adanya
gugus hidroksil. Contoh-contoh berikut menggambarkan contohcontoh
penggunaan kaidah IUPAC (Nama umum dinyatakan
dalam tanda kurung).
CH3OH CH3CH2OH
CH3CH2CH2OH CH3CHCH3
|
OH
b. Eter
Bagi kebanyakan orang kata eter dikaitkan dengan anestesi.
Eter yang dimaksud adalah hanyalah salah satu anggota kelompok
eter, yaitu senyawa yang mempunyai dua gugus organik melekat pada
atom oksigen tunggal. Rumus umum eter ialah R-O-R’, yang R dan R’-
nya bisa sama atau berbeda, gugusnya dapat berupa alkil atau aril.
Pada anestesi umum kedua R-nya adalah gugus etil. CH3CH2-O- CH2
CH3.
Eter merupakan isomer atau turunan dari alkohol (unsur H pada
OH diganti oleh alkil atau aril). Eter mengandung unsur C, H, dan O.
Sifat fisika eter :
�� Senyawa eter rantai C pendek berupa cair pada suhu
kamar dan TD nya naik dengan penambahan unsur C.
Methanol
(metal alkohol)
Ethanol
(etil alkohol)
Propanol
(n-propil alkohol)
2-Propanol
(isopropil alcohol)
236
�� Eter rantai C pendek medah larut dalam air, eter
dengan rantai panjang sulit larut dalam air dan larut
dalam pelarut organik.
�� Mudah terbakar
�� Unsur C yang sama TD eter > TD alkana dan < TD
alkohol (metil, n-pentil eter 140oC, n-heptana 98oC,
heksil alkohol 157oC).
Pembuatan eter :
�� Sintesis Williamson
�� Alkoksi mercurasi – demercurasi
Penggunaan eter :
�� Dietil eter : sbg obat bius umum, pelarut dari minyak,
dsb.
�� Eter-eter tak jenuh : pada opersi singkat : ilmu
kedokteran gigi dan ilmu kebidanan.
Tatanama eter
Eter diberi nama berdsarkan gugus alkil atau arilnya menurut
urutan abjad, diikuti dengan kata eter misalnya :
CH3-O-CH2CH3 CH3CH2-O- CH2CH3
Untuk eter dengan stuktur kompleks, kadang-kaang diperlukan
nama gugus –OR sebagai gugus alkoksi. Misalnya, dalam sistem IUPAC
eter diberi nama sebagai hidrokarbon dengan substitusi alkoksi.
CH3CHCH2CH2CH3
|
OCH3
c. Aldehida dan keton
Sekarang kita sampai pada stuktur dan reaksi yang
menyangkut gugus fungsi penting dalm kimia organik ,yaitu gugus
Etil metal eter dietil eter
O CH3
O
Siklopentil metil eter Difenil eter
OH
OCH3
2-metoksi pentana Trans-2-metoksi
sikloheksanol
237
karbonil, C = O. Gugus ini dimiliki oleh golongan senyawa aldehida,
keton, asam karboksilat, ester dan turunan lainnya. Senyawa ini
penting dalam banyak proses biologi dan merupakan mata niaga
penting pula.
Aldehida mempunyai paling sedikit satu atom hidrogen
melekat pada gugus karbonil. Gugus lainnya dapat berupa gugus
hydrogen, alkil atau aril.
O O O O
�� �� �� ��
- C – H atau – CHO H - C – H R - C – H Ar - C – H
Aldehid adalah suatu senyawa yang mengandung gugus karbonil
(C=O) yang terikat pada sebuah atau dua buah unsur hidrogen.
Aldehid berasal dari “ alkohol dehidrogenatum“. (cara sintesisnya).
Struktur Aldehid : R – CHO
Ciri-ciri aldehid :
�� Sifat-sifat kimia aldehid dan keton umumnya serupa,
hanya berbeda dalam derajatnya. Unsur C kecil larut
dalam air (berkurang + C).
�� Merupakan senyawa polar, TD aldehid > senyawa non
polar
�� Sifat fisika formaldehid : suatu gas yang baunya sangat
merangsang
�� Akrolein = propanal = CH2=CH-CHO : cairan, baunya
tajam, sangat reaktif.
Contoh : Formaldehid = metanal = H-CHO
�� Sifat-sifat : satu-satunya aldehid yang berbentuk gas
pada suhu kamar, tak berwarna, baunya tajam,
larutanya dalam H2O dari 40 % disebut formalin.
�� Penggunaan : sebagai desinfektans, mengeraskan
protein (mengawetkan contoh-contoh biologik),
membuat damar buatan.
Pembuatan aldehid :
�� Oksidasi dari alkohol primer
�� Oksidasi dari metilbenzen
�� Reduksi dari asam klorida
Keton adalah suatu senyawa organik yang mempunyai sebuah
gugus karbonil (C=O) terikat pada dua gugus alkil, dua gugus aril atau
sebuah alkil dan sebuah aril. Sifat-sifat sama dengan aldehid.
Struktur: (R)2-C=O
Gugus aldehid formaldehid Aldehid alifatik Aldehid
aromatik
238
Contoh : propanon = dimetil keton = aseton = (CH3)2-C=O
�� Sifat : cairan tak berwarna, mudah menguap, pelarut
yang baik.
�� Penggunaan : sebagai pelarut.
Contoh lain : asetofenon = metil fenil keton
�� Sifat : berhablur, tak berwarna
�� Penggunaan : sebagai hipnotik, sebagai fenasil klorida
(kloroasetofenon) dipakai sebagai gas air mata.
Pembuatan keton
�� Oksidasi dari alkohol sekunder
�� Asilasi Friedel-Craft
�� Reaksi asam klorida dengan organologam
Tatanama aldehida dan keton
Dalam sistem IUPAC, aldehida diberi akhiran –al (berasal dari
suku pertama aldehida). Contoh-contohnya adalah sebagai berikut :
Karena aldehida telah lama dikenal, nama-nama umum masih
sering digunakan. Nama-nama tersebut dicantumkan dibawah nama
IUPAC-nya. Karena nama ini sering digunakan, anda perlu juga
mempelajarinya juga.
Untuk aldehida yang mempunyai subtituen, penomoran rantai
dimulai dari karbon aldehida sebagai mana contoh berikut :
Untuk aldehida siklik,digunakan awalan-karbaldehida. Aldehida
aromatik sering mempunyai nama umum.
O
H C H
O
CH3 C H
O
CH3CH2CH2 C H
Metanal
(formaldehid)
Etanal
(asetaldehid)
butanal
(n-butiraldehid)
C H 3
O
C H 3C H 2C H 2 C H
O
C H 2 C H 2 C H
O H O H
3-metil butanal
2,3-dihidroksipropanal
(gliseraldehida)
239
O
C
OH
O
C
OH
R
Dalam sistem IUPAC, keton diberi akhiran-on (dari suku kata
terakhir keton). Penomoran dilakukan sehingga gugus karbonil
mendapat nomor kecil. Biasanya keton diberi nama dengan
menambahkan kata keton setelah nama-nama gugus alkil atau
arilyang melekat pada gugus karbonil. Sama halnya dengan aldehida
nama umum sering digunakan. Contohnya adalah sebagai berikut :
d. Asam karboksilat dan turunannya
Asam organik yang paing penting adalah asam-asam karboksilat.
Gugus fungsinya adalah gugus karboksil, kependekan dari dua bagian
yaitu gugus karbonil dan hidroksil. Rumus asam karboksilat dapat
dipanjangdan atau dipendekkan seperti :
atau RCO2H atau RCOOH
H
O
C
CHO
OH
Siklopentana karbaldehida
(formilsiklopentana)
salisilaldehida
(2-hidroksibenzenakarbaldehida))
C H 3
O
C H 3 C
C H 3C H 2
O
C CH3
benzofenon
(difenil keton)
2-butanon
(etil metal keton)
O
C
C H 3
O
O O
C C H 3
2-metilsiklopentanon
sikloheksanon
Asetofenon
(metal fenil keton)
240
Ciri-ciri asam karboksilat
�� Mengandung gugus COOH yang terikat pada gugus alkil
(R-COOH) maupun gugus aril (Ar-COOH)
�� Kelarutan sama dengan alkohol
�� Asam dengan jumlah C 1 – 4 : larut dalam air
�� Asam dengan jumlah C = 5 : sukar larut dalam air
�� Asam dengan jumlah C > 6 : tidak larut dalam air
�� Larut dalam pelarut organik seperti eter, alkohol, dan
benzen
�� TD asam karboksilat > TD alkohol dengan jumlah C
sama.
Contoh : asam format = HCOOH
�� Sifat fisika : cairan, tak berwarna, merusak kulit,
berbau tajam, larut dalam H2O dengan sempurna.
�� Penggunaan : untuk koagulasi lateks, penyamakkan
kulit, industri tekstil, dan fungisida.
Contoh lain :asam asetat = CH3-COOH
�� Sifat : cair, TL 17oC, TD 118oC, larut dalam H2O
dengan sempurna
�� Penggunaan : sintesis anhidrat asam asetat, ester,
garam, zat warna, zat wangi, bahan farmasi, plastik,
serat buatan, selulosa dan sebagai penambah
makanan.
Pembuatan asam karboksilat
�� Oksidasi alkohol primer
�� Oksidasi alkil benzen
�� Carbonasi Reagen Grignard
�� Hidrolisin nitril
Tatanama Asam karboksilat
Karena banyak terdapat dialam, asam-asam karboksilat
adalah golongan senyawa yang paling dulu dipelajari oleh
kimiawan organik. Karena tidak mengherankan jika banyak
senyawa-senyawa asam mempunyai nama-nama biasa. Namanama
ini biasanya diturunkan dari bahasa Latin yang
menunjukkan asalnya. Tabel 12.8 memuat nama-nama asam
berantai lurus beserta nama IUPAC-nya. Banyak dari asam ini
mula-mula dipisahkan dari lemak sehingga sering dinamakan
sebagai asam-asam lemak (struktur lemak secara terinci
dibahas dalam bab berikutnya). Untuk memperoleh nama IUPAC
suatu asam karboksilat (Tabel 12.8 kolom terakhir) diperlukan
awalan kata asam da akhiran at.
Gambar 12.10 Gugus karboksil
241
CH3 CH
Br
COOH
Asam-asam bersubstitusi diberi nama menurut dua cara. Dalam
sisitem IUPAC, nomor rantai dimulai dari asam karbon pembawa gugus
karboksil dan substituen diberi nomor lokasi. Jika nama umum yang
digunakan lokasi substituen dilambangkan dengan huruf latin, dimulai
dengan atom karbon α.
Tabel 12.8 Asam-asam Karboksilat alifatik
Atom
Karbon Rumus Sumber Nama
biasa
Nama
IUPAC
1 HCOOH Semut(Latin,f
ormika)
Asam
format
Asam
metanoat
2 CH3COOH Cuka(Latin,ac
etum)
Asam
asetat
Asam
etanoat
3 CH3CH2COOH
Susu(Yunani,
protos
pion=lemak
pertama)
Asam
propino
at
Asam
propanoat
4 CH3(CH2)2COOH Mentega(Lati
n,butyrum)
Asam
valerat
Asam
pentanoat
5 CH3(CH2)3COOH
Akar valerian
(Latin,valere
=kuat)
Asam
kaproat
Asam
heksanoat
6 CH3(CH2)4COOH Domba(latin,
caper)
Asam
enentat
Asam
heptanoat
7 CH3(CH2)5COOH
Bunga anggur
(Yunani,oena
nthe)
Asam
kaprilat
Asam
oktanoat
8 CH3(CH2)6COOH Domba(latin,
caper)
9 CH3(CH2)7COOH
Pelargonium
(Yunani,pelar
gos)
Asam
pelargo
nat
Asan
nonanoat
14 CH3(CH2)8COOH Domba(latin,
caper)
Asam
kaprat
Asam
dekanoat
HO – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH
IUPAC asam 2-bromopropanoat asam 5-hidroksipentanoat
Umum asam α-bromopropionat asam ��-hidroksivalerat
(�� = delta)
Jika gugus karboksilat dihubungkan dengan cincin, akhiran karboksilat
ditambahkan pada nama induk sikloalkana.
COOH
Asam siklopentana karboksilat
242
Asam-asam aromatic juga diberi tambahan –at pada turunan
hidrokarbon aromatiknya. Beberapa contoh diantaranya :
Ester
Ester diturunkan dari asam dengan mengganti gugus OH
dengan gugus OR. Sifat fisika : berbentuk cair atau padat, tak
berwarna, sedikit larut dalm H2O, kebanyakan mempunyai bau yang
khas dan banyak terdapat di alam. Struktut ester : R – COOR. Ester
diberi nama seperti penamaan pada garam.
COOH
CH3
COOH
COOH
Cl
COOH
Asam benzoate
(asam benzanal karboksilat)
Asam o-toluat
(asam 2-metil benzena karboksilat)
Asam p-klorobenzoat
(asam 4-kloro benzena karboksilat)
Asam 1-naftoat
(asam 1-naftalena karboksilat)
Fenil asetat
O
O
CH3C OCH3
O
C
Metil benzoat
OCH3
O
CH3C OCH2CH3
O
CH3C
Etil
OCH3
O
CH2CH2CH3C
Metil butanoat
243
R C OH
O
+ HO R' R C OR' H2O
O
+
Perhatikan bahwa bagian R dari gugus OR disebutkan dahulu,
diikuti dengan nama asam yang berakhiran –at.
Pembuatan ester :
�� Reaksi alkohol dan asam karboksilat
�� Reaksi asam klorida atau anhidrida.
Penggunaan ester :
�� Sebagai pelarut, butil asetat (pelarut dalam industri cat).
�� Sebagai zat wangi dan sari wangi.
Pembuatan ester, estrerifikasi Fischer
Jika asam karboksilat dan alkohol dan katalis asam (biasanya
HCl atau H2SO4) dipanaskan terdapat kesetimbangan dengan ester dan
air.
Proses ini dinamakan esterifikasi fischer, yaitu berdasarkan
nama Emil Fischer kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan
metode ini. Walaupun reaksi ini adalah reaksi kesetimbangan, dapat
juga digunakan untuk membuat ester dengan hasil yang tinggi dengan
menggeser kesetimbangan kekanan. Hal ini dapat dicapai dengan
beberapa teknik. Jika alkohol atau asam harganya lebih murah, dapat
digunakan jumlah berlebihan. Cara lain ialah dengan memisahkan
ester dan/atau air yang terbentuk (dengan penyulingan) sehingga
menggeser reaksi kekanan.
Reaksi-reaksi senyawa karbon
Reaksi senyawa karbon dapat dapat terjadi dengan berbagai
cara, seperti reaksi substitusi, reaksi adisi dan reaksi eliminasi.
1. Reaksi substitusi
Reaksi substitusi atau disebut reaksi pertukaran gugus fungsi
terjadi saat atom atau gugus atom dari suatu senyawa karbon
244
digantikan oleh atom atau gugus atom lain dari senyawa yang lain.
Secara umum mekanismenya :
R – X + R’ – Y �� R – Y + R’ - X
Atom karbon ujung suatu alkil halida mempunyai muatan positif
parsial. Karbon ini bisa rentan terhadap (susceptible; mudah diserang
oleh) serangan oleh anion dan spesi lain apa saja yang mempunyai
sepasang elektron menyendiri (unshared) dalam kulit luarnya.
Dihasilkan reaksi subtitusi –suatu reasi dalam mana satu atom,ion atau
gugus disubstitusikan untuk (menggantikan) atom, atau gugus lain.
HO- + CH3CH2 – Br �� CH3CH2 – OH + Br-
CH3O- + CH3CH2CH2 – Cl �� CH3CH2CH2 – OCH3 + Cl-
Dalam suatu reaksi substitusi alkil halida, halida itu disebut
gugus pergi (leaving group) suatu istilah yang berarti gugus apa saja
yang dapat digeser dari ikatannya dengan suatu atom karbon. Ion
Halida merupakan gugus peri yang baik, karena ion-ion ini merupakan
basa yang sangat lemah. Basa kuat seperti misalnya OH-, bukan gugus
pergi yang baik.
Spesi (spesies) yang menyerang suatu alkil halida dalam suatu
reaksi substitusi disebut nukleofil (nucleophile, “pecinta nukleus”),
sering dilambangkan dengan Nu-. Dalam persamaan reaksi diatas, OHdan
CH3O-, adalah nukleofil. Umumnya, sebuah nukleofil aialah spesi
apasaja yang tertarik ke suatu pusat positif ; jadi sebuah nukleofil
adalah suatu basa Lewis. Kebanyakan nukleofil adalah anion, namun
beberapa molekul polar yang netral, seperti H2O, CH3OH dan CH3NH2
dapat juga bertindak sebagai nukleofil. Molekul netral ini memiliki
pasangan elektron menyendiri, yang dapat digunakan untuk
membentuk ikatan sigma.
Lawan nukleofil ialah elektrofil (“pecinta elektron”) sering
dilambangkan dengan E+. Suatu elektrofil ialah spesi apa saja yang
tertarik ke suatu pusat negatif, jadi suatu elektrofil ialah suatu asam
Lewis seperti H+ atau ZnCl2.
Beberapa reaksi substitusi
a. Reaksi alkila halida dengan basa kuat
b. Reaksi alkohol dengan PCl3
c. Reaksi alkohol dengan logam Natrium
d. Reaksi klorinasi
e. Reaksi esterifikasi (pembentukan ester)
f. Reaksi saponifikasi (penyabunan)
2. Reaksi Adisi
Reaksi adisi terjadi jika senyawa karbon yang mempunyai ikatan
rangkap menerima atom atau gugus atom lain sehungga ikatan
245
rangkap berubah menjadi ikatan tunggal. Ikatan rangkap merupakan
ikatan tak jenuh, sedangkan ikatan tunggal merupakan ikatan jenuh.
Jadi, reaksi adisi terjadi dari ikatan tak jenuh menjadi ikatan jenuh.
Mekanismenya reaksi adisi :
C = C �� C- C
C�� C �� C = C �� C – C
Beberapa reaksi adisi
a. Reaksi hidrogenasi alkana
R – CH = CH – R’ + H – H �� R – CH2 – CH2 – R’
Contoh :
C2H5 – CH = CH – CH3 + H – H �� C2H5 – CH - CH – CH3
2-pentena n-pentana
Reaksi hidrogenasi ini digunakan untuk membuat
margarin (mentega tiruan) dari minyak yang mengandung
asam lemak tak jenuh (C = C). Minyak cair dihidrogenasi
dengan bantuan katalis Ni menghasilkan lemak padat.
a. Reaksi adisi dengan halogen
R – CH = CH – R’ + X2 �� R – CH – CH – R’
| |
X X
Reaksi adisi dengan brom digunakan untuk membedakan
senyaw alkena (C = C) dengan sikloalkana. Hal ini karena
kedua senyawa mempunyai isomer fungsional (rumus molekul
sama, tetapi gugus fungsi berbeda). Pengamatan reaksinya
dengan membedakan warna dari brom yaitu merah coklat.
Alkena dapat bereaksi dengan brom sehingga warna merah
coklat dari brom hilang menjadi tidak berwarna. Akan tetapi,
sikloalkana tidak bereaksi dan warna merah coklat dari brom
tetap.
Alkena + brom �� bereaksi, warna merah coklat dari brom
hilang
Sikloalkana + brom tidak bereaksi, warna merah coklat
dari brom tetap.
a. Adisi dengan asam halida (HX)
R – CH = CH – R’ + H – X �� R – CH – CH – R’
| |
H X
Dalam adisi ini atom X terikat pada C rangkap dikiri
atau dikanan akan menghasilkan senyawa yang berbeda,
kecuali kalau R dengan R’ sama. Untuk itu, ada aturan yang
Triolein (cair) 3H Ni tristearin (padat)
2 �� ������
246
CH3CH
Br H
CH2 OH- CH3CH CH2 H2O Br- + + +
Cl Cl-
CH3 C
CH3
CH3
+ OHCH3
C
CH2
CH3
+ H2O +
menetapkan hasil utama dari treaksi adisi tersebut yang
dikemukankan oleh Vlademir Markovnikov. Aturan
Markovnikov :
a. ikatan rangkap merupakan kumpulan elektron
b. gugus alkil merupakan gugus pendorong elektron. Alkil
makin besar, daya dorong makin kuat. Urutan kekuatan
alkil : - CH3 < - C2H5 < - C3H7
c. gugus elektrongatif merupakan gugus penarik
elektron. Makin elektronegatif, daya tarik elektron makin
kuat.
3. Reaksi eliminasi
Reaksi eliminasi kebalikan dari reaksi adisi. Pada reaksi ini
molekul senyawa yang berikatan tunggal (ikatan jenuh) berubah
menjadi senyawa berikatan rangkap (ikatan tak jenuh) dengan
melepaskan molekul yang kecil.
Mekanismenya :
C – C �� C = C + X – Y
| |
X Y
Bila suatu alkil halida diolah dengan suatu basa kuat, dapat
terjadi suatu reaksi eliminasi. Dalam reaksi ini sebuah molekul
kehilangan atom-atom atau ion-ion dari struktur-strukturnya. Produk
organik suatu reaksi eliminasi suatu alkil halida adalah suatu alkena.
Dalam suatu tipe reaksi eliminasi ini, unsur H dan X keluar dari dalam
alkil halida ; oleh karena itu reaksi ini disebut reaksi
dehidrohalogenasi. (awalan de- berarti “minus” atau “hilangnya”).
Beberapa reaksi eliminasi
a. Reaksi dehidrogenasi (pelepasan Hidrogen)
b. Reaksi dehidrasi (pelepasan air)
247
c. Reaksi dehidrohalogenasi
RANGKUMAN
Atom karbon dengan nomor atom 6 mempunyai susunan
elektron K = 2, L = 4, jadi mempunyai 4 elektron valensi dan dapat
mernbentuk empat ikatan kovalen, serta dapat digambarkan dengan
rumus Lewis sebagai berikut, umpamanya untuk CH4.
Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang
terdiri dari unsur karbon (C) dan hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon
memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan
dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai
pengertian dari hidrokarbon alifatik. Bagian dari ilmu kimia yang
membahas senyawa hidrokarbon disebut kimia karbon.
Pada dasarnya terdapat tiga jenis hidrokarbon:
�� Hidrokarbon aromatik, mempunyai setidaknya satu cincin
aromatik
�� Hidrokarbon jenuh, juga disebut alkana, yang tidak memiliki
ikatan rangkap atau aromatik.
�� Hidrokarbon tak jenuh, yang memiliki satu atau lebih ikatan
rangkap antara atom-atom karbon, yang dibagi menjadi:
�� Alkena
�� Alkuna
Tiap-tiap atom karbon tersebut dapat mengikat empat atom lain
atau maksimum hanya 4 buah atom hidrogen. Jumlah atom
hidrogen dapat ditentukan dari jenis hidrokarbonnya.
�� Alkana: CnH2n+2
�� Alkena: CnH2n
�� Alkuna: CnH2n-2
�� Hidrokarbon siklis: CnH2n
Latihan Soal
1. Buatlah struktur dari senyawa berikut :
248
a. 2,3-dimetil butana
b. 2,2,3-trimetil pentana
c. 3-etil-2,2,4,6-tetrametil oktana
2. Buatlah struktur senyawa dari 3-etil-2,2,4-trimetil heptana,
kemudian tetntukan dan tunjukkan atom karbon primer,
skunder, tersier dan kuartener dari senyawa tersebut.
3. Buatlah struktur dari senyawa berikut :
a. 2-pentena
b. 3,4,4-trimetil-1-pentena
c. 3-isopropil-1-pentena
4. Tuliskan struktur dari senyawa :
a. 3-metil-1-butuna
b. 4,5-dimetil-2-heksuna
c. 3-metil-1-butuna
5. Jelaskan bagaimana terjadinya :
a. Reaksi substitusi
b. Reaksi adisi
c. Reaksi eliminasi
6. Jelaskan cara membedakan alkena dengan sikloalkana
7. Ada suatu senyawa mempunyai rumus molekul sama, yaitu
C4H14O. Tentukan kedua senyawa tersebut! Bagaimana cara
membedakannya?
249
Gambar.13.3 Baterai
Gambar.13.4 Pembersih
Gambar.13.1 Buah
Gambar.13.2
13 ASAM, BASA DAN BUFFER
Standar Kompetensi Kompetensi Dasar
Mengkomunikasikan senyawa
hidrokarbon dan kegunaanya
Mendiskripsikan kekhasan atom
karbon yang membentuk
senyawa hidrokarbon
Menggolongkan senyawa
hidrokarbon dan turunannya
Mendiskripsikan kegunaan
senyawa hidrokarbon dalam
kehidupan manusia
Tujuan pembelajaran
membedakan senyawa asam, basa, dan netral
mengidentifikasi sifat asam dan basa dengan berbagai indikator
memperkirakan pH suatu larutan yang tidak dikenal berdasarkan
hasil pengamatan trayek perubahan warna berbagai indikator asam
dan basa
menghitung pH larutan asam-basa kuat dan lemah
memahami dan dapat menghitung pH larutan buffer
Sifat asam dan basa termasuk pokok bahasan yang penting
dalam ilmu kimia. Dalam kehidupan sehari-hari, sifat ini dapat kita
jumpai misalnya rasa asam dari buah jeruk dan cuka. Rasa asam
tersebut berasal dari asam yang terkandung dalam buah jeruk dan
cuka, yaitu asam sitrat dan asam cuka. Asam askorbat dalam vitamin
C adalah zat penting dalam makanan kita.
250
Asam sulfat adalah contoh senyawa yang bersifat asam yang
terkandung dalam baterai mobil yang produksinya berada pada tingkat
atas dalam produksi tahunan dari industri kimia. Senyawa yang
bersifat basa yang penting diantaranya adalah amonia, terdapat
dalam bahan pembersih rumah tangga. Contoh lainnya yaitu natrium
hidroksida, dipasaran bernama lye, terdapat pada pembersih dan zat
buangan. Demikian juga ”milk of magnesia” yang dipakai sebagai obat
penyakit lambung juga bersifat basa.
Definisi-definisi berdasarkan pengamatan mengenai asam dan
basa dapat dilihat pada tabel 13.1.
Tabel 13.1 Hasil pengamatan asam dan basa
Untuk mengetahui sifat suatu senyawa apakah asam, basa, atau
netral, cara yang digunakan adalah mengujinya dengan indikator
asam-basa. Beberapa indikator asam-basa yaitu :
a.Lakmus merah dan lakmus biru
Asam mengubah kertas lakmus biru menjadi merah. Sedangkan basa
mengubah kertas lakmus merah menjadi biru. Senyawa netral tidak
mengubah warna kedua kertas lakmus.
b. Indikator universal
Dengan indikator universal, kita bisa langsung mengetahui berapa
pH (kekuatan asam / basa) dari suatu senyawa dengan
membandingkan warna indikator yang terkena senyawa dengan
warna standar. Biasanya range pH indikator universal adalah 1-14.
Asam : pH < 7
Netral : pH = 7
Basa : pH > 7
c.pH meter
pH larutan juga bisa diukur dengan pH meter. Alat digital ini
memberikan nilai pH yang lebih akurat daripada indikator universal.
Pembahasan pH larutan lebih lanjut di sub bab berikutnya.
Sebenarnya, beberapa senyawa di alam bisa digunakan sebagai
indikator asam-basa, seperti kunyit, air bunga, dan sebagainya. Untuk
lebih memahami sifat asam-basa dan cara mengenalinya, lakukanlah
kegiatan berikut!
Asam Basa
Berasa masam dan tajam Berasa pahit, berbusa
Berasa pedih bila terkena luka Licin
Merubah lakmus merah menjadi
biru
Merubah lakmus biru menjadi
merah
Merubah phenolphthalein
menjadi tak berwarna
Merubah phenolphthalein
menjadi merah muda
251
Aktivitas siswa
Petunjuk :
a. Lakukan percobaan berikut dalam kerjasama kelompok di
laboratorium !
b. Catatlah data hasil percobaanmu !
c. Jawablah soal-soal di bawahnya dengan jelas!
BAHAN DAN ALAT
Asam cuka
Air kapur
Air distilasi
Air jeruk
Pembersih lantai
Air tanah
Pasta gigi
Air asam
Larutan unkown
Indikator universal
Lakmus merah
Lakmus biru
Phenolphtalein
Air bunga
Air kunyit
Beker glass
Cawan petri
Pipet tetes
PROSEDUR KERJA
1. Ambil sedikit larutan – larutan yang akan diukur, kemudian
tempatkan pada cawan petri !
2. Ukurlah pH larutan tersebut dengan indikator universal !
3. Kemudian isilah tabel hasil pengamatan (Tabel 13.2) di
bawah dengan jujur dan kerjakan soal latihan berikut
dengan benar !
HASIL PERCOBAAN
1. Berdasarkan pengamatanmu, bagaimana perbedaan warna
indikator universal setelah ditetesi larutan asam, larutan
basa, dan larutan netral?
2. Setelah ditetesi larutan asam cuka dan air asam, perbedaan
apa yang terjadi pada indikator universal? Jelaskan!
3. Apa yang dapat kamu simpulkan tentang pH larutan asam,
basa, dan netral?
252
Tabel 13.2 Hasil pengamatan pH
KETERANGAN
IU : Indikator Universal
LM : Lakmus Merah
LB : Lakmus Biru
PP : Phenophtalein
AB : Air Bunga
AK : Air Kunyit
LARUTAN
Peruba
h-an
warna
IU
pH IU
Perubahan warna indikator lain
Sifat
LM LB PP AB AK larutan
Asam cuka
Air kapur
Air distilasi
Air jeruk
Pembersih
lantai
Air tanah
Pasta gigi
Air asam
Larutan A
Larutan B
Larutan C
Larutan D
Larutan E
Larutan F
Larutan G
Larutan H
....
....
....
....
....
....
....
....
....
....
....
....
.
....
...
....
...
....
.
....
.
....
.
....
.
....
.
....
.
....
.
....
.
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
....
....
....
....
....
.
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
...
....
..........
..........
..........
..........
.........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
..........
253
Gambar.13.5 Penemu teori asam-basa
13.1 Definisi-definisi asam dan basa
Menurut sejarahnya, awalnya Lavoisier mengemukakan bahwa
asam merupakan senyawa yang mengandung oksigen (oksida dari
nitrogen, fosfor, sulfur dan halogen yang membentuk asam dalam
air). Namun sekitar awal abad 19, beberapa asam yang tidak
mengandung oksigen telah ditemukan, sehingga akhirnya pada tahun
1838 Liebig mendefinisikan asam sebagai senyawa yang mengandung
hidrogen, dimana hidrogen tersebut dapat digantikan oleh logam.
Pada abad berikutnya, dikembangkan definisi-definisi asam-basa yang
memperbaiki definisi sebelumnya.
13.1.1 Definisi asam-basa menurut Arrhenius
Menurut Arrhenius pada tahun 1903,
asam adalah zat yang dalam air dapat menghasilkan ion hidrogen
(atau ion hidronium, H3O+) sehingga dapat meningkatkan konsentrasi
ion hidronium (H3O+)
contoh :
basa adalah zat yang dalam air dapat menghasilkan ion hidroksida
sehingga dapat meningkatkan konsentrasi ion hidroksida
contoh :
254
H+ + Cl- + NH4
+ + OH- �� NH4
+ + Cl- + H2O
asam + basa �� garam + air
Reaksi keseluruhannya :
Secara umum :
Konsep asam basa Arrhenius terbatas hanya pada larutan air, sehingga
tidak dapat diterapkan pada larutan non-air, fasa gas dan fasa
padatan dimana tidak ada H+ dan OH-.
13.1.2 Definisi asam-basa menurut Bronsted-Lowry
Pada tahun 1923, Bronsted dan Lowry mendefinisikan :
Asam adalah suatu senyawa yang dapat memberikan proton
(H+)
Basa adalah suatu senyawa yang dapat berperan sebagai
menerima proton (H+)
Pada kedua contoh reaksi di atas, air dapat bertindak sebagai basa
dalam larutan HCl dan sebagai asam dalam larutan amonia. Senyawa
yang dapat bertindak sebagai asam dan basa disebut sebagai senyawa
amfoter. Contoh lain senyawa yang bersifat amfoter yaitu Al2O3.
Reaksi di atas menunjukkan pasangan asam-basa konjugasi. Pada
reaksi kebalikannya, ion Cl- menerima proton dari ion oksonium
(H3O+). Ion Cl- disebut sebagai basa dan ion oksonium (H3O+) disebut
sebagai asam, sehingga HCl merupakan pasangan asam-basa konjugasi
dari Cl- dan H2O merupakan pasangan asam-basa konjugasi dari ion
oksonium (H3O+).
13.1.3 Definisi asam-basa menurut Lux-Flood
Sistem asam-basa Lux-Flood merupakan sistem asam-basa dalam
larutan nonprotik yang tidak dapat menggunakan definisi Bronsted-
Lowry. Contohnya, pada temperatur leleh suatu senyawa anorganik
yang cukup tinggi reaksinya sebagai berikut:
CaO + SiO2 �� CaSiO3
basa asam
asam basa
Gambar 13.6 asam memberikan proton pada basa
255
basa (CaO) adalah pemberi oksida
asam (SiO2) adalah penerima oksida
Sistem Lux-Flood terbatas pada sistem lelehan oksida, namun
merupakan aspek anhidrida asam-basa dari kimia asam- basa yang
sering diabaikan.
Basa Lux-flood adalah suatu anhidrida basa.
Ca2+ + O2- + H2O �� Ca2+ + 2OHSedangkan
asam Lux-Flood adalah suatu anhidrida asam.
SiO2 + H2O �� H2SiO3
Karakterisasi oksida logam dan non logam menggunakan sistem
tersebut bermanfaat dalam industri pembuatan logam.
13.1.4 Definisi asam-basa menurut sistem pelarut (solvent)
Definisi ini diterapkan pada pelarut yang dapat terdisosiasi menjadi
kation dan anion (autodisosiasi).
Asam adalah suatu kation yang berasal dari reaksi autodisosiasi
pelarut yang dapat meningkatkan konsentrasi kation
dalam pelarut.
Basa adalah suatu anion yang berasal dari reaksi autodisosiasi
pelarut yang dapat meningkatkan konsentrasi anion
pelarut.
Secara umum, reaksi autodisosiasi dapat dituliskan :
Contoh :
Asam sulfat meningkatkan konsentrasi ion hidronium dan merupakan
asamnya. Konsep asam-basa sistem pelarut adalah kebalikan dari
reaksi autodisosiasi.
solvent �� asam + basa
H2SO4 + H2O �� H3O+ + HOSO4
-
2H2O �� H3O+ + OH-
2NH3 �� NH4
+ + NH2
-
2SO2 �� SO2+ + SO3
-
2BrF3 �� BrF2
+ + BrF4
-
AB �� A+ + BH3O+
+ OH- �� 2H2O
BrF2
+ + BrF4
- �� 2BrF3
256
Ag+ + 2:NH3 �� [H3N:Ag:NH3]
asam basa
Contoh :
Secara umum :
Perbandingan reaksi netralisasi asam-basa menurut Arrhenius,
Bronsted-Lowry dan sistem pelarut :
13.1.5 Definisi asam-basa menurut Lewis
Lewis mendefinisikan :
Asam adalah senyawa kimia yang bertindak sebagai penerima
pasangan elektron.
Basa adalah senyawa kimia yang bertindak sebagai pemberi
pasangan elektron.
Contoh :
Dalam kulit valensi atom N dalam molekul NH3, terdapat 3 (tiga)
pasang ikatan (N-H) dan 1 (satu) pasang elektron tidak berpasangan
(:), sedangkan untuk atom B dalam molekul BF3, terdapat 3 (tiga)
pasang elektron yang berikatan (B-F). Sepasang elektron tidak
berikatan dapat disumbangkan kepada atom pusat B yang kemudian
digunakan bersama-sama, sehingga terjadi ikatan kovalen koordinasi
(B-N).
13.1.6 Definisi asam-basa menurut Usanovich
Definisi ini merupakan perkembangan dari definisi asam Lewis
dan ditambah reaksi redoks.
Asam adalah senyawa kimia yang bereaksi dengan basa,
membentuk kation atau menerima elektron.
Basa adalah senyawa kimia yang bereaksi dengan asam,
membentuk anion atau elektron.
asam + basa �� solvent
Arrhenius : asam + basa �� garam + air
Bronsted-Lowry : asam + basa �� basa konjugat + asam konjugat
Sistem Pelarut : asam + basa �� solvent
B
F
F
F
+ H :
N
H
H
B
F
F
F
: N
H
H
H
asam basa
257
Gambar 13.8 Warna indikator universal
Contoh :
13.2 Kekuatan asam dan basa
13.2.1 Derajat keasaman (pH)
Konsentrasi ion H+ dalam larutan disebut derajat keasaman
(pH). Rumus pH dituliskan sebagai berikut :
Untuk air murni pada temperatur 25 °C :
[H+] = [OH-] = 10-7 mol/L
Sehingga pH air murni = - log 10-7 =
7.
Atas dasar pengertian ini, maka :
�� Jika pH = 7, maka larutan
bersifat netral
�� Jika pH < 7, maka larutan
bersifat asam
�� Jika pH > 7, maka larutan
bersifat basa
�� Pada temperatur kamar :
pKw = pH + pOH = 14
Telah disinggung dalam pembahasan sebelumnya bahwa asam terbagi
menjadi dua, yaitu asam kuat dan asam lemah. Begitu juga pada
larutan basa terbagi menjadi dua, yaitu basa kuat dan basa lemah.
Pembagian ini sangat membantu dalam penentuan derajat keasaman
(pH).
13.2.2 Asam kuat
Disebut asam kuat karena zat terlarut dalam larutan ini
mengion seluruhnya (α = 1). Untuk menyatakan derajat
keasamannya, dapat ditentukan langsung dari konsentrasi asamnya
dengan melihat valensinya.
Contoh :
�� Hitung pH larutan dari 100 ml larutan 0.01 M HCl!
Jawab :
Asam : Cl2 + e- �� Cl-
Basa : Fe2+ �� Fe3+ + epH
= - log [H+]
258
HCl(aq) �� H+
(aq) + OH-
(aq)
[H+] = [HCl] = 0.01= 10-2
pH = - log 10-2 = 2
�� Hitung pH larutan dari 2 liter larutan 0.1 mol asam sulfat!
Jawab :
Molaritas =
L
mol
2
0,1
= 0.05 M
H2SO4(aq) �� 2H+
(aq) + SO4
2-
(aq)
[H+] = 2 [H2SO4] = 2 x 0.05 M = 10-1
pH = - log 10-1 = 1
13.2.3 Asam lemah
Disebut asam lemah karena zat terlarut dalam larutan ini tidak
mengion seluruhnya, α ≠ 1, (0 < α < 1). Penentuan besarnya derajat
keasaman tidak dapat ditentukan langsung dari konsentrasi asam
lemahnya (seperti halnya asam kuat). Penghitungan derajat keasaman
dilakukan dengan menghitung konsentrasi [H+] terlebih dahulu dengan
rumus :
di mana, Ca = konsentrasi asam lemah
Ka = tetapan ionisasi asam lemah
Contoh :
Hitunglah pH dari 0,025 mol CH3COOH dalam 250 mL larutannya, jika
Ka = 10-5!
Jawab :
Ca =
L
mol
0,25
0,025
= 10-1 M
[H+] = �� �� a a C .K
= 10-1.10-5
= 10-3 M
pH = - log 10-3 = 3
13.2.4 Basa kuat
Disebut basa kuat karena zat terlarut dalam larutan ini mengion
seluruhnya (α = 1). Pada penentuan derajat keasaman dari larutan
basa terlebih dulu dihitung nilai pOH dari konsentrasi basanya.
[H+] = a a C .K
259
Contoh :
�� Hitung pH dari 100 mL larutan KOH 0,1 M !
Jawab :
KOH(aq) �� K+
(aq) + OH-
(aq)
[OH-] = [KOH] = 10-1 M
pOH = - log 10-1 = 1
pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13
�� Hitung pH dari 500 mL larutan Ca(OH)2 0,01 M !
Jawab :
Ca(OH)2(aq)��Ca2+
(aq)+2OH-
(aq)
[OH-] = 2[Ca(OH)2]
= 2 x 0,01
= 2x10-2 M
pOH = - log 2 x 10-2
= 2 – log 2
pH = 14 – pOH
= 14 – (2 – log 2)
= 12 + log 2
13.2.5 Basa lemah
Disebut basa lemah karena zat terlarut dalam larutan ini tidak
mengion seluruhnya, α ≠ 1, (0 < α < 1). Penentuan besarnya
konsentrasi OH- tidak dapat ditentukan langsung dari konsentrasi basa
lemahnya (seperti halnya basa kuat), akan tetapi harus dihitung
dengan menggunakan rumus :
di mana, Cb = konsentrasi basa lemah
Kb = tetapan ionisasi basa lemah
13.3 Larutan buffer
Lakukan kegiatan berikut!
Aktivitas siswa :
[OH-] = b b C .K
260
1
3
2
1. Ambil 10 mL larutan asam
asetat 0,1 M (Larutan 1). Ukur
pH larutan dengan indikator
universal.
Kemudian ambil juga 15 mL
larutan NH3 0,2 M (Larutan 2).
Ukur pH larutan dengan indikator universal.
2. Masukkan 5 mL larutan natrium asetat ke dalam larutan 1 dan 20
mL larutan NH4Cl 0,1 M ke dalam larutan 2.
Ukur pH masing-masing larutan dengan indikator universal.
3. Apa yang bisa Anda simpulkan?
__________________________
Semua larutan yang dapat mempertahankan pH disebut larutan
buffer. Sifat larutan buffer antara lain : tidak berubah pH-nya meski
diencerkan dan tidak berubah pH-nya meski ditambah sedikit asam
atau basa. Pada gambar di atas, pH larutan A tidak berubah setelah
ditambah dengan larutan asam sehingga larutan A merupakan larutan
Buffer, sedangkan larutan B bukan merupakan larutan Buffer karena
pHnya berubah setelah penambahan larutan asam.
Campuran buffer dapat dibuat dari :
�� Campuran asam lemah dengan garamnya
Contoh : CH3COOH dengan CH3COONa ; H2CO3 dengan NaHCO3 ;
dan NaHCO3 dengan Na2CO3
�� Campuran basa lemah dengan garamnya
Contoh : NH4OH dengan NH4Cl
Latihan :
Hitunglah pH dari 100 mL 0.001 larutan NH4OH, jika diketahui tetapan
ionisasinya = 10-5 !
261
Jawab :
[OH-] = ( . ) b b C K
= 10-3.10-5
= 10-4 M
pOH = - log 10-4 = 4
pH = 14 – 4 = 10
13.3.1 Cara perhitungan larutan buffer
Larutan buffer yang terdiri atas asam lemah dan garamnya
(larutannya akan selalu mempunyai pH < 7) digunakan rumus :
di mana :
Ca = [CH3COOH] konsentrasi asam lemah
Cg = [CH3COO-] konsentrasi ion garamnya
Ka = tetapan ionisasi asam lemah
Contoh :
�� Hitunglah pH larutan yang terdiri atas campuran 0.01 mol asam
asetat dengan 0.1 mol natrium asetat dalam 1 liter larutan! Ka
asam asetat = 10-5
�� Hitunglah pH larutan yang terdiri atas campuran 1 mol HCOOH
dan 0.5 mol NaHCOO dalam 1 liter larutan!
Ka HCOOH = 1.77 x 10-4
Jawab :
�� M
L
C mol a
2
2
10
1
10 ��
��
�� ��
M
L
C mol g
10 1
1
�� 0,1 �� ��
a
g
a C
C
pH �� pK �� log
M
M
2
1
5
10
log10 log 10��
��
�� �� �� ��
= 5 + 1
= 6
CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-
(aq) + H3O+
(aq)
Ket. : fase liquid (l) tidak berpengaruh
[CH3COO-] [H3O+]
Ka =
[CH3COOH]
[H3O+] = Ka . Ca/Cg
pH = pKa + log Cg/Ca
262
�� HCOOH(aq) + H2O(l) �� HCOO-
(aq) + H3O+
(aq)
Konsentrasi awal (M) 1.00 0.500 ≈ 0
Konsentrasi akhir (M) - y + y + y
Konsentrasi setimbang (M) 1.00 – y 0.500 + y y
Persamaan setimbang �� ���� ��
��HCOOH��
HCOO H O
Ka
�� ��
�� 3 .
�� ��
y
y y
��
��
�� ��
1,00
1,77.10 4 0,500
Karena y relatif lebih kecil dibanding 1 dan 0.500, bentuk persamaan
akan menjadi
�� ��
1,00
1,77.10��4 �� 0,500 y
y = 3.54.10-4 M = [H3O+]
pH = - log [3.54.10-4] = 3.45
Larutan buffer yang terdiri atas basa lemah dan garamnya (larutannya
akan selalu mempunyai pH > 7) digunakan rumus :
di mana, Cb = [NH3] konsentrasi basa lemah
Cg = [NH4
+] konsentrasi ion garamnya
Kb = tetapan ionisasi basa lemah
Contoh :
Hitung pH larutan yang dibuat dengan menambahkan 0.100 mol NH4Cl
dan 0.200 mol NH3 ke dalam air dan mengencerkannya menjadi 1.000
L. Kb NH4
+ = 5.6 x 10-5
Jawab :
NH3(aq) + H2O(l) �� NH4
+
(aq) + OH-
(aq)
NH3(aq) + H2O(l) �� NH4
+
(aq) + OH-
(aq)
Ket. : fase liquid (l) tidak berpengaruh
[NH4
+] [OH-]
Kb =
[NH3]
[OH-] = Kb . Cb/Cg
pH = pKa + log Cg/Ca
263
Konsentrasi awal (M) 0,200 0.100 ≈
0
Konsentrasi akhir (M) - y + y
+ y
Konsentrasi setimbang (M) 0,200 – y 0.100 + y
y
Persamaan kesetimbangan �� ���� ��
�� �� 3
4 .
NH
K NH OH b
�� ��
��
�� ��
y
y y
��
��
�� ��
0,200
5,6.10 5 0,100
Karena y relatif lebih
kecil dibanding 0.100 dan
0.200, bentuk persamaan
akan menjadi
�� ��
0,200
5,6.10��5 �� 0,100 y
Ringkasan
Asam basa sebagai elektrolit. Definisi asam menurut Arhenius adalah
suatu substansi yang menghasilkan ion H3O+ apabila dilarutkan dalam
air. Asam Bronsted adalah donor proton, sedangkan basa Bronsted
adalah aseptor proton. Asam Lewis adalah setiap spesi yang menerima
pasangan elektron bebas dalam membentuk ikatan kovalen.
Latihan :
1. a. Apakah penyebab sifat basa? Sebutkan beberapa sifat khas
basa!
b. Sebutkan berbagai zat dalam kehidupan sehari-hari yang
bersifat basa!
2. Jelaskan mengapa larutan NH3 dapat mengubah kertas lakmus
merah menjadi biru!
3. Dari pengujian larutan dengan kertas lakmus diperoleh data :
Larutan manakah yang mengandung konsentrasi ion OH- lebih
besar daripada konsentrasi H+?
Larutan
yang
Warna lakmus
Merah biru
264
4. Tuliskan rumus
kimia dan reaksi ionisasi asam/basa berikut:
a. asam sulfat
b. asam asetat
c. asam karbonat
d. barium hidroksida
e. kalium hidroksida
f. magnesium hidroksida
5. Jelaskan definisi asam-basa menurut
a. Arrhenius
b. Bronsted-Lowry
c. Lewis
6. Tentukan sifat zat yang dicetak tebal, apakah sebagai asam atau
sebagai basa:
a. HCO3
-
(aq) + NH4
+
(aq) �� H2CO3(aq) + NH3(aq)
b. CH3COOH(aq) + H2SO4(aq) �� CH3COOH2
+
(aq) + HSO4
-
(aq)
c. CH3COOH(aq) + H2O(l) �� CH3COO-
(aq) + H3O+
(aq)
d. CH3COO-
(aq) + H2O(l) �� CH3COOH(aq) + OH-
(aq)
7. Tentukan pasangan asam-basa konjugasi dalam reaksi asam-basa
berikut:
a. HCO3
-
(aq) + NH4
+
(aq) �� H2CO3(aq) + NH3(aq)
b. CH3COOH(aq) + H2SO4(aq) �� CH3COOH2
+
(aq)+ SO4
-
(aq)
c. CH3COOH(aq) + H2O(l) �� CH3COO-
(aq) + H3O+
(aq)
d. CH3COO-
(aq) + H2O(l) �� CH3COOH(aq) + OH-
(aq)
8. Tuliskan rumus asam konjugasi dari spesi berikut:
a. H2O
b. NH3
c. CO3
2-
d. HSO4
-
9. Tuliskan rumus basa konjugasi dari spesi berikut:
b. H2O
c. NH3
d. HSO4
-
e. NH4
+
10. Dalam reaksi berikut ini,
CN-
(aq) + H2O(l) �� HCN(aq) + OH-
(aq)
No.
diuji
1 X Merah Biru
2 Y Merah Merah
3 Z Biru Biru
4 U Merah Biru
5 V Biru biru
265
CN- berlaku sebagai basa, sesuai dengan teori.....
11. Tentukan pH larutan jika diketahui konsentrasi ion H+
a. 0,5 M
b. 0,002 M
c. 6 x 10-4 M
d. 0,0235 M
12. Tentukan pH larutan HCl dengan konsentrasi sebesar 1 x 10-8 M!
(petunjuk : [H+] yang berasal dari ionisasi air tidak dapat
diabaikan)
13. Suatu larutan mengandung asam asetat (CH3COOH; Ka = 1 x 10-5)
0.1 M dan asam benzoat (C6H5COOH; Ka = 6 x 10-5) 0.2 M. Tentukan
[H+], [CH3COO-], dan [C6H5COO-] dalam larutan itu!
(petunjuk: [H+] = [CH3COO-] + [C6H5COO-])
14. Suatu larutan cuka mengandung 6% CH3COOH. Jika diketahui
massa jenis cuka makan itu adalah 1 kg L-1, tentukan volume cuka
itu yang harus diencerkan untuk membuat 100 mL larutan dengan
pH = 4, Ka CH3COOH = 1 x 10-5.
(petunjuk : kemolaran larutan dapat dihitung dengan
rumus:M=(��x10x %)/Mt)
266
267
14. BATU BARA
Batu bara adalah sisa tumbuhan dari jaman prasejarah yang
telah berubah bentuk yang awalnya berakumulasi di rawa dan lahan
gambut. Batu bara adalah bahan bakar fosil yang dapat terbakar. Batu
bara terbentuk dari tumbuhan yang telah terkonsolidasi antara strata
batuan lainnya dan diubah oleh kombinasi pengaruh tekanan dan
panas selama jutaan tahun sehingga membentuk endapan-endapan
tanah.
Penimbunan lanau dan sedimen lainnya, bersama dengan
pergeseran kerak bumi (dikenal sebagai pergeseran tektonik)
mengubur rawa dan gambut. Ini seringkali sampai ke kedalaman yang
sangat dalam. Dengan penimbunan tersebut, material tumbuhan
tersebut terkena suhu dan tekanan yang tinggi. Kondisi tersebut
menyebabkan tumbuhan tersebut mengalami proses perubahan fisika
dan kimiawi dan mengubah tumbuhan tersebut menjadi gambut dan
pada gilirannya, batu bara. Pembentukan batubara dimulai sejak
268
Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) –
dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara
360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Mutu dari setiap endapan
batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu
pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Pada
prosesnya yang paling awal, gambut berubah menjadi lignite (batu
bara muda) atau ‘brown coal (batu bara coklat)’.
Gambar 14.1
Batu bara Muda(batu bara coklat)
Gambar 14.2
Batu bara atau karbon
Keduanya ini adalah batu bara dengan jenis maturitas organik
rendah. Dibandingkan dengan batu bara jenis lainnya, batu bara muda
agak lembut dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai
kecoklat-coklatan. Mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus
menerus selama jutaan tahun, batu bara muda selanjutnya mengalami
perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya
sampai tahap dimana bara muda berubah menjadi batu bara ‘subbitumen’.
Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga subbitumen
ini menjadi lebih keras dan warnanya lebih hitam dan
269
membentuk ‘bitumen’ atau ‘antrasit’. Antrasit adalah tahap akhir
pembentukan batu bara.
a. Dimana Batu Bara Dapat Ditemukan?
Gambar 14.3
Tempat Batu Bara Didapatkan
Telah diperkirakan bahwa ada lebih dari 984 milyar ton
cadangan batu bara di seluruh dunia. Hal ini berarti ada cadangan
batu bara yang cukup untuk menghidupi kita selama lebih dari 190
tahun. Batu bara berada di seluruh dunia – ia dapat ditemukan di
setiap daratan di lebih dari 70 negara, dengan cadangan terbanyak di
AS, Rusia, China dan India.
Sumber Daya
Sumber daya adalah jumlah batu bara yang dapat ditemukan
di statu endapan atau tambang batu bara. Ini tidak termasuk
kelayakan penambangan batu bara secara ekonomis. Tidak semua
sumber daya batu bara dapat ditambang dengan menggunakan
teknologi yang ada saat ini.
Cadangan
Cadangan dapat ditentukan dalam hal cadangan yang telah
terbukti (atau terukur) dan cadangan yang diperkirakan (atau yang
terindikasi). Cadangan yang diperkirakan memiliki tingkat keyakinan
yang lebih rendah daripada cadangan yang telah terbukti.
Cadangan yang telah terbukti
Cadangan-cadangan tidak hanya dipertimbangkan untuk
sekedar dapat ditambang namun juga dapat ditambang secara
ekonomis. Hal ini berarti bahwa mereka mempertimbangkan teknologi
pertambangan saat ini yang dapat digunakan dan tingkat ekonomis
dari penambangan batu bara. Dengan demikian cadangan-cadangan
yang telah terbukti akan berubah sesuai dengan harga batu bara; jika
harga batu bara turun, maka cadangan yang telah terbukti akan
berkurang.
Sementara ini diperkirakan bahwa ada cadangan batu bara
yang cukup untuk menghidupi kita selama 190 tahun. Walaupun
demikian kenyataan demikian masih dapat diperluas dengan
melakukan sejumlah pengembangan, termasuk : penemuan cadangancadangan
baru melalui kegiatan eksplorasi yang sudah berjalan;
kemajuan-kemajuan dalam teknik-teknik penambangan, yang dapat
memperoleh cadangan cadangan yang sebelumnya tidak bisa dicapai.
Semua bahan bakar yang berasal dari fosil akhirnya akan
habis, oleh karena itu penting sekali bagi manusia untuk
270
mengkonsumsinya secara efisien. Pengembangan-pengembangan
penting terus dilakukan untuk penggunaan batu bara secara efisien
sehingga dapat diperoleh energi yang lebih banyak dari setiap ton
batu bara yang diproduksi.
Gambar 14.4 Negara Produsen Batu Bara
b. Menemukan Batu Bara
Cadangan batu bara ditemukan melalui kegiatan eksplorasi.
Proses tersebut biasanya mencakup pembuatan peta geologi dari
daerah yang bersangkutan, kemudian melakukan survai geokimia dan
geofisika, yang dilanjutkan dengan pengeboran eksplorasi. Proses
demikian memungkinkan diperolehnya gambaran yang tepat dari
daerah akan dikembangkan. Daerah tersebut hanya akan menjadi
suatu tambang jika daerah tersebut memiliki cadangan batu bara yang
cukup banyak dan mutu yang memadai sehingga batu bara dapat
271
diambil secara ekonomis. Setelah mendapat kepastian akan hal
tersebut, maka dimulailah kegiatan penambangannya.
Pemilihan metode penambangan sangat ditentukan oleh unsur
geologi endapan batu bara. Saat ini, tambang bawah tanah
menghasilkan sekitar 60% dari produksi batu bara dunia, walaupun
beberapa negara penghasil batu bara yang besar lebih menggunakan
tambang permukaan. Tambang terbuka menghasilkan sekitar 80%
produksi batu bara di Australia, sementara di AS, hasil dari tambang
permukaan sekitar 67%.
Gambar 14.5 Kandungan Kelembaman Batu Bara
c. Tambang Bawah Tanah
Ada dua metode tambang bawah tanah : tambang room-andpillar
dan tambang longwall. Dalam tambang room-and-pillar,
endapan batu bara ditambang dengan memotong jaringan ‘ruang’ ke
dalam lapisan batu bara dan membiarkan ‘pilar’ batu bara untuk
menyangga atap tambang. Pilar-pilar tersebut dapat memiliki
kandungan batu bara lebih dari 40% – walaupun batu bara tersebut
dapat ditambang pada tahapan selanjutnya.
Penambangan batu bara tersebut dapat dilakukan dengan cara
yang disebut retreat mining (penambangan mundur), dimana batu
bara diambil dari pilar-pilar tersebut pada saat para penambang
kembali ke atas. Atap tambang kemudian dibiarkan ambruk dan
tambang tersebut ditinggalkan. Tambang longwall mencakup
penambangan batu bara secara penuh dari suatu bagian lapisan atau
‘muka’ dengan menggunakan gunting-gunting mekanis. Tambang
longwall harus dilakukan dengan membuat perencanaan yang hati-hati
untuk memastikan adanya geologi yang mendukung sebelum dimulai
kegiatan penambangan. Kedalaman permukaan batu bara bervariasi di
272
kedalaman 140-350m. Penyangga yang dapat bergerak maju secara
otomatis dan digerakkan secara hidrolik diperlukan, dan ia menyangga
atap tambang selama pengambilan batu bara. Setelah batu bara
diambil dari daerah tersebut, atap tambang dibiarkan ambruk. Lebih
dari 75% endapan batu bara dapat diambil dari panil batu bara yang
dapat memanjang sejauh 3 km pada lapisan batu bara.
Gambar 14.6 Tambang Room dan Pillar
Keuntungan utama dari tambang room–and-pillar daripada
tambang longwall adalah tambang roomand-pillar dapat mulai
memproduksi batu bara jauh lebih cepat, dengan menggunakan
peralatan bergerak dengan biaya kurang dari 5 juta dolar (peralatan
tambang longwall dapat mencapai 50 juta dolar). Pemilihan teknik
penambangan ditentukan oleh kondisi tapaknya namun selalu didasari
oleh pertimbangan ekonomisnya; perbedaan-perbedaan yang ada
bahkan dalam satu tambang dapat mengarah pada digunakannya
kedua metode penambangan tersebut.
d. Tambang Terbuka
Gambar 14.7
Tambang permukaan
Tambang terbuka – juga disebut tambang permukaan – hanya
memiliki nilai ekonomis apabila lapisan batu bara berada dekat
273
dengan permukaan tanah. Metode tambang terbuka memberikan
proporsi endapan batu bara yang lebih banyak daripada tambang
bawah tanah karena seluruh lapisan batu bara dapat dieksploitasi –
90% atau lebih dari batu bara dapat diambil.
Tambang terbuka yang besar dapat meliputi daerah berkilokilo
meter persegi dan menggunakan banyak alat yang besar,
termasuk: dragline (katrol penarik) yang memindahkan batuan
permukaan; power shovel (sekop hidrolik); truk-truk besar yang
mengangkut batuan permukaan dan batu bara; bucket wheel
excavator (mobil penggali serok); dan ban berjalan. Batuan
permukaan yang terdiri dari tanah dan batuan dipisahkan pertamatama
dengan bahan peledak; batuan permukaan tersebut kemudian
diangkut dengan menggunakan katrol penarik atau dengan sekop dan
truk. Setelah lapisan batu bara terlihat, lapisan batu bara tersebut
digali, dipecahkan kemudian ditambang secara sistematis dalam
bentuk jalur-jalur. Kemudian batu bara dimuat ke dalam truk besar
atau ban berjalan untuk diangkut ke pabrik pengolahan atau langsung
ke tempat dimana batu bara tersebut akan digunakan.
e. Pengolahan Batu Bara
Seperti disebutkan dimuka, batubara adalah mineral organik
yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang
mengendap yang selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan
kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Oleh karena itu,
batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Adapun proses
yang mengubah tumbuhan menjadi batubara tadi disebut dengan
pembatubaraan (coalification).
Faktor tumbuhan purba yang jenisnya berbeda-beda sesuai
dengan jaman geologi dan lokasi tempat tumbuh dan berkembangnya,
ditambah dengan lokasi pengendapan (sedimentasi) tumbuhan,
pengaruh tekanan batuan dan panas bumi serta perubahan geologi
yang berlangsung kemudian, akan menyebabkan terbentuknya
batubara yang jenisnya bermacam-macam. Oleh karena itu,
karakteristik batubara berbeda-beda sesuai dengan lapangan batubara
(coal field) dan lapisannya (coal seam).
Dalam proses pembatubaraan, maturitas organik sebenarnya
menggambarkan perubahan konsentrasi dari setiap unsur utama
pembentuk batubara. Berikut ini ditunjukkan contoh analisis dari
masing - masing unsur yang terdapat dalam setiap tahapan
pembatubaraan.
274
Gambar 14.7 Proses Terbentuknya Batubara
(Sumber: Kuri-n ni Riyou Sareru Sekitan, 2004)
Tabel 14.1 Contoh Analisis Batubara (daf based)
(Sumber: Sekitan no Kisou Chishiki)
275
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa semakin tinggi
tingkat pembatubaraan, maka kadar karbon akan meningkat,
sedangkan hidrogen dan oksigen akan berkurang. Karena tingkat
pembatubaraan secara umum dapat diasosiasikan dengan mutu atau
kualitas batubara, maka batubara dengan tingkat pembatubaraan
rendah -disebut pula batubara bermutu rendah-- seperti lignite dan
sub-bituminus biasanya lebih lembut dengan materi yang rapuh dan
berwarna suram seperti tanah, memiliki tingkat kelembaban
(moisture) yang tinggi dan kadar karbon yang rendah, sehingga
kandungan energinya juga rendah. Semakin tinggi mutu batubara,
umumnya akan semakin keras dan kompak, serta warnanya akan
semakin hitam mengkilat. Selain itu, kelembabannya pun akan
berkurang sedangkan kadar karbonnya akan meningkat, sehingga
kandungan energinya juga semakin besar.
Gambar 14.8
Hubungan Tingkat Pembatubaraan - Kadar Unsur Utama
Batu bara yang langsung diambil dari bawah tanah, disebut
batu bara tertambang run-of-mine (ROM), seringkali memiliki
kandungan campuran yang tidak diinginkan seperti batu dan lumpur
dan berbentuk pecahan dengan berbagai ukuran. Namun demikian
pengguna batu bara membutuhkan batu bara dengan mutu yang
konsisten. Pengolahan batu bara – juga disebut pencucian batu bara
(“coal benification” atau “coal washing”) mengarah pada penanganan
batu bara tertambang (ROM Coal) untuk menjamin mutu yang
konsisten dan kesesuaian dengan kebutuhan pengguna akhir tertentu.
Pengolahan tersebut tergantung pada kandungan batu bara
dan tujuan penggunaannya. Batu bara tersebut mungkin hanya
memerlukan pemecahan sederhana atau mungkin memerlukan proses
276
pengolahan yang kompleks untuk mengurangi kandungan campuran.
Untuk menghilangkan kandungan campuran, batu bara terambang
mentah dipecahkan dan kemudian dipisahkan ke dalam pecahan
dalam berbagai ukuran. Pecahan-pecahan yang lebih besar biasanya
diolah dengan menggunakan metode ‘pemisahan media padatan’.
Dalam proses demikian, batu bara dipisahkan dari kandungan
campuran lainnya dengan diapungkan dalam suatu tangki berisi cairan
dengan gravitasi tertentu, biasanya suatu bahan berbentuk mangnetit
tanah halus. Setelah batu bara menjadi ringan, batu bara tersebut
akan mengapung dan dapat dipisahkan, sementara batuan dan
kandungan campuran lainnya yang lebih berat akan tenggelam dan
dibuang sebagai limbah. Pecahan yang lebih kecil diolah dengan
melakukan sejumlah cara, biasanya berdasarkan perbedaan
kepadatannya seperti dalam mesin sentrifugal. Mesin sentrifugal
adalah mesin yang memutar suatu wadah dengan sangat cepat,
sehingga memisahkan benda padat dan benda cair yang berada di
dalam wadah tersebut. Metode alternatif menggunakan kandungan
permukaan yang berbeda dari batu bara dan limbah. Dalam
‘pengapungan berbuih’, partikel-partikel batu.
Gambar 14.9 Proses Pengolahan Batu Bara
Namun demikian, penting untuk menjaga keseimbangan
antara perhatian terhadap lingkungan dan prioritas pembangunan
ekonomi dan sosial. ‘Pembangunan berkelanjutan’ menggabungkan
tiga hal dan didefinisikan sebagai: “…pembangunan yang memenuhi
kebutuhan saat ini tanpa mengkompromikan kemampuan dari generasi
penerus untuk memenuhi kebutuhanmereka sendiri”. Sementara batu
bara memberikan kontribusi yang penting bagi perkembangan
ekonomi dan sosial di seluruh dunia, dampak terhadap lingkungan
hidup merupakan suatu masalah.
277
KLASIFIKASI BATU BARA
Gambar 14.10 Pengelompokan batu bara
Klasifikasi batu bara berdasarkan tingkat pembatubaraan
biasanya dimaksudkan untuk menentukan tujuan pemanfaatannya.
Misalnya, batu bara bintuminus banyak digunakan untuk bahan bakar
pembangkit listrik, pada industri baja atau genteng serta industri
semen (batu bara termal atau steam coal). Adapun batu bara antrasit
digunakan untuk proses sintering bijih mineral, proses pembuatan
elektroda listrik, pembakaran batu gamping, dan untuk pembuatan
briket tanpa asap (Raharjo, 2006b).
Tipe batu bara berdasarkan tingkat pembatubaraan ini dapat
dikelompokkan sebagai berikut :
a. Lignite :
Disebut juga batu bara muda. Merupakan tingkat terendah
dari batu bara, berupa batu bara yang sangat lunak dan
mengandung air 70% dari beratnya. Batu bara ini berwarna
hitam, sangat rapuh, nilai kalor rendah dengan kandungan
karbon yang sangat sedikit, kandungan abu dan sulfur yang
banyak. Batu bara jenis ini dijual secara eksklusif sebagai
bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga uap (PLTU).
Gambar 14.11 Lignite
b. Sub-Bituminous : Karakteristiknya berada di antara batu bara
lignite dan bituminous, terutama digunakan sebagai bahan
bakar untuk PLTU. Sub-bituminous coal mengandung sedikit
carbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber
panas yang tidak efisien.
278
Gambar 14.12 Sub-Bituminous
c. Bituminous :
Batu bara yang tebal, biasanya berwarna hitam
mengkilat, terkadang cokelat tua. Bituminous coal
mengandung 86% karbon dari beratnya dengan kandungan
abu dan sulfur yang sedikit. Umumnya dipakai untuk PLTU,
tapi dalam jumlah besar juga dipakai untuk pemanas dan
aplikasi sumber tenaga dalam industri dengan membentuknya
menjadi kokas-residu karbon berbentuk padat.
Gambar 14.13 Bituminous
d. Anthracite :
Peringkat teratas batu bara, biasanya dipakai untuk bahan
pemanas ruangan di rumah dan perkantoran. Anthracite coal
berbentuk padat (dense), batu-keras dengan warna jet-black
279
berkilauan (luster) metallic, mengandung antara 86% - 98%
karbon dari beratnya, terbakar lambat, dengan batasan nyala
api biru (pale blue flame) dengan sedikit sekali asap.
Gambar 14.14 Anthrcite
Berdasarkan cara terbentuknya, batu bara dibedakan
menjadi:
a. Batu bara paleogen,
Merupakan batu bara yang terbentuk pada cekungan
intranmontain, contohnya yang terdapat di Ombilin, Bayah,
Kalimantan Tenggara serta Sulawesi Selatan.
Gambar 14.15
Batu bara Paleogenik
b. Batu bara neogen,
Yakni batu bara yang terbentuk pada cekungan foreland,
contohnya terdapat di Tanjung Enim - Sumatera Selatan.
Gambar 14.16
Batu bara Neogen
280
c. Batu bara delta,
Yakni endapan batu bara yang terdapat di hampir seluruh
Kalimantan Timur.
Gambar 14.17 Batu bara Delta
Tambang Batu Bara & Lingkungan Hidup
Tambang batu bara – terutama tambang terbuka –memerlukan
lahan yang luas untuk diganggu sementara. Hal tersebut menimbulkan
permasalahan lingkungan hidup, termasuk erosi tanah, polusi debu,
suara dan air, serta dampat terhadap keanekaragaman hayati
setempat. Tindakan-tindakan dilakukan dalam poerasi tambang
modern untuk menekan dampak-dampak tersebut. Perencanaan dan
pengelolaan lingkungan yang baik akan menekan dampak
pertambangan terhadap lingkungan hidup dan membantu
melestarikan keanekaragaman hayati.
Gangguan Lahan
Dalam praktek yang terbaik, kajian-kajian lingkungan hidup
sekitarnya dilaksanakan beberapa tahun sebelum suatu tambang batu
bara dibuka untuk menentukan kondisi yang ada dan untuk
mengidentifikasikan kepekaan dan masalahmasalah yang mungkin
akan timbul. Kajian-kajian tersebut mempelajari dampak
pertambangan terhadap air permukaan dan air tanah, tanah dan tata
guna lahan setempat, tumbuhan alam serta populasi fauna (lihat
kajian kasus koala pada halaman 30). Simulasi komputer dapat
dilakukan untuk melihat dampak-dampak terhadap lingkungan hidup
setempat. Temuan-temuan tersebut kemudian dikaji sebagai bagian
dari proses yang mengarah kepada pemberian izin pertambangan oleh
pihak yang berwenang.
Amblesan Tambang
Masalah yang terkait dengan tambang batu bara bawah tanah
adalah amblesan, dimana permukaan tanah ambles sebagai akibat
dari ditambangnya batu bara di bawahnya. Setiap kegiatan tata guna
lahan yang dapat menghadapkan harta benda pribadi atau harta milik
sendiri atau bentang alam yang bernilai pada suatu risiko jelas
merupakan suatu masalah.
281
Gambar 14.18
Peristiwa Lumpur Lapindo
Suatu pemahaman menyeluruh dari pola penghidupan di suatu
daerah memungkinkan untuk mengukur pengaruh dari tambang bawah
tanah terhadap permukaan tanah. Hal ini memastikan pengambilan
sumber daya batu bara sebanyak-banyaknya secara aman sementara
melindungi penggunaan lahan lainnya.
KEGUNAAN BATU BARA
Gambar 14.19 Pemanfaatan batu bara
Teknologi Pemanfaatan Batubara
Bahan Bakar Langsung
�� Penyerapan gas SO2 dari hasil pembakaran briket bio batubara
dengan unggulan zeolit.
282
�� Pengembangan model fisik tungku pembakaran briket biocoal
untuk industri rumah tangga, pembakaran bata/genteng, boiler
rotan dan pengering bawang.
�� Tungku hemat energi untuk industri rumah tangga dengan bahan
bakar batubara/briket bio batubara.
�� Pembakaran kapur dalam tungku tegak system terus menerus
skala komersial dengan batubara halus menggunakan pembakar
siklon.
�� Tungku pembuatan gula merah dengan bahan bakar batubara.
�� Pembakaran kapur dalam tungku system berkala dengan
kombinasi bahan bakar batubara - kayu.
�� Pembakaran bata-genteng dengan batubara.
Non Bahan Bakar
�� Pengkajian pemanfaatan batubara Kalimantan Selatan untuk
pembuatan karbon aktif.
�� Daur ulang minyak pelumas bekas dengan menggunakan
batubara peringkat rendah sebagai penyerap.
Membuat Kompor Alkohol Murah Meriah
Gambar 14.20 Kompor alkohol generik.
Cerita bermula pada saat melakukan pencarian desain burner
untuk biogas, kami cukup surprise karena ternyata inisiatif
pembuatan dan desain kompor atau tungku dengan bahan bakar
alternatif sudah banyak sekali dilakukan baik oleh para hobiis maupun
LSM di luar negeri. Salah satu yang menarik perhatian adalah desain
kompor berbahan bakar alkohol yang dibuat dari kaleng bekas
minuman ringan (soft drink). Di sekitar kita banyak sekali limbah
bekas kaleng minuman ringan ini , yang sebetulnya masih bisa kita
manfaatkan untuk sesuatu yang cukup berguna (well, saingan dengan
para pemulung, menurut informasi harga kaleng bekas ini di tingkat
pemulung ternyata sekitar Rp. 14.000,- / kilogram!).
Desain kompor alkohol ini (jenisnya disebut Top Burner
Alcohol Stove) sama dengan yang digunakan kompor yang sering
283
dipakai oleh para pencinta alam dan pendaki gunung, Trangia.
Keduanya mengambil prinsip dasar yang sama, hanya bedanya Trangia
menggunakan bantuan semacam sumbu yang kemungkinan terbuat
dari asbestos.
Membuatnya sama sekali tidak sulit, hanya dibutuhkan sedikit
kesabaran dan bahan serta alat yang tersedia di sekitar kita. Dan soal
fungsional, dari percobaan kami dapat mendidihkan (98C) 0.5 liter air
dalam waktu 18 menit dan hanya menghabiskan sekitar 20ml spirtus
bakar. Kurang lebih sama bahkan cenderung lebih irit dalam bahan
bakar daripada Trangia.
Selain itu, kompor alkohol ini juga simple dan ringkas, dapat
dikantongi bila anda sedang melakukan perjalanan alam bebas,
alkohol nya selain berfungsi sebagai bahan bakar, dapat juga
digunakan untuk antiseptic dan pencuci luka apabila mengalami
kecelakaan ringan dalam perjalanan. Keunggulan lain, bahan bakar
alkohol ini bersih, tidak mengeluarkan bau dan polusi serta termasuk
bahan bakar yang renewable (terbarui). Kekurangannya ? storage
dan handling dari bahan bakar cair yang kadang kadang ribet dan
harga alkohol yang masih mahal (sekitar Rp. 6000 - 7000 / liter).
Evomium
Bahan bakar (Bensin, diesel, gas) adalah senyawa kimia
hdrokarbon yang membentuk molekul-molekul hydrogen dan karbon.
Sebagian hidrokarbon membentuk kelompok-kelompok molekul yang
padat, tidak sama dan menyatu antara keduanya serta sambung –
menyambung menjadi rangkaian hidrokarbon. Keadaan ini
menyebabkan bahan bakar tidak dapat terbakar sempurna disebabkan
oksigen tidak dapat tercampur masuk dalam ruang molekul-molekul
hydrogen dan karbon. Bahan bakar yang tidak terbakar sempurna
tersebut dikenal sebagai pembakaran yang tidak lengkap dan
kemudian akan menghasilkan karbondioksida, air, karbonmonoksida,
karbon, hidrokarbon (sebagian bahan bakar yang tidak terbakar) serta
kotoran lain yang dikeluarkan melalui pipa knalpot. Pembakaran yang
tidak lengkap ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,
menjadikannya endapan kotoran dalam mesin, pencemaran udara dan
seterusnya mengambat performa/tenaga mesin.
284
Gambar 14.21 Evomium
Evomium adalah alat penghemat bahan bakar yang mudah
dalam pemasangannya. Evomium terdiri dari sepasang magnet baku
‘permanent magnet ‘ magnet tersebut dibuat sedemikian rupa dalam
keadaan melengkung dengan ukuran tertentu yang menghasilkan
tarikan magnet yang sangat kuat atau lebih dikenal dengan medan
tenaga. Evomium dipasang pada saluran bahan bakar yang dekat
kearah ‘Carburetor’ atau ‘Fuel Injection system’.
Sepasang magnet tersebut akan membentuk tarikan magnet yang
sangat kuat diantara kedua permukaan magnet tersebut. bagian
magnet atas berfungsi sebagai penerima sedangkan bagian bawah
magnet berfungsi sebagai penghantar dan menghasilkan serta
mengarahkan tepat sudut medan magnet dengan saluran bahan bakar.
Tarikan magnet yang dihasilkan dari kinerja evomium akan menembus
saluran bahan bakar semisal getah atau gram menyebabkan
hidrokarbon akan terurai dalam bentuk yang lebih beraturan dan
tersusun, hasilnya akan menyebabkan setiap molekul akan lebih
agresif dan memudahkan oksigen menembus ruang-ruang molekul
hydrogen dan karbon untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna
dan bersih. Hasilnya pula hal ini akan mampu menambah tenaga
dengan jumlah pepenggunaan bahan bakar yang lebih sedikit.
Hasil yang didapat dari Evomium adalah
�� Menghemat uang
�� Menghemat bahan bakar
�� Menambah jarak tempuh
�� Meningkatkan performa/tenaga mesin
�� Menambah tarikan mesin
�� Mengurangi pencemaran udara
�� Umur mesin lebih lama
�� Mengawetkan mesin
�� Suara mesin lebih halus
�� Mengurangi asap
�� Minyak pelumas lebih tahan lama
�� Mengurangi biaya / memudahkan perawatan mesin. Mesin bersih
285
�� (mengurangi endapan karbon)
Tabel 14.12 Mesin Bensin & BBG
dibawah 600 CC = 1 unit evomium
600 – 3000 CC = 2 unit evomium
3000 CC – 6000 CC = 4 unit evomium
> 6000 CC = 6 unit evomium
Tabel 14.13 Mesin Diesel/Solar
dibawah 2000cc = 2 unit evomium
2000 – 6000 CC = 4 unit evomium
> 6000 CC = 6 unit evomium
286
Latihan Soal
1. Apa kegunaan batu bara?
2. Bagaimana cara menemukan batu bara?
3. Apa perbedaan tambang bawah tanah dan tambang
terbuka?Mana yang lebih menguntungkan?
4. Mengapa tambang room-and-pillar lebih menguntungkan
daripada tambang longwall?
5. Apa akibatnya jika eksplorasi batu bara dilakukan tanpa
memperhatikan kajian lingkungan?
6. Bagaimana cara menghilangkan campuran dari batu bara?
7. Jelaskan tipe-tipe batu bara berdasarkan tingkat
coalification?
8. Mengapa anthracite merupakan batu bara kualitas teratas?
9. Mengapa bahan bakar yang sering digunakan adalah minyak
bumi, bukan batu bara?
10. Mengapa industri-industri di Indonesia lebih banyak
mengimpor batu bara daripada menggunakan batu bara dalam
negeri.
287
15. POLIMER
15.1. Definisi
Polimer atau kadang-kadang disebut sebagai makromolekul,
adalah molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia
yang kecil dan sederhana. Kesatuan-kesatuan berulang itu setara
dengan monomer, yaitu bahan dasasr pembuat polimer (tabel 1).
Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa
molekul yang sangat besar. Sebagai contoh, polimer poli(feniletena)
mempunyai harga rata-rata massa molekul mendekati 300.000. Hal ini
yang menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan sifat sangat
berbeda dari polimer bermassa molekul rendah, sekalipun susunan
kedua jenis polimer itu sama.
288
Tabel 15.1 Pembentukan polimer
Polimer Monomer Kesatuan berulang
Poli(etena)
Poli(kloroetena)
Selulosa
CH2 = CH2
CH2 = CHCl
C6H12O6
-(CH2 – CH2)-
-(CH2 – CHCl)-
-(C6H14O5)-
15.2. Klasifikasi
Senyawa-senyawa polimer didapatkan dengan dua cara, yaitu
yang berasal dari alam (polimer alam) dan di polimer yang sengaja
dibuat oleh manusia (polimer sintetis).
Polimer yang sudah ada dialam (polimer alam), seperti :
1. Amilum dalam beras, jagung dan kentang
2. Selulosa dalam kayu
3. Protein terdapat dalam daging
4. Karet alam diperoleh dari getah atau lateks pohon karet
Karet alam merupakan polimer dari senyawa hidrokarbon,
yaitu 2-metil-1,3-butadiena (isoprena). Ada juga polimer yang dibuat
dari bahan baku kimia disebut polimer sintetis seperti polyetena,
polipropilena, poly vynil chlorida (PVC), dan nylon. Kebanyakan
polimer ini sebagai plastik yang digunakan untuk berbagai keperluan
baik untuk rumah tangga, industri, atau mainan anak-anak.
15.3. Reaksi Polimerisasi
Reaksi polimerisasi adalah reaksi penggabungan molekulmolekul
kecil (monomer) yang membentuk molekul yang besar.
Ada dua jenis reaksi polimerisasi, yaitu : polimerisasi adisi
dan polimerisasi kondensasi
Gambar 15.2
Polimer Sintetis, Berupa Plastik
Gambar 15.1
Polimer Alam, Berupa Getah Karet
289
n C = C C - C
n
C = C + .......... C - C - C - C - C
H H
H H
C = C +
H H
H H
C = C +
H H
H H
H H
H H H
H
H H
H H
C - C - C - C
H H H H
R R' R R'
1. Polimerisasi Adisi
Polimerisasi ini terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan
tak jenuh (ikatan rangkap dengan melakukan reaksi dengan cara
membuka ikatan rangkap (reaksi adisi) dan menghasilkan senyawa
polimer dengan ikatan jenuh.
Mekanisme reaksi :
H
C
R'
C
R
H
+
H
C
R'
C
R
H
+ ..........
Atau dapat dituliskan :
Contoh :
a. Pembentukan Polietena (sintesis)
Polietena merupakan plastik yang dibuat secara sintesis dari
monomer etena (C2H4) menurut reaksi adisi berikut :
etena etena etena
Polietena (plastik)
290
CH3
C C
H
+ ..........
CH2
CH3
C C
H
+
H2C H2C CH2
CH3
C C
H
CH2
CH3
C C
H
H2C H2C CH2
C C
C C
CH3
n
H H H H
H
cis-1,4-polyisoprene
Gambar 14.51 Polietene/polietylena
b. Pembentukan Poli-isoprena (alami)
Poli-isoprena merupakan karet alam dengan monomer 2-
metil-1,3 butadiena. Reaksi yang terjadi dengan membuka salah
satu ikatan rangkap dan ikatan rangkap yang lainnya berpindah
menurut reaksi adisi :
Gambar 15.3 Polyisoprena / Karet Alam
Poli-isoprena (karet alam)
2-metil-1,3-butadiena
291
C C +
R
..........
O
OH
H2N C C +
R
O
OH
H2N
2. Polimerisasi Kondensasi
Pada polimerisasi kondensasi ini, disamping menghasilkan
senyawa polimer juga menghasilkan zat lain yang struktur molekulnya
sederhana (kecil).
Monomer + monomer +..... �� polimer + zat lain
a. Pembentukan Nylon (sintesis)
Pembuatan nylon dari monomer asam heksanadionat (asam
adipat) dengan 1,6-diamino heksana. Reaksi yang terjadi adalah
gugus karboksilat (-COOH) bereaksi dengan gugus amino (-NH2)
melalui ikatan peptida (HNCO) dan mengasilkan nylon serta
molekul air.
Contoh :
b. Pembentukan protein (alami)
Protein terbentuk dari asam �� amino sebagai monomer.
Pembentukannya seperti pada nylon yaitu reaksi dari gugus
karboksilat (-COOH) dengan gugus amino (-NH2) melalui ikatan
peptida (HNCO) dengan menghasilkan protein dan air.
AAssaamm ���� a ammininoo Asam �� amino
Gambar 15.4 Nylon
292
R'
C - C - C - C - C
H H
+
O O
R
H2O
15.4. Penggolongan Polimer
Penggolongan polimer didasarkan kepada :
1. Jenis monomer, apakah monomernya sama atau berbeda
2. Susunan unit monomer, apakah teratur ataukah tidak
3. Struktur polimer, apakah lurus, bercabag atau network
(crosslink).
Dari faktor tersebut polimer digolongkan menjadi :
1. Homopolimer
Polimer ini terbenuk dari monomer-monomer yang sejenis.
Protein
Gambar 15.5 Struktur polimer konvensional
Linier
Bercabang
Network
293
M + M + .... �� -[M-M-M-M]-
Monomer polimer
2. Kopolimer
Polimer ini terbentuk dari monomer-monomeryang
jenisnya berbeda. Dar susunan monomer yan bergabung.
Kopolimer dibagi lagi menjadi :
a. Kopolimer statistik : kopolimer dengan susunan
monomer yang terbentuk tidak beraturan.
-[A – B – B – A – A – A – B – A – A – B – B – B] –
b. Kopolimer blok : susunan monomer yang terbentuk
secara teratur dengan jumlah tertentu.
-[A – A – B – B – A – A – B – B – A – A – B – B] -
c. Kopolimer bergantian : susunan monomer yang
terbentuk secara bergantian.
-[A – B – A – B – A – B – A – B – A – B – A – B] -
d. Kopolimer bercabang : susunan monomer yang
merupakan cabang.
-[A – A – A – A – A – A – A – A] –
| | |
B B B
| |
B B
15.5. Sifat polimer
1. Sifat Thermal
Sifat polimer terhadap panas ada yang menjadi lunak jika
dipanaskan dan keras jika didinginkan .polimer seperti ini disebut
termoplas.
Contohnya : plastik yang digunakan untuk kantong dan botol
plastik.
Sedangkan polimer yang menjadi keras jika dipanaskan
disebut termoset,contohnya melamin
2. Sifat Kelenturan
Polimer akan mempunyai kelenturan yang berbeda dengan
polimer sintetisUmumnya polimer alam agak sukar untuk dicetak
sesuai keinginan,sedangkan polimer sintetis lebih mudah dibuat
cetakan untuk menghasilkan bentuk tertentu.
Karet akan lebih mudah mengembangdan kehilangan
kekenyalannya setelah terlalu lama kena bensin atau minyak.
294
3. Ketahanan terhadap Mikroorganisme
Polimer alam seperti wool, sutra, atau selulosa tidak tahan
terhadap mikroorganisme atau ulat (rayap).Sedangkan polimer
sintetis lebih tahan terhadap mikroorganisme atau ulat.
4. Sifat Lainnya
Sifat polimer yang lainnya bergantung pemakainnnya untuk
kemasan atau alat-alat industri.Untuk tujuan pengemasan harus
diperhatikan :
a. Toksisitasnya
b. Daya tahan terhadap air,mnyak atau panas
c. Daya tembus udara (oksigen)
d. Kelenturan
e. Transparan
15.6. Kegunaan Dan Dampak Polimer Terhadap Lingkungan
Dalam kehidupan sehari-hari banyak barang-barang yang
digunakan merupakan polimer sintetis mulai dari kantong plastik
untuk belanja, plastik pembungkus makanan dan minuman, kemasan
plastik, alat-alat listrik, alat-alat rumah tangga, dan alat-alat
elektronik. Setiap kita belanja dalam jumlah kecil, misalnya
diwarung, selalu kita akan mendapatkan pembungkus plastik dan
kantong plastik (keresek).
Barang-barang tersebut merupakan polimer sintetis yang tidak
dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Akibatnya, barang-barang
tersebut akan menumpuk dalam bentuk sampah yang tidak dapt
membusuk. Atau menyumbat saluran air yang menyebabkan banjir.
Sampah polimer sintetis jangan dibakar, karena akan menghasilkan
senyawa dioksin. Dioksin adalah suatu senyawa gas yang sangat
beracun dan bersifat karsinogenik (menyebabkan kanker).
Plastik vinyl chloride tidak berbahaya, tetapi monomer vinyl
chloride sangat beracun dan karsinogenik yang mengakibatkan cacat
lahir.
Plastik yang digunakan sebagai pembungkus makanan, jika
terkena panas dikhawatirkan monomernya akan terurai dan akan
mengontamiasi makanan.
Untuk mengurangi pencemaran plastik :
1. Kurangi penggunaan plastik.
2. Sampah plastik harus dipisahkan dengan sampah organik,
sehingga dapat didaur ulang.
3. Jangan membuang sampah plastik sembarangan.
4. Sampah plastik jangan dibakar.
Untuk menghindari bahaya keracunan akibat penggunaan
plastik :
1. Gunakan kemasan makanan yang lebih aman, seperti gelas.
2. Gunakan penciuman, jika makanan/minumam bau plastik
jangan digunakan.__

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

spacetoon



Powered by www.indoweb.tv

Multemedia @ mana saja

Berhematlah dengan berkoneksi internet lewat Wi-Fi. biaya koneksi GPRS YANG terasa sangat mahal bisa diangkas jika anda menggunakan keluaran terbaru vendor ponsel asal finlandia :nokia N95