Kimiawan Bolos

A place to share about Chemistry and Chemical Analyst

Beranda » Penelusuran Kimia Dasar

Aturan Oktet

Pengertian Aturan Oktet

Aturan oktet adalah aturan yang menyatakan bahwa atom dari kelompok unsur utama cenderung berikatan dengan atom lain dengan cara memberi ataupun menerima elektron sedemikian rupa sehingga atom yang berikatan memiliki delapan elektron di kulit terluarnya. Sehingga konfigurasi elektron yang didapat akan sama dengan gas mulia yang stabil.

Contoh Aturan Oktet

Elektron valensi dapat dihitung menggunakan diagram dot elektron Lewis. Perhatikan contoh ikatan yang terjadi pada karbon dioksida di bawah ini.

karbon dioksida Lewis

Pada gambar karbon dioksida di atas, masing-masing oksigen berbagi empat elektron dengan atom karbon (seakan-akan empat elektron tersebut dimiliki bersama-sama). Dua berwarna merah (milik oksigen itu sendiri) dan dua berwarna hitam (milik karbon). Jadi, seakan-akan masing-masing atom tersebut mempunyai delapan elektron.

Pengecualian Aturan Oktet

Ada tiga macam hal yang tidak mengikuti aturan oktet atau dikenal sebagai pengecualian terhadap aturan oktet. Aturan oktet untuk diagram dot Lewis merupakan penggambaran paling akurat dari struktur molekul dan atom yang stabil. Namun sulit untuk membuat satu aturan dapat diikuti oleh semua molekul. Selalu ada pengecualian, dan dalam hal ini ada tiga pengecualian aturan oktet:

Elektron valensi ganjil

Beberapa unsur mempunyai elektron ganjil tetapi mampu membentuk molekul stabil. Contohnya adalah nitrogen yang membentuk NO. Bagaimanapun caranya oksigen dan nitrogen berbagi elektron, nitrogen tak akan memenuhi oktet, melainkan hanya mempunyai tujuh elektron valensi.

Elektron valensi terlalu sedikit

Aluminium dan boron dapat berfungsi dengan baik dengan hanya mempunyai enam elektron. Seperti BF3, boron berbagi tiga elektron dengan tiga atom fluorin. Atom fluorin memenuhi aturan oktet, tetapi boron hanya mempunyai enam elektron. Walaupun atomnya kurang dari oktet, BF3 bisa stabil. Namun demikian masih memungkinkan untuk membentuk BF4-.
BF3 lewis

Elektron valensi terlalu banyak

Pada periode 3, unsur pada sisi kanan tabel periodik mempunyai orbital d kosong. Orbital d dapat menerima elektron, sehingga unsur seperti belerang dan fosfor mempunyai lebih dari satu oktet. Senyawa yang terbentuk antara lain PCl5 dan SF6.

SF6 lewis

Penjelasan pada Teori Kuantum

Teori kuantum menjelaskan delapan elektron sebagai kulit tertutup dengan konfigurasi elektron. Konfigurasi kulit tertutup adalah konfigurasi di mana tingkat energi yang rendah adalah tingkat energi penuh dan tingkat energi yang lebih tinggi adalah kosong. Misalnya atom neon dalam keadaan ground state mempunyai kulit penuh n=2 (2s2 2p6) dan kulit kosong n=3. Menurut aturan oktet, atom sebelum dan setelah neon dalam tabel periodik (yaitu C, N, O, F, Na, Mg dan Al) cenderung mencapai konfigurasi yang sama dengan cara memperoleh, kehilangan atau berbagi elektron.

Argon atom mempunyai konfigurasi analog dengan neon yaitu 3s2 3p6. Ada kekosongan pada tingkat 3d, tetapi pada energi jauh lebih tinggi dari 3s dan 3p (tidak seperti di atom hidrogen), sehingga 3s2 3p6 masih dianggap sebagai kulit tertutup. Atom sebelum dan setelah argon cenderung mencapai konfigurasi ini dalam senyawa. Namun demikian, beberapa molekul hipervalen di mana tingkat 3d memungkinkan berperan dalam ikatan, meskipun hal ini kontroversial.

Ion, Anion dan Kation

Ion, anion dan kation. Jika dilihat dari struktur atom, sebuah unsur kimia memiliki jumlah elektron dan proton yang sama. Elektron bermuatan negatif, sedangkan proton bermuatan positif. Maka dari itu sebuah atom bersifat netral. Dan apa yang terjadi jika sebuah atom mempunyai elektron yang berlebih, atau kehilangan elektron? Maka yang demikian disebut ion, yaitu atom yang bermuatan.

Sifat-sifat ion

Dalam bentuk seperti gas, ion mempunyai kereaktifan yang tinggi. Namun sedikit ditemukan di bumi ion yang berbentuk seperti gas, kecuali dalam bentuk loncatan listrik, petir, api atau plasma. Ion yang mirip gas bereaksi terus menerus dengan ion lain yang berlainan muatan untuk membentuk molekul netral atau ion garam. Ion juga dihasilkan pada cairan atau padatan ketika garam bereaksi dengan pelarut membentuk ion tersolvasi yang lebih stabil. Hal ini melibatkan perubahan energi dan entropi pada saat ion tersebut bergerak dan berinteraksi dengan cairan. Ion semacam ini terstabilkan dalam suhu rendah.

Semua ion mempunyai muatan. Seperti benda bermuatan lainnya, sifat ion adalah:
  • tertarik ke muatan yang berbeda jenis
  • tolak menolak jika bermuatan sejenis
  • ketika bergerak dapat dibelokkan oleh medan magnet

Ion terdapat dimana-mana. Atom dalam bentuk ionnya kemungkinan mempunyai warna yang berbeda dari atom alaminya. Maka dari itu, serapan cahaya dari ion logam memberikan warna seperti batu giok yang berwarna-warni. Pada kimia organik dan kimia anorganik, interaksi antara ion dan air sangatlah penting.


Perbedaan kation dan anion

Jika atom kehilangan satu atau lebih elektron, maka atom tersebut akan bermuatan positif dan dinamakan kation. Sedangkan jika atom mempunyai satu atau lebih elektron ekstra maka akan bermuatan negatif dan disebut sebagai anion.

Contoh pembentukan kation :
Litium mempnyai 3 proton dan 3 elektron. Ketika kehilangan salah satu elektronnya, maka litium hanya mempunyai 2 elektron dan 3 proton. Maka litium akan membentuk kation (bermuatan positif).

litium membentuk kation

Contoh pembentukan anion.
Klor mempunyai 17 proton dan 17 elektron. Ketika bereaksi, klor mendapat 1 elektron dari atom unsur lainnya. Maka dari itu, sekarang klorin mempunyai 17 proton dan 18 elektron. Maka dari itu klorin membentuk anion (bermuatan negatif).

klor membentuk anion

Anion yang bermuatan negatif mempunyai ukuran yang lebih besar daripada atom asalnya. Karena anion kelebihan elektron, maka elektron tesebut saling tolak menolak satu sama lain dan maka dari itu menambah ukuran fisik dari ion. Ukuran ion ditentukan oleh awan elektron. Dan pada umumnya kation berukuran lebih kecil daripada atom asal dikarenakan kecilnya ukuran awan elektron. Kation hidrogen (H+ / hidronium) tidak mempunyai elektron, maka dari itu kation hidrogen jauh lebih kecil dari atom unsur hidrogen.

Pereaksi Pembatas

Pereaksi Pembatas

Pengertian Pereaksi Pembatas

Pereaksi pembatas adalah zat yang habis keseluruhan ketika reaksi kimia telah selesai berlangsung. Produk yang dihasilkan dalam reaksi terbatasi oleh pereaksi pembatas karena reaki tidak dapat dilanjutkan lagi tanpa adanya pereaksi pembatas (limiting reactant). Jika zat lain yang bereaksi masih ada sisa setelah bereaksi dengan pereaksi pembatas, maka zat tersebut disebut sebagai pereaksi berlebih (excess reactant).

Penjelasan Pereaksi Pembatas

Konsep kunci dalam pereaksi pembatas adalah sebagai berikut:
  • Pereaksi (reaktan) pembatas adalah pereaksi yang benar-benar habis digunakan selama reaksi kimia.
  • Pereaksi yang berlebih adalah reaktan yang tidak sepenuhnya habis digunakan selama reaksi kimia, dengan kata lain ada beberapa dari reaktan yang tersisa setelah reaksi.
Memilih pereaksi yang digunakan sebagai pembatas dan yang berlebih.
  • Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi kimia
  • Hitung mol yang tersedia dari tiap reaktan dalam reaksi kimia
  • Gunakan persamaan reaksi setara untuk menentukan rasio mol dari reaktan dalam reaksi kimia
  • Bandingkan mol yang tersedia dari tiap reaktan ke mol yang diperlukan untuk reaksi lengkap dengan menggunakan rasio mol
  • Reagen pembatas adalah reaktan yang akan benar-benar habis digunakan. Akan ada beberapa mol reaktan yang tersisa setelah reaksi selesa, yang disebut pereaksi berlebih.

Contoh Perhitungan Pereaksi Pembatas

Berikut ini adalah beberapa contoh soal untuk menghitung pereaksi pembatas:

Jika diketahui mol reaktan

Cari pereaksi pembatas dan pereaksi berlebih ketika 0,5 mol Zn bereaksi dengan 0,4 mol HCl
  1. Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi kimia                                                                                               Zn + 2HCl -----> ZnCl2 + H2
  2. Hitung mol yang tersedia dari tiap reaktan dalam reaksi kimia
    mol Zn = 0,5mol HCl = 0,4
  3. Gunakan persamaan reaksi setara untuk menentukan rasio mol reaktan dalam reaksi kimia
    Zn: HClAtauHCl: Zn
    1: 2
    		1: ½
  4. Bandingkan mol yang tersedia dari tiap pereaksi ke mol yang diperlukan untuk reaksi lengkap dengan menggunakan rasio mol. Jika digunakan 0,5 mol Zn,  reaksi itu akan membutuhkan
    2 x 0,5 = 1,0 mol HCl untuk reaksi.
    Hanya ada 0,4 mol HCl yang tersedia yang kurang dari 1,0 mol dibutuhkan. Jika digunakan 0,4 mol HCl, reaksi itu akan membutuhkan
    ½ x 0,4 = 0,2 mol Zn.
    Ada 0,5 mol Zn yang tersedia, sedangkan yang dibutuhkan 0,2 mol.
  5. Reagen pembatas adalah reaktan yang akan benar-benar habis digunakan selama reaksi kimia.
    Akan ada beberapa mol reaktan yang melebihi tersisa setelah reaksi selesai. Pereaksi pembatas adalah HCl.  0,4 mol HCl akan digunakan ketika reaksi ini berlangsung sampai selesai. Pereaksi berlebih adalah Zn,
    ketika reaksi selesai akan masih ada 0,5-0,2 = 0,3 mol Zn .

Jika diketahui massa reaktan

Cari pereaksi pembatas dan pereaksi berlebih ketika 1.5 g CaCO 3 bereaksi dengan 0.73 g HCl
  1. Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi kimia CaCO3 + 2HCl -----> CaCl2 + CO2 + H 2O
  2. Hitung mol yang tersedia dari tiap pereaksi
    mol CaCO 3 = massa ÷ MM
    massa = 1.5g
    MM = 40.08 + 12.01 + (3 x 16.00)
    = 100,09 g / mol
     mol CaCO3 = 1,5 ÷ 100,09
    = 0,015 mol    		mol HCl = massa ÷ MM
    massa = 0.73g
    MM = 1,008 + 35,45
    = 36.458g/mol
    mol HCl = 0,73 ÷ 36,458
    = 0,02 mol
  3. Gunakan persamaan reaksi setara untuk menentukan rasio mol reaktan dalam reaksi kimia
    CaCO 3: HClAtauHCl: CaCO 3
    1: 2
    		1: ½
  4. Bandingkan mol yang tersedia dari tiap reaktan ke mol yang diperlukan untuk reaksi lengkap dengan menggunakan rasio molJika semua 0,015 mol CaCO 3 yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    2 x 0,015 = 0,03 mol HCl untuk reaksi sampai selesai.
    Ada hanya 0,02 mol HCl yang tersedia yang kurang dari 0,03 mol dibutuhkan. Jika semua 0,02 mol HCl yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    ½ x 0,02 = 0,01 mol CaCO 3.
    Ada 0,015 mol CaCO 3 yang tersedia yang lebih dari 0,01 mol dibutuhkan.
  5. Reagen pembatas adalah reaktan yang akan benar-benar digunakan selama reaksi kimia.
    Akan ada beberapa mol reaktan yang melebihi tersisa setelah reaksi telah sampai selesai.Reagen pembatas adalah HCl,
    semua 0,02 mol HCl akan digunakan ketika reaksi ini berlangsung sampai selesai. Reaktan lebih adalah CaCO 3,
    ketika reaksi telah sampai selesai akan ada
    0,015-0,01 = 0,005 mol CaCO 3 tersisa.

Jika diketahui volume dan konsentrasi larutan

Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi kimiaCari reagen pembatas dan reaktan lebih ketika 100 ml NaOH 0,2 bereaksi sepenuhnya dengan 50ml dari 0.5MH 2 SO 4
  1. 2NaOH + H 2SO4 -----> Na 2SO4 + 2H2O
  2. Hitung mol yang tersedia dari tiap reaktan dalam reaksi kimia
    mol NaOH = M x V
    M 0,2 M =
    V = 100ml
    = 100 x 10 L -3mol NaOH = 0.2 x 100 x 10 -3
    = 0,02 mol    		mol H2SO4 = M x V
    M 0,5 M =
    V = 50ml
    = 50 x 10 L -3mol H 2 SO 4 = 0,5 x 50 x 10 -3
    = 0.025mol
  3. Gunakan persamaan reaksi setara untuk menentukan rasio mol reaktan dalam reaksi kimia
    NaOH: H2SO4AtauH2SO4: NaOH
    1: ½
    		1: 2
  4. Bandingkan mol yang tersedia dari tiap reaktan ke mol yang diperlukan untuk reaksi lengkap dengan menggunakan rasio molJika semua 0,02 mol NaOH yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    ½ x 0,02 = 0,01 mol H 2 SO 4 untuk reaksi sampai selesai.
    Ada 0,025 mol H 2 SO 4 tersedia yang merupakan lebih dari 0,01 mol dibutuhkan. Jika semua 0,025 mol H 2 SO 4 yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    2 x 0,025 = 0,05 mol NaOH.
    Ada hanya 0,02 mol NaOH tersedia yang kurang dari 0,05 mol dibutuhkan.
  5. Reagen pembatas adalah reaktan yang akan benar-benar digunakan selama reaksi kimia.
    Akan ada beberapa mol reaktan yang melebihi tersisa setelah reaksi telah sampai selesai.Reagen pembatas adalah NaOH,
    semua 0,02 mol NaOH akan digunakan ketika reaksi ini berlangsung sampai selesai. Reaktan lebih adalah H 2 SO 4,
    ketika reaksi telah sampai selesai akan ada
    0,025-0,01 = 0,015 mol H 2 SO 4 tersisa.

Jika diketahui volume gas

Cari reagen pembatas dan reaktan lebih ketika 44.82L CO (g) bereaksi sepenuhnya dengan 11.205L O 2 (g) pada STP (0 o C atau 273K dan 1ATM atau 101.3kPa)
  1. Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi kimia2CO (g) + O 2 (g) -----> 2CO 2 (g)
  2. Hitung mol yang tersedia dari tiap reaktan dalam reaksi kimia
    mol CO = V ÷ 22.41
    Pada STP 1 mol gas
    memiliki volume 22.41Lmol CO = 44,82 ÷ 22.41
    = 2mol    		mol O 2 = V ÷ 22.41
    Pada STP 1 mol gas
    memiliki volume 22.41Lmol O 2 = 11,205 ÷ 22.41
    = 0.5mol
  3. Gunakan persamaan reaksi setara untuk menentukan rasio mol reaktan dalam reaksi kimia
    CO: O 2AtauO 2: CO
    1: ½
    		1: 2
  4. Bandingkan mol yang tersedia dari tiap reaktan ke mol yang diperlukan untuk reaksi lengkap dengan menggunakan rasio molJika semua 2 mol CO yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    ½ x 2 = 1 mol O 2 untuk reaksi sampai selesai.
    Ada 0,5 mol O 2 yang tersedia yang kurang dari 1 mol dibutuhkan. Jika semua 0,5 mol O 2 yang akan digunakan dalam reaksi itu akan membutuhkan
    2 x 0,5 = 1 mol CO
    Ada 2 mol CO yang tersedia yang lebih dari 1 mol dibutuhkan.
  5. Reagen pembatas adalah reaktan yang akan benar-benar digunakan selama reaksi kimia. Akan ada beberapa mol reaktan yang melebihi tersisa setelah reaksi telah sampai selesai.Reagen pembatas adalah O 2,
    semua 0,5 mol O 2 akan digunakan ketika reaksi ini berlangsung sampai selesai. Reaktan dalam kelebihan CO,
    ketika reaksi telah sampai selesai akan ada
    2 - 1 = 1 mol CO tersisa.

Konsep Stoikiometri

peta konsep mol
Konsep dasar perhitungan stoikiometri. Stoikiometri merupakan sesuatu yang amat vital dan fatal dalam perhitungan kimia. Segala perhitungan dalam reaksi kimia melibatkan stoikiometri. Konsep mol merupakan kelanjutan dari stoikiometri. Untuk, di sini akan dibahas konsep dasar perhitungan reaksi kimia dengan stoikiometri. Subjek stoikiometri melibatkan perhitungan kuantitatif berdasarkan rumus kimia dan persamaan kimia.

1. Massa Molekuler dan Rumus Massa
Massa molekuler dan rumus massa adalah massa yang dinyatakan dalam massa atom (u) dari molekul individu dan unsur gabungan. Semua dihitung dari massa atom dalam rumus empiris atau rumus molekul. Massa molekul hanya berlaku untuk senyawa molekul, rumus massa digunakan untuk senyawa ionik.

2. Mol dan bilangan Avogadro
Satu mol adalah jumlah partikel yang relatif terhadap 12 g karbon-12. Bilangan ini disebut bilangan Avogadro yaitu 6,022 × 1023 mol-1. Mol adalah unit SI untuk jumlah zat dan digunakan secara luas dalam persamaan dan perhitungan kimia.


3. Massa mol dan massa molar
Massa satu mol zat disebut sebagai massa molar. Konversi antara jumlah mol dan jumlah gram zat memerlukan massa molar sebagai faktor konversi. Perhitungan yang melibatkan volume, kepadatan, dan jumlah atom atau molekul juga dapat digunakan untuk menentukan bilangan molar.

perhitungan massa molar

4. Komposisi Persen Massa
Persentasi massa unsur-unsur individu dalam suatu senyawa dapat ditentukan dari rumus kimia dan massa molar dengan persamaan berikut:


Kombinasi dari massa senyawa disebut sebagai komposisi persen massa

5. Rumus Kimia dari Komposisi Persen Massa
Sebuah rumus empiris dapat dibentuk dari komposisi persen massa senyawa dengan menghitung rasio molar dari unsur-unsur yang berbeda. Rumus empiris yang dihitung dengan cara ini mungkin bisa sama dengan rumus molekul. Untuk membuat rumus molekul, kita juga harus mengetahui massa molekul.

6. Percobaan Penentuan Komposisi Persen Massa
Persen massa karbon, hidrogen, dan oksigen dalam senyawa organik dapat ditentukan dengan analisis pembakaran. Metode lain yang diperlukan untuk menentukan komposisi persen massa adalah menggunakan senyawa anorganik.

7. Menulis dan Menyetarakan Persamaan Kimia
Persamaan kimia menggunakan simbol-simbol dan rumus untuk unsur atau senyawa yang terlibat dalam reaksi. Sebuah persamaan kimia menggambarkan reaksi, ditunjukkan oleh panah, dari reaktan ke produk. Koefisien stoikiometrik ditempatkan sebelum simbol atau rumus dalam persamaan untuk menyeimbangkan persamaan. Sebagaimana dipersyaratkan oleh hukum kekekalan massa, setiap unsur berjumlah sama baik di sisi produk maupun di sisi reaktan.

8. Stoikiometri Reaksi
Stoikiometri melibatkan hubungan kuantitatif dalam reaksi kimia. Faktor stoikiometri atau dikenal dengan rasio mol didasarkan pada koefisien dalam persamaan setara dan digunakan untuk menghubungkan reaktan atau produk. Massa molar dan faktor stoikiometrik digunakan untuk mengetahui informasi tentang salah satu reaktan atau produk dalam reaksi kimia. Strategi untuk perhitungan stoikiometri reaksi dapat diuraikan dengan diagram di bawah ini.



9. Pereksi Pembatas
Pereaksi pembatas dalah pereaksi yang benar-benar habis digunakan dalam reaksi. Jumlah teoritis dari produk yang terbentuk dapat ditentukan dari pereaksi pembatas. Pereaksi yang lain disebut pereaksi berlebih. Dalam stoikiometri, pereaksi pembatas harus ditentukan terlebih dahulu.

10. Persen Hasil
Dihitung secara teoritis dari pereaksi. Kuantitas yang diperoleh dari reaksi kimia,atau yang disebut hasil eksperimen, sering kurang dan umumnya dinyatakan sebagai persentase dari hasil teoritis.

11. Larutan dan Stoikiometri Larutan
Larutan dibuat dengan melarutkan satu zat terlarut pada suatu pelarut. Zat terlarut biasanya berjumlah lebih rendahsedikit. Molaritas (M) atau konsentrasi molar larutan adalah jumlah mol zat terlarut per liter larutan.

Pengenceran merupakan peningkatan volume pelarut. Tetapi jumlah zat terlarut tidak berubah. Akibatnya, konsentrasi menurun. Perhitungan reaksi stoikiometri dalam larutan untuk sering menggunakan molaritas sebagai faktor konversi.

Hukum Perbandingan Volume

Pengertian Hukum Perbandingan Volume

Hukum perbandingan volume, atau sering disebut hukum Gay-Lussac adalah hukum yang menyatakan bahwa perbandingan antara volume gas reaktan dan produk dapat dinyatakan dengan bilangan bulat sederhana. Hukum ini sering disebut sebagai hukum Gay-Lussac, sesuai dengan nama penemunya yang bernama lengkap Joseph Louis Gay-Lussac.

hukum gay lussac

Hukum ini juga berhubungan dengan hukum Amontons, yang menyatakan hubungan antara tekanan dan suhu gas pada masa tertentu yang disimpan pada volume konstan.

Penjelasan Hukum Gay-Lussac

Ketika suhu gas mengalami kenaikan, maka tekanannya juga akan ikut naik jika massa dan volume gas bernilai konstan. Hukum tersebut dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut:

atau

dimana Padalah tekanan gas; T adalah suhu gas (dalam kelvin); k adalah konstanta. Hukum tersebut masih dinilai benar karena suhu diukur dari rata-rata energi kinetik suatu zat, dimana energi kinetik akan naik saat partikel bertumbukan dengan dinding wadah secara cepat, sehingga mengakibatkan naiknya tekanan.

Contoh Hukum Gay-Lussac

Contoh hukum perbandingan volume adalah sebagai berikut. Jika 3 m3 gas hidrogen (H2) direaksikan dengan 1 m3 gas N2 maka akan membentuk 2 m3 gas NH3. Amedeo Avogadro berteori bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, maka volume gas akan sebanding dengan jumlah molekul. Teori tersebut dikenal sebagai hukum Avogadro.
hukum gas

Hukum Tekanan-Suhu

Hukum tekanan-suhu sering disebut sebagai hukum Amontons yang diusulkan tahun 1700-1702, menemukan hubungan antara tekanan dan suhu dari gas bermassa tertentu pada volume konstan. Amontons menemukan hal ini ketika membuat termometer udara. Bunyi hukum tekanan-suhu menyatakan bahwa tekanan gas pada massa dan volume tertentu berbanding lurus dengan suhu mutlak gas.
Back To Top