Cara menyetarakan persamaan reaksi redoks 3 variabel

Bagaimana cara menyelesaikan persamaan reaksi redoks 3 variabel metode PBO ?

Persamaan reaksi redoks 3 variabel adalah persamaan redoks dimana spesi yang berubah biloksnya ada 3 buah. Karena reaksi redoks hanya melibatkan reduksi dan oksidasi, maka spesi ketiga haruslah berupa salah satu dari dua reaksi di atas (reduksi atau oksidasi). 

Jadi, nanti ada 2 reaksi oksidasi dan 1 reaksi reduksi, atau 1 reaksi oksidasi dan 2 reaksi reduksi. Baiklah kita akan coba menyelesaikan contoh soal berikut ini :

FeS + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + S + NO₂ + H₂O

Seperti biasa, langkah pertama adalah menentukan biloks unsur-unsur (biasanya selain H dan O), kemudian menyetarakan unsur-unsur yang berubah bilangan oksidasinya, dan menentukan perubahan bilangan oksidasi total

Karena ada 2 spesi yang mengalami oksidasi, dan 1 spesi yang mengalami reduksi, maka jumlah total kenaikan (oksidasi) adalah 3 poin, sedangkan reduksi tetap 1 poin. Maka, dengan menggunakan teknik perkalian silang, kita mendapatkan :

Selanjutnya, kita jadikan faktor pengali sebagai koefisien bagi zat yang bersangkutan

Terakhir, kita setarakan semua unsur dengan urutan : KAHO : Kation (logam) - Anion (nonlogam) - Hidrogen - Oksigen

Hasil akhirnya seperti ini

Jika kita perhatikan, reaksi di atas sebenarnya tidak terlalu rumit. Hal ini karena meskipun ada 2 spesi yang mengalami oksidasi, akan tetapi yang mengalami oksidasi tersebut adalah satu kesatuan (FeS). Bagaimana jika dalam satu senyawa, ada dua spesi yang mengalami baik oksidasi sekaligus reduksi. Perhatikan contoh berikut :

As₂S₅ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₃ + S + NO

Jika kita perhatikan biloks masing-masing, maka kita akan mendapatkan bahwa yang mengalami oksidasi adalah S, sedangkan yang mengalami reduksi adalah As dan N.

Berbeda halnya dengan contoh soal pertama, dimana dalam Senyawa FeS yang mengalami oksidasi adalah Fe dan S-nya, maka pada contoh soal ini S mengalami oksidasi sedangkan As mengalami reduksi. Tentu ini merupakan perkara yang sulit mengingat koefisien reaksi hanya boleh diletakkan di depan senyawa As₂S₅. Sementara karena As dan S mengalami perubahan yang berbeda, maka tentunya faktor pengali untuk As akan berbeda dengan faktor pengali untuk S. 

Untuk mengatasi hal ini, maka kita pisahkan As dengan S, masing-masing disertai bilangan oksidasinya, namun tidak mengikutsertakan jumlah atom atau koefisiennya. Perhatikan :

Selanjutnya, jadikan faktor pengali sebagai koefisien bagi masing-masing spesi.

Terakhir, setarakan semua unsur dengan urutan KAHO, dan kembalikan ion-ion As⁺⁵ dan S^-2 menjadi senyawa As₂S₅ (koefisien berubah menjadi jumlah atom atau subscript)

 Bagaimana, mudah kan ?

@IF'38

Read More

Cara Mengkonversi besaran konsentrasi (molaritas, molalitas, fraksi mol, dan persen massa)

Bagaimana menkonversi besaran-besaran konsentrasi ?

Sobat chem, terkadang kalian disuruh untuk mengubah konsentrasi suatu larutan dari besaran tertentu menjadi besaran yang lain. Berikut ini beberapa contoh diantaranya :
 

Sebagai contoh,  

Suatu larutan urea (CO(NH₂)₂) memiliki fraksi mol zat terlarut sebesar 0,1. Tentukan :

a. molalitas
b. persen massa
(Ar C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; N = 14)
 
Jawab :
Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus memahami konsep dari masing-masing besaran konsentrasi tersebut. 

Ingat, faham satu konsep lebih baik daripada hafal seribu rumus !.
Jangan suka mengandalkan cara cepat, cara singkat, dll yah, he...he...
 
Sebagaimana kita ketahui, konsep dari masing-masing besaran tersebut adalah sebagai berikut :
- Kemolaran adalah jumlah mol zat terlarut dalam Volume larutan (1 liter)

- Kemolalan adalah jumlah mol zat terlarut dalam massa pelarut (1 kg)

- Fraksi mol adalah perbandingan mol suatu zat terhadap jumlah mol campuran

- Persen massa adalah perbandingan massa suatu zat terhadap massa campuran

Nah, setelah kita memahami konsep di atas dengan baik, maka kita bisa menyelesaikan permasalahan tersebut dengan mudah.
 
a. Konversi dari fraksi mol ke molal
Dari soal kita mendapatkan bahwa fraksi mol zat terlarut adalah 0,1
Sehingga kita dapatkan :

Catatan : angka "1" didapat dari konsep matematika sederhana, bahwa semua angka yang dibagi 1 akan sama dengan angka itu juga.

Dari penjelasan di atas, kita mendapatkan bahwa mol terlarut = 0,1 mol ; dan
mol pelarut + mol terlarut = 1 mol
 
Artinya, mol pelarut = 1 – mol terlarut = 1 – 0,1 = 0,9 mol 
Massa pelarut (air) = mol pelarut x Mr = 0,9 x 18 = 16,2 gram = 16,2 x 10^-3 kg
Sehingga : 

Jadi, kemolalan larutan adalah 6,173 molal
 
b. Konversi dari fraksi mol ke persen massa
Dari jawaban (a), kita mendapatkan nilai mol zat terlarut (urea) = 0,1 mol. Sehingga, massa urea adalah : m = n x Mr = 0,1 x 60 = 6 gram.
 

Sehingga, persen massa larutan urea adalah : 0,2703 x 100 % = 27,03 %

Contoh lain, 
Berapakah fraksi mol dan molaritas suatu larutan glukosa (C₆H₁₂O₆) 0,2 molal yang massa jenisnya 1,12 gram/mL? (Ar C = 12 ; H = 1 ; O = 16) ?
 

Jawab
Untuk menjawab soal ini, lagi-lagi kita harus memahami konsep penenetuan konsentrasi larutan.
Kita ketahui bahwa molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam massa pelarut (dalam kg). Dari soal kita mendapatkan bahwa kemolalan larutan adalah 0,2 molal, maka :
 

Sehingga, kita mendapatkan bahwa jumlah mol zat terlarut = 0,2 mol dan massa pelarut = 1 kg = 1000 gram
 
a. Konversi dari molal ke fraksi mol
Untuk menghitung fraksi mol, kita harus menentukan terlebih dahulu jumlah mol dari pelarutnya yaitu air. Sebagaimana kita ketahui, Mr air adalah 18, maka :

Sehingga, fraksi mol terlarut (glukosa) adalah :

b. Konversi dari molal ke molar 
Untuk menghitung kemolaran, maka kita harus mengetahui volume larutan. Volume larutan tidak dapat diketahui jika kita tidak mengetahui massa larutan. Sementara itu, massa larutan adalah massa air ditambah massa glukosa. Jadi, kita  harus menghitung terlebih dahulu massa glukosa.
Massa glukosa = n x Mr = 0,2 x 180 = 36 gram
massa larutan = massa glukosa + massa air = 36 + 1000 = 1036 gram

Sehingga, Kemolaran larutan adalah :

Bagaimana, mudah bukan ?


@IF"38



 

Read More

Penurunan Titik Beku Campuran

Pertanyaan :

Suatu larutan yang mengandung 8 gr NaOH dalam 500 gr air, ditambahkan ke dalam 3,65 gr HCl yang terdapat dalam 1000 gr air. Jika diketahui K_f air = 1.86. Setelah kedua larutan dicampur dan diaduk, pada suhu berapakah campuran tersebut akan membeku ?

Jawab :

Soal di atas adalah gabungan antara materi sifat koligatif larutan dan reaksi asam-basa. Untuk menyelesaikan soal di atas, pertama-tama kita hitung dulu jumlah mol masing-masing.

Setelah itu, kita reaksikan antara NaOH (basa) dengan HCl (asam)

                               NaOH + HCl → NaCl + H₂O

mula-mula                 0,2      0,1

reaksi                        0,1      0,1      0,1     0,1

sisa                           0,1       -       0,1     0,1

Jadi, yang tersisa adalah NaOH sebanyak 0,1 mol, dan NaCl sebanyak 0,1 mol juga.

Nah, karena ada campuran dua senyawa yang bersifat elektrolit kuat yaitu NaOH dan NaCl, maka sekarang kita bisa menghitung penurunan titik beku campurannya, yaitu :

Ingat :

1. NaOH dan NaCl sama-sama merupakan senyawa biner (melepaskan 2 ion) yang bersifat elektrolit kuat, sehingga nilai faktor van't hoff-nya sama dengan jumlah ionnya
2. Rumus penentuan molalitas adalah : 
    
   
   
     
   
   
   @IF'38

Read More

Apakah titik didih air selalu 100 oC ?

Pertanyaan :

Apakah yang dimaksud dengan titik didih normal ? Dapatkah air murni mendidih pada suhu di bawah 100 ^oC ?

Jawab :

Sebelumnya, kita harus tahu dulu definisi titik didih. Titik didih adalah suhu dimana tekanan uap suatu zat (cair) sama dengan tekanan udara luar, sehingga proses penguapan terjadi di seluruh bagian cairan. Hal ini dapat kita perhatikan dengan adanya gelembung yang tidak lain uap-uap (gas) yang ingin keluar dari cairan.

Sementara itu, tekanan uap sendiri adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang terdapat di atas permukaan suatu cairan, atau sebagaimana yang sudah saya uraikan sebelumnya di sini, tekanan uap adalah kemampuan suatu zat untuk melepaskan diri dari kelompoknya (cair atau padat), dan membentuk uap atau gas.

Nah, jika kita sudah tahu definisinya, maka kita dapat analogikan bahwa proses mendidih adalah proses “pertarungan antara uap dengan udara luar”. Jika kita misalkan uap dan udara luar sedang “main dorong-dorongan”, maka uap akan mendorong ke atas, sedangkan udara luar mendorong ke bawah. Semakin banyak uap yang mendorong ke atas, semakin mudah mereka menguap, atau dengan kata lain, semakin mudah mendidih. Begitu pula, semakin banyak udara luar yang mendorong ke bawah, maka semakin sedikit zat yang dapat menguap, sehingga semakin sulit mendidih atau dengan kata lain, titik didihnya menjadi lebih tinggi.

Jika jumlah partikel udaranya berkurang, maka tekanan udaranya pun berkurang, akibatnya, lebih banyak zat cair yang bisa menguap.

Jadi, dapatkah air murni mendidih pada suhu di bawah 100℃? tentu saja. Sebagai contoh, di pegunungan Himalaya air mendidih pada suhu 70 ^oC saja. Hal ini karena di sana, tekanan udaranya rendah sekali, sehingga “kalah main dorong-dorongan” dengan uap air.

Jadi, titik didih air berbeda-beda dong, tergantung tempatnya?. Ya, benar sekali, air mendidih pada suhu yang berbeda di tempat-tempat yang berbeda ketinggian. Sebagai contoh, di Bandung, air mendidih pada suhu 98 ^oC. Lalu, titik didih air 100 ^oC itu di mana? Jawabannya di daerah pantai yang tekanan udaranya 1 atm. Dan, titik didih semua zat yang ada di tabel-tabel di buku-buku, itu mengacu pada standar 1 atm di daerah pantai.
Terus, kalau kita di daerah pantai (tekanan udara 1 atm), kemudian ingin mendidihkan air pada suhu rendah (katakanlah 25 ^oC), apa yang harus dilakukan ?. Gampang, masukkan saja ke dalam wadah vakum, maka air pun akan mendidih pada suhu yang lebih rendah.

Jadi, konsepnya gampang kan ?. 

Tunggu dulu, kalau titik didih air bisa turun jika tekanan udara luarnya turun, berarti titik didih air bisa juga naik jika tekanan udara luarnya naik ?.

Yups, betul sekali. Jika tekanan udara luar naik, maka titik didih air pun menjadi naik pula. Sebagai contoh, dalam panci presto yang tekanannya bisa mencapai 2 atm atau lebih, air baru akan mendidih pada suhu sekitar 120 derajat Celcius. Contoh lain, pada proses Frasch untuk mengeksplorasi deposit sulfur yang berada di dalam perut bumi, digunakan air super panas (superheated water) yang pada suhu 165 derajat Celcius masih berbentuk cair. Untuk mencapai hal ini, maka digunakan tekanan sebesar 2,5 - 3 Mega Pascal (sekitar 25 - 30 atm). Tekanan yang luar biasa besar.

Demikian sedikit penjelasannya, semoga bermanfaat.

@IF'38

Read More

Titrasi Redoks

Pertanyaan :

Sebanyak 25 cm³ larutan X₂O₅ 0,10 M direduksi oleh gas SO₂. Untuk mengoksidasi X kembali, diperlukan 50 cm³ 0,01 M larutan Kalium permanganat. Tentukan bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh SO₂!

Jawab :

Pertama-tama, kita buat persamaan reaksinya, dan kemudian setarakan menggunakan metode perubahan bilangan oksidasi atau metode ½ reaksi :

Reaksi pertama :

X₂O₅ + SO₂ → Xⁿ⁺ + SO₃

Keterangan :

1. X₂O₅ adalah senyawa oksida, semua senyawa oksida berbentuk padat. Nah, karena dari soal di atas, ternyata X₂O₅ berbentuk larutan (ada nilai molaritasnya), maka dapat kita pastikan bahwa senyawa X₂O₅ membentuk ion yang memiliki bilangan oksidasi +5 (X⁵⁺).

2. SO₂ bertindak sebagai pereduksi, maka artinya dia mengalami oksidasi. Satu-satunya jalan SO₂ mengalami oksidasi adalah menjadi SO₃.

Baik, sekarang kita setarakan persamaan reaksinya, supaya gampang, kita buat X₂O₅ dalam bentuk X⁵⁺, sehingga, dengan menggunakan metode ½ reaksi :

- ½ reaksi pertama : X⁵⁺ + (5-n) e → Xⁿ⁺                             | x (2)

- ½ reaksi kedua : SO₂ + H₂O → SO₃ + 2 H⁺ + 2 e            | x (5-n)

Sampai langkah ini, sebenarnya kita tidak perlu melanjutkan proses penyetaraan reaksi kita, karena tujuan penyetaraan reaksi pada tahap ini hanya untuk mengetahui perbandingan koefisien reaksi X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ (sebelum dan sesudah reaksi). Dari persamaan di atas, kita melihat bahwa perbandingannya adalah 1 : 1.

Tapi baiklah, kita lanjutkan proses penyetaraan reaksi di atas.

Setelah dikali silang jumlah elektronnya, maka kita akan mendapatkan :

- ½ reaksi pertama : 2 X⁵⁺ + (10-2n) e → 2 Xⁿ⁺

- ½ reaksi kedua : (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → (5-n) SO₃ + (10-2n) H⁺ + (10-2n) e

Kita eliminasi jumlah elektronnya, maka didapat :

2 X⁵⁺ + (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → 2 Xⁿ⁺ + (5-n) SO₃ + (10-2n)H⁺

Terbukti, ternyata perbangan koefisien X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ adalah 1 : 1. Artinya, jumlah mol Xⁿ⁺ = jumlah mol X⁵⁺. Dan karena volumenya tidak berubah (SO₂ berbentuk gas sehingga volumenya diabaikan), maka molaritasnya pun akan tetap.

Sekarang, kita setarakan persamaan reaksi kedua :

Xⁿ⁺ + MnO₄^- → X⁵⁺ + Mn²⁺

Keterangan :

1. Kalium permanganat (KMnO₄) kita tuliskan MnO₄^- saja, karena dalam air senyawa ini memang langsung terurai menjadi ion K⁺ dan ion MnO₄^-, dan yang berperan sebagai oksidator adalah ion MnO₄^- ini

2. Karena tidak diberi tahu hasil reaksi reduksi MnO₄^-, maka dianggap hasil reduksinya adalah ion Mn²⁺.

Nah, sekarang kita setarakan dengan metode yang sama (½ reaksi) :

- ½ reaksi pertama : Xⁿ⁺ → X⁵⁺ + (5-n) e                        | (x 5)

- ½ reaksi kedua : MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e → Mn²⁺ + 4 H₂O     | (x 5-n)

Hasilnya :

- ½ reaksi pertama : 5 Xⁿ⁺ → 5 X⁵⁺ + (25-5n) e

- ½ reaksi kedua : (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ + (25-5n) e → (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Sehingga, setelah kita eliminasi jumlah elektronnya, kita dapatkan :

5 Xⁿ⁺ + (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ → 5 X⁵⁺ + (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Nah, kita akhirnya mendapatkan perbandingan koefisien antara Xⁿ⁺ dengan MnO₄^- adalah 5 : 5-n.

 

25 – 5n = 5

20 = 5n

n = 4

Jadi, bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh gas SO₂ adalah +4.

@IF'38

Read More