FAKTUAL, PROSEDURAL, KONSEOTUAL DAN PRINSIP (materi kimia)

KD 3.3 : Mengevaluasi dampak pembakaran senyawa hidrokarbon terhadap ligkungan dan kesehatan serta cara mengatasinya.

Factual :

·         Hidrokarbon adalah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (c) dan atom hydrogen (H)

·         Hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom- atom hydrogen yang berikatan dengan rantai tersebut (Hidrokarbon alifatik)

·         Hidrokarbon adalah salah satu sumber energy paling penting di bumi, penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar.

·         Jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya  berikatan rangkap.

Procedural :

·         Tahapan-tahapan yang dailakukan pengelolaan senyawa hidrokarbon.

a.       Minyak bumi yang didapat dari hasil pengeboran(mengandung hidrikarbon  50% - 90%)

-          Proses penyulingan bertingkat dengan metode fraksionasi : metode ini dilakukan berdasarkan perbedaan titik didih senyawa –senyawa penyusun minyak bumi atau biasa disebut juga distilasi bertingkat.

Ketika minyak bumi difraksionasi, senyawa yang memiliki titik didih paling rendah akan menguap dan terpisah terlebih dahulu. Setelah itu akan disusul dengan senyawa yang titik didihnya lebih tinggi. Maka dari itu senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi itu akan terpisah secara bertahap. Tiap- tiap senyawa yang memiliki perbedaan titik didih akan ditampung dalam tempat penampungan yang berbeda, kemudian dilakukan proses perengkahan (cracking), perengkahan ini dilakukan untuk memecah hidrokarbon rantai panjang menjadi rantai pendek. Sebaliknnya jika diinginkan senyawa dengan rantai yang lebih panjang maka dilakukan proses penggabungan atau reforming.s

Konseptual :  

·         Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan fosil) membentuk karbon dioksida (CO₂) dan uap air (H₂O), contohnya:

a.       pembakaran sempurna isooktana :

C₈H_{18 (l)} + 12 O_{2 (g)}                      8 CO_{2 (g)} + 9 H₂O _(g)           

·         Pembakaran tak sempurana mengahasilkan lebih sedikit kalor. Jadi pembakaran tak sempurna menurangi efisiensi bahan bakar, dampak dari pembakaran tak sempurna  lainnya adalah dikhasilkannnya gas karbon monoksida (CO), yang bersifat racun oleh karena itu pembakaran tak sempurna mencemari udara.

Prinsip :

·         Dampak pembakaran hidrokarbon dari fraksi minyak bumi:

Pembakaran bensin yang mengandung TEL dapat menghasilkan senyawa timbale oksida yang sifatnya tertimbun dalam mesi. Biasanya ke dalam campuran bensin selalu ditambahkan senyawa 1,2-dibromometana agar senyawa timbal oksida tidak tertimbun. Ketika terjadi pembakaran bensin, senyawa timbal osida akan bereaksi dengan 1,2-dibromometana menghasilokan senyawa yang mudah menguap. Senyawa ini akan dibebaskan diudara dan menjadi polutan bagi udara serta akan menjadi racun jika jumlahnya melewati ambang batas tertentu

Dampak lain dari pembakaran senyawa ini yaitu jika pembakarannya terjadi secara tidak sempurna. Karena kekurangan pasokan oksigen, maka senyawa yang dihasilkan dari proses pembakarannya adalah karbon monoksida dan jalaga. Karbon monoksida  (CO) yang terbentuk bersifat berbahaya karena akan berikatan dengah hemoglobin di dalam darah. Sedangkan jelaga yang terbentuk dapat masuk kedalam paru –paru dan meriusak system jaringan tubuh.

KD 3.4 : Membedakan reaksi eksoterm dan reaksi endoterm berdasarkan hasil percobaan dan diagram tingkat energy

Factual :

·         Perbahan entalpi () positif menunjukan bahwa dalam perubahan terdapat penyerapan dan kalor  atau pelepasan kalor;

·         Reaksi kimia yang melepaskan atau mengeluarkan kalor disebut reaksi eksoterm;

·         Reaksi kimia yang menyerap kalor disebut eaksi endoterm.

Procedural : 

·         Percobaan mengetahui reaksi eksoterm dan endoterm

-          Tujuan : mengetahui reaksi eksoterm dan endoterm

-          Alat : tabung reaksi, rak tabung reaksi, alat pengaduk, thermometer;

-          Bahan : NaOH, CO(NH₂)₂ (urea),BaCl₂ ,CaCl₂ , CuSO₄ ,Na₂S₂O₃ ,Air (air murni)

-          Prosedur kerja:

a.       Letakan tabung reaksi dirak tabung reaksi

b.      Ukur dan catatlah suhu air yang akan digunakan sebagai pelarut terlebih dahulu menggunakan thermometer.

c.       Isi tiap-tiap tabung reaksi dengan larutan yang berbeda-beda (NaOH, CO(NH₂)₂ (urea),BaCl₂ ,CaCl₂ , CuSO₄ ,Na₂S₂O₃)

d.      Kemudian ukur suhu masing-masing larutan  menggunakan thermometer

e.      Catat suhu masing-masing larutan

f.        Jika suhu reaksi mengalami peningkatan , maka reaksi tersebut merupakan reaksi eksoterm

g.       Jika suhu reaksimengalami penurunan maka reaksi tersebut merupakan reaksi endoterm

-          Tabel pengamatan :

Percobaan	Larutan	Keadaan tabung	suhu	Jenis reaksi
1	NaOH	Panas	650 c	Eksoterm
2	CO(NH2)2	Dingin	250 c	Endoterm
3	BaCl2	Panas	900 c	Eksoterm
4	CaCl2	Panas	770 c	Eksoterm
5	CuSO4	Panas	900 c	Eksoterm
6	Na2S2O3	Dingin	260 c	Endoterm

Konseptual :

·         Reaksi eksoterm : reaksi yang melepaskan kalor yang disretai perpindahan kalor dari system ke ligkungan  (kalor dibebaskan oleh sistem ke lingkungannya) disertai dengan adanya kenaikan suhu lingkungannya disekitar sistem.

Contoh reaksi eksoterm adalah gamping atau kapur tohor, CaO_(s) dimasukan kedalam air.

   CaO_(s) + H₂ O_(l)                  CaOH_(aq)  

Contoh lainnya dalam kehidupan sehari-hari adalah membakar minyak tanah dikompor minyak dan nyala api unggun.

Pada reaksi ini sistem membebaskan energy, sehingga entalpi sistem akan berkurang artinya entalpi produk lebih kecil dari pada entalpi pereaksi. Sehingga perubahan entalpinya bertanda negatif, dapat dinyatakan sebagai berikut:

DH = HP – Hr < 0 (negatif)

·         Reaksi endoterm : reaksi yang menyerap kalor yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem (kalor diserap oleh sistem dari lingkungannya) dan ditandai dengan adanya penurunan suhu lingkungan dari sekitar sistem

Contohnya adalah ammonium klorida (NH₄Cl)

 NH₄Cl_(s) + H₂O             NH₄Cl_(aq)

                       Contoh lainnya adalah proses fotosintesis pada tumbuhan dan asimilasi.

Pada reaksi ini sistem membebaskan energy. Oleh karena itu entalpi sistem akan bertambah artinya entalpi produk (Hp) libih besar dari pada entalpi pereaksi (Hr). akibatkannya perubahan entalpi merupakan selisih antara entalpi pereaksi (Hp - Hr) bertanda positif. Perubahan entalpi ini dapat dinyatakan :

DH = HP – Hr > 0 (positif)

Prinsip :

·         Reaksi eksoterm

jika reaksi membebaskan kalor dari sistem ke lingkungan maka entalpi sistem akan berkurang, artinya produk lebih kecil dari pada entalpi reaksi. Karena itu entalpi reaksinya bernilai negatif.

·         Reaksi endoterm

Jika reaksi menyerap kalor dari ligkungan ke sistem maka entalpi sistem akan bertambah, hal ini terjadi karena produk lebih besar dari pada entalpi reaktan. Oleh karena itu, perubahan entalpinya bernilai positif.

KD 3.5 : Menentukan  reaksi berdasarkan Hukum Hess,dan data energy ikatan

Factual:

·         Germain Hess mengemukakan Hukum bahwa : “Setiap reaksi memiliki DH yang tetap dan tidak bergantung pada jalan reaksi atau jumlah tahap reaksi “. Hal ini berarti bahwa perubahan entalpi hanya dilihat dari keadaan awal dan akhir saja.

·         Entalpi dapat dihitung sekalipun tidak dapat diukur secara langsung, caranya adalah dengan melakukan operasi aritmatika Pada beberapa persamaan reaksi yang perubahan entalpinya diketahui.

Procedural :

·         Cara menyelesaikan soal

-          Diketahui persamaan termokimia sebagai berikut :

C₄H₉OH_(l) + 6O_2(g)                4CO_2(g) + 5H₂O_(g)                       DH = -2456 kJ

(C₂H₅)₂ O_(l) + 6O_2(g)             4CO_2(g) + 5H₂O_(g)                       DH = -2510 kJ

 Hitunglah perubahan entalpi untuk reaksi :

 (C₂H₅)₂ O_(l)               C₄H₉OH_(l)

Jawab:

(C₂H₅)₂ O_(l) + 6O_2(g)             4CO_2(g) + 5H₂O_(g)                       DH = -2510 kJ

4CO_2(g) + 5H₂H_(g)                 C₂H_9(l) + 6O_2(g)                            DH = +2456 kJ  -

           (C₂H₅)₂ O_(l)                   C₄H₉OH_(l)                                        DH =      - 54 kJ 

Konseptual :

·         Harga DH reaksi dapat dihitung dengan menggunakan  DH pembentukan standar dengan rumus:Hf hasil reaksi - Hf pereaksi

Reaksi kimia pada dasarnya terdiri dari proses pemutusan ikatan –ikatan antara atom dari senyawa yang bereaksi dan proses pengabunga kembali dari atom –atom yang terlibat reaksi sehingga membentuk susunan baru. Proses penggabungan ikatan membebaskan kalor sedangkan proses pemutusan ikatan memerlukan kalor. Kalor yang diperlukan untuk pemutusan ikatan oleh satu mol molekul gas menjadi atom – atom atau gugus dalam keadaan gas disebut energy ikatan.

Energy rata –rata yang diperlukan untuk memperkirakan harga perubahan entalpi suatu reaksi . dengan menggunakan Rumus : energi ikatan - energi ikatan hasil reaksi.

Prinsip :

·         Jika suatu persamaan reaksi dikalikan (atau dibagi) dengan suatu angka , maka perubahan entalpinya juga harus dikali (dibagi)

·         jika persamaan reaksi dibalik, maka tanda perubahan entalpi harus dibalik pula ( yaitu menjadi -DH ).

KD 3.6 : Memahami teori tumbukan (tabrakan) untuk menjelaskan reaksi kimia

Factual :

·         Agar suatu reaksi berlangsung maka harus terjadi tumbukan antara partikel –partikel zat pereaksi tersebut.

·         Molekul –molekul harus mempunyai orientasi tertentu agar tumbukan efektif untuk menghasilkan reaksi kimia

·         Pada reaksi sederhana yaitu reaksi yang berlangsung satu tahap perubahan konsentrasi pereaksi sebanding dengan perubahan kecepatan reaksi

·         Pada reaksi yang tidak sederhana,  tumbukan antara partikel – partikel pereaksi tidak lagsung menghasilkan hasil akhir

Procedural :

·         Tahap – tahap berjalannya reaksi

2H₂ + 2NO                  N₂   + 2H₂O (reaksi tak sederhana)

Tahap 1:

        NO_(g)+  NO_(g)       NO_2(g) (cepat)

Tahap 2 :

N₂O_2(g)+  H_2(g)    NO_2(g) + H₂O_(l)  (cepat)

Tahap 3 :

3N₂O_(g)+  H_2(g)    N_2(g) + H₂O_(l)  (lambat)

                                        +

2NO_(g)+  2H_2(g)    N_2(g) + 2H₂O_(l)  (reaksi stoikiometri)

Tiap tahap merupakan reaksi sederhana, setiap tahap memiliki laju reaksi yang berbeda . sering ditemukan bahwa diantara tahap – tahap reaksi dalam mekanisme reaksi terdapat satu tahap laju yang relatif rendah. Dalam hal ini , laju reaksi secara keseluruhan ditentukan oleh tahap yang lambat atau dengan kata lain tahap yang paling lambat dalam satu mekanisme reaksi merupakan tahap penentu laju reaksi.

Konseptual :

·         peningkatan konsentrasi pereaksi dapat mempercepat laju reaksi. Peningkatan konsentrasi berarti jumlah partikel akan bertambah pada volume tersebut dan menyebabkan tumbukan antara partikel lebih sering terjadi. Banyaknya tumbukan memungkikan tumbukan yang berhasil akan bertambah sehingga laju reaksi meningkat.

·         Peningkatan suhu dapat mempercepat laju reaksi . suhu suatu sistem adalah ukuran dari rata – rata energy kinetic dari partikel –partikel pada sistem tersebut. Jika suhu naik maka energy kinetic partikel – partikel akan bertambah, sehingga kemungkinan terjadi tumbukan yang berhasil akan bertambah dan laju reaksi menigkat.

·         Penambahan luas permukaan bidang sentuh akan mempercepat laju reaksi . makin besar luas permukaan, menyebabkan tumbukan makin banyak , karena makin banyak bagian permukaan yang bersentuhan sehingga laju reaksi makin cepat .

·         Katalis dapat mempercepat reaksi, katalis dapat menurunkan energy aktivasi (Ea), sehingga dengan energy yang sama jumlah tumbukan yang berhasil lebih banyak sehingga laju reaksi makin cepat.

Sumber : Lewis , Thinking Chemistry

Prinsip :

·         Berdasarkan teori tumbukan , suatu tumbukan akan menghasilkan suatu reaksi jika ada energi yang cukup . selain energi , jumlah tumbukan juga berpengaruh. Laju reaksi akan lebih cepat, jika tumbukan antar partikel yang berhasil lebih banyak terjadi.