KUNCI JAWABAN KIMIA ESIS KELAS XII BAB 3

Bab 3: Unsur-unsur dalam Sistem Periodik          

Soal Pemahaman

A. Soal Esai

1.   a.   Karena unsur-unsur yang terdiri dari helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn) merupakan non-logam yang berada sebagai atom tunggal atau monoatomik dan atom-atomnya saling terikat oleh gaya London.

      b.   Unsur-unsur gas mulia dapat ditemukan di udara, kecuali untuk He dan Rn. He lebih banyak ditemukan di gas alam, sementara Rn berasal dari peluruhan panjang unsur radioaktif uranium (U) dan peluruhan langsung radium (Ra).

2.   a.   Sifat atomik gas mulia dan struktur unsur gas mulia.

      b.   - Nilai jari-jari atom bertambah dari He ke Rn.

            - Nilai energi ionisasi berkurang dari He ke Rn.

            - Nilai keelektronegatifan He, Ne, dan Ar tidak ada, sedangkan nilai keelektronegatifan berkurang dari Kr ke Rn.

3.   -     Kerapatan bertambah dari He ke Rn.

      -     Titik leleh dan titik didih bertambah dari He ke Rn.

      -     Daya hantar panas berkurang dari He ke Rn.

4.   a.   Gas mulia sangat tidak reaktif karena konfigurasi elektronnya yang sudah stabil. Namun, gas mulia pada periode 3 ke atas (Ar, Kr, Xe, Rn) dapat bereaksi dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti F dan O untuk membentuk senyawanya.

      b.   Hal yang mendasarinya adalah pada kemampuan beberapa unsur dari golongan VA, VIA, dan VIIA pada periode 3 ke atas untuk membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi lebih dari 8, yakni 10 dan 12. Pada periode 3 ke atas, di samping orbital-orbital di subkulit s dan p yang hanya dapat memuat 8 elektron, pada kulit yang sama terdapat pula subkulit d yang dapat memuat tambahan 10 elektron.

      c.   Pada senyawa KrF₂ orbital-orbital sdan p telah penuh. Namun, elektron-elektron tersebut dapat berpindah ke orbital-orbital di subkulit d pada kulit yang sama yang masih belum terisi, oleh karena itu pembentukan senyawa baru dapat dimungkinkan.

      d.   kereaktifan gas mulia meningkat dari Ar ke Rn

5.   Gas mulia hanya dapat bereaksi dengan unsur F dan O karena kedua unsur tersebut bersifat sangat elektronegatif.

6.   Proses yang digunakan disebut tekhnologi pemisahan udara. Tahap awal, CO₂ dan uap air dipisahkan dulu. Kemudian udara diembunkan dengan pemberian tekanan ~200 atm diikuti pendinginan cepat. Sebagian besar udara akan membentuk fase cair dengan kandungan gas mulia yang lebih banyak, yakni ~60% gas mulia (Ar, Kr, dan Xe) dan sisanya ~30% O₂dan 10% N₂. sisa udara yang mengandung He dan Ne tidak mengembun karena titik didih kedua gas tersebut sangat rendah. Selanjutnya, Ar, Kr, dan Xe dalam udara cair dipisahkan menggunakan proses adsorpsi dan proses destilasi fraksionasi.

7.   a.   Karena titik didihnya rendah.

      b.   Karena Ne menghasilkan cahaya terang dengan intensitas tinggi apabila dilewati arus listrik. Cahaya ini dapat dilihat dari jauh dan mampu menembus kabut.

      c.   Karena Ar tidak reaktif sehingga logam tidak akan teroksidasi seperti halnya jika proses berlangsung di udara terbuka.

      d.   Karena sifatnya yang radioaktif, dapat melepas partikel β.

      e.   Karena bersifat radioaktif maka dimasukkan ke dalam tabung kecil tertutup dan diletakkan dekat dengan jaringan tubuh yang terkena kanker.  

8.   Karena ringan dan tidak reaktif.

9.   Karena kadar Ar di alam relatif lebih tinggi.

10. a.  Titik leleh dan titik didih mempunyai kecenderungan bertambah dari He ke Rn. Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn sehingga atom-atom gas mulia semakin sulit lepas. Dibutuhkan energi, dalam hal ini suhu yang semakin besar untuk mengatasi gaya London yang semakin kuat tersebut.

      b.   Dapat, Karena titik leleh dan titik didih dari unsur-unsur gas mulia yang teratur, sehingga dapat diramalkan dengan melihat dari keteraturan grafik disamping.

11. a.   Karena unsur-unsur yang terdiri dari unsur fluorin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I), dan astatin (At) merupakan non-logam yang berada sebagai molekul diatomik. Di samping itu sifatnya yang sangat reaktif dan cenderung bereaksi dengan logam membentuk garam.

      b.   Di alam, halogen hanya ditemukan dalam bentuk senyawanya. Contoh:

         - Fluorin:   terdapat dalam senyawa fluorspar CaF₂, kriolit Na₃AlF₆, dan fluorapatit Ca₅(PO₄)₃F.

            - Klorin:    terdapat dalam senyawa NaCl, KCl, MgCl₂, dan CaCl_2.

            - Bromin:   terdapat dalam senyawa logam bromida.

      c.   Br₂

12. a.   - Nilai jari-jari atom bertambah dari F ke At.

            - Nilai energi ionisasi berkurang dari F ke At.

            - Nilai keelektronegatifan berkurang dari F ke At.

      b.   Halogen berada sebagai molekul diatomik. Sifatnya yang non-polar terikat satu sama lain dengan gaya London. Gaya London pada halogen bekerja pada molekul-molekul diatomik dengan jumlah atom dan bentuk molekul yang sama. Oleh karenanya, faktor yang mempengaruhi kekuatan gaya London hanya ukuran molekul berupa jari-jari kovalennya.

13. a.   -1, +1, 0, +3

      b.   Karena Cl mempunyai subkulit d selain subkulit s dan p. Elektron-elektron pada orbital-orbital di subkulit s dan p dapat dipindahkan ke subkulit d sehingga menjadi tidak berpasangan. Jumlah elektron tidak berpasangan dalam setiap orbital inilah yang menggambarkan berbagai nilai bilangan oksidasi pada Cl.

14. Keteraturan sifat-sifat fisis halogen:

      - kerapatan bertambah dari F ke I.

      - Titik leleh dan titik didih bertambah dari F ke At.

      - Daya hantar panas berkurang dari F ke Cl, tetapi lalu bertambah dari Cl ke At.

15. Sifat kimia atau kereaktifan halogen cenderung berkurang dari F ke At. Hal ini dapat dijelaskan dari keteraturan sifat-sifat atomiknya, yakni jari-jari atom dan afinitas elektron.

16. a.   - Nilai E^o halogen semakin positif dari I ke F. Dengan kata lain, daya oksidasi halogen berkurang dari F ke I.

            - Nilai E^o ion halida semakin negatif (semakin berkurang) dari F^- ke I^-. Dengan kata lain, daya reduksi ion halida bertambah dari F ke I.

      b.   Daya oksidasi halogen berkurang dari F ke I. Sedangkan daya reduksi ion halida bertambah dari F ke I.

17. a.   Karena memiliki sifat logam seperti mempunyai permukaan kilap, mempunyai daya hantar panas dan listrik yang baik serta dapat bereaksi dengan air dan membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa.

      b.   logam alkali ditemukan di alam dalam bentuk senyawanya. Contoh:

            - Litium, dalam spodumene LiA(SiO₃)₂

            - Natrium, dalam garam batu NaCl, sendawa Chili NaNO₃, karnalit KMgCl₃.6H₂O.

            - Kalium, dalam silvit (KCl), garam petre KNO_3.

            - Rubidium, dalam lepidolit.

            - Sesium, dalam polusit (Cs₄Al₄Si₉O₂₆).H₂O dan sedikit dalam lepidolit.

18. a.   - Nilai jari-jari atom bertambah dari Li ke Fr.

            - Nilai energi ionisasi dan nilai keelektronegatifan berkurang dari Li ke Fr.

            - Nilai bilangan oksidasi sama dengan +1.

      b.   Atom-atom logam alkali terikat satu sama lainnya dengan ikatan logam. Ikatan logam membentuk struktur kristal. Semua logam alkali memiliki struktur kristal yang sama, yakni struktur kubus pusat badan (bcc), dengan faktor kerapatan per unit sel 0,68.

19. -     Kerapatan bertambah dari Li ke Fr.

      -     Kekerasan berkurang dari Li ke Fr.

      -     Titik leleh dan titik didih berkurang dari Li ke Fr.

      -     Daya hantar listrik dan daya hantar panas berkurang dari Li ke Fr.

20. a.   Logam alkali bersifat sangat reaktif karena hanya perlu melepas satu elektron untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil. Kereaktifan logam alkali bertambah dari Li ke Fr.

      b.   Karena Logam Na sangat reaktif   

21. a.   Apabila atom dipanaskan, elektron dapat tereksitasi atau pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sewaktu pemanasan berhenti, elektron tersebut akan kembali ke tingkat energi awal disertai pancaran cahaya dalam bentuk foton-foton dengan frekuensi atau panjang gelombang tertentu yang mempunyai warna-warna tertentu.  

      b.   logam alkali K

            persamaan reaksinya: 2K _(s)+ 2H₂O_(l)  →  2KOH_(aq)+ H_2(g)

      c.   Sama. Karena pada saat pemanasan senyawa logam alkali akan terurai menjadi atom-atomnya. Elektron-elektron pada atom tersebut akan tereksitasi dan kembali ke tingkat energi awalnya dengan memancarkan cahaya dengan warna yang khas untuk logam alkali.

22. a.   4Li_(s)   + O_2(g)      →   2Li₂O_(s)

      b.   2K_(s)   +  H_2(g)     →   2KH _(s)

      c.   2Na_(s)  +  H_2(g)    →    2NaH_(s)

      d.   2Rb_(s)  +  Cl_2(g)   →    2RbCl_(s)

23. CsO₂ = superoksida

      Li₂O =  oksida

      Na₂O₂ = peroksida

24. -     Reaksi logam alkali dengan air

            Logam alkali bereaksi dengan air membentuk senyawa hidroksida dan gas H₂.

      -     Reaksi logam alkali dengan oksigen

            Logam alkali bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa oksida, senyawa peroksida, dan senyawa superoksida. Senyawa oksida dihasilkan apabila reaksi melibatkan jumlah oksigen terbatas. Sedangkan senyawa peroksida dan superoksida diperoleh dari reaksi dengan jumlah oksigen berlebih.

      -     Reaksi logam alkali dengan halogen

            Logam alkali bereaksi dengan halogen membentuk senyawa halida.

      -     Reaksi logam alkali dengan hydrogen

            Logam alkali bereaksi dengan hydrogen membentuk senyawa hidrida.

25. a.   Metode elektrolisis dan metode reduksi

      b.   Metode elektrolisis

            Sumber utama logam Na adalah garam batu dan air laut. Na hanya dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan menggunakan sel down.

            Katode: Na⁺_(l) + e^-    →     Na_(l)

            Anode :          Cl^-_(l)   →     ½ Cl_2(g) + e^-

      c.   Metode reduksi

            Sumber utama logam K adalah silvit (KCl). Logam K diperoleh dengan metode reduksi di mana lelehan KCl direaksikan dengan Na.

                        Na  +  KCl   ↔  K + NaCl

            Reaksi ini berada dalam kesetimbangan. Karena K yang terbentuk mudah menguap, maka K dapat dikeluarkan dari sistem dan kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk terus memproduksi K.

26. Li:   -   digunakan pada baterai untuk alat pacu jantung, kalkulator, jam, kamera dan lainnya.

             -    digunakan dalam paduan logam Mg dan Al. Dimanfaatkan untuk komponen pesawat terbang.

      Na:  -   uap Na digunakan pada lampu jalanan untuk memberikan warna  kuning.

              -  NaOH digunakan untuk membuat produk, seperti kertas dan sabun.

      K:    -   Senyawa KNO₃ dan KCl digunakan sebagai bahan peledak dan kembang api atau petasan.

-    Pupuk NPK mengandung K yang penting bagi pertumbuhan tanaman

      Rb:   - digunakan sebagai osilator untuk aplikasi seperti navigasi dan komunikasi militer.

-    digunakan pada sel fotolistrik seperti fotomultiplier, untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.

      Cs:    - digunakan pada sel fotolistrik

-    digunakan sebagai standar satuan detik pada jam atomik sesium standar karena vibrasi atomnya dapat digunakan untuk mengukur waktu dengan sangat akurat.

27. a.   karena memiliki sifat logam seperti mempunyai permukaan kilap, mempunyai daya hantar panas dan listrik yang baik serta dapat bereaksi dengan air dan membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa. Dan disamping itu oksidanya sukar larut dalam air, tidak dipengaruhi oleh panas tinggi, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerak bumi.

      b.   logam alkali tanah di alam ditemukan hanya dalam bentuk senyawanya

            -     Berilium: dalam mineral beril [Be₃Al₂(SiO₆)₃] dan krisoberil Al₂BeO₄.

            -     Magnesium: sebagai senyawa MgCl₂ di air laut dan deposit garam. Juga dalam senyawa karbonat dalam mineral magnesit (MgCO₃).

            -     Kalsium: dalam senyawa karbonat, fosfat, sulfat, dan fluoride.

            -     Stronsium: dalam mineral selestit (SrSO₄) dan strontianat.

            -     Barium: dalam mineral baritin (BaSO₄) dan witerit (BaCO₃).

            -     Radium: dalam pitchlende (bijih uranium).

28. a.   -     Nilai jari-jari atom secara umum bertambah dari Be ke Ra

            -     Nilai energi ionisasi dan nilai keelektronegatifan secara umum berkurang dari Be ke Ra.

            -     Nilai bilangan oksidasi maksimum sama dengan +2.

      b.   atom-atom logam alkali tanah terikat satu sama lain dengan ikatan logam. Ikatan logam membentuk suatu struktur kristal.

            Unsur Be dan Mg: struktur terjejal heksagonal (hcp).

            Unsur Ca dan Sr: struktur kubus pusat muka (fcc).

            Unsur Ba dan Ra: struktur kubus pusat badan (bcc).

29. -     Kerapatan bertambah dari Be ke Ra.

      -     Kekerasan berkurang dari Be ke Ra.

      -     Ttik leleh dan titik didih berkurang dari Be ke Ra.

      -     Daya hantar listrik dan daya hantar panas berkurang dari Be ke Ra.

30. a.   Kelarutan adalah jumlah zat terlarut dalam larutan jenuh.

      b.   senyawa hidroksida semakin mudah larut dari Be ke Ra, sedangkan senyawa sulfat semakin sukar larut dari Be ke Ra.

      c.   Untuk Be(OH)₂:  K_sp = Be²⁺ + 2(OH^-)

                                                =   S  x  2S²

                               2,1 x 10^-18 =  4S³

                                             S =  8,1 x 10^-7

            Untuk BaSO₄ : K_sp = Ba²⁺+ SO₄^2-

                                           = S x S

                          1,1 x 10^-10 = S²

                                       S  =  1,05 x 10^-5

31. -     Reaksi logam alkali tanah dengan air membentuk senyawa hidroksida. Semua logam alkali tanah bereaksi dengan air, kecuali Be.

      -     Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen dan nitrogen di udara membentuk senyawa oksida dan superoksida.

      -     Reaksi logam alkali tanah dengan nitrogen membentuk senyawa nitrida.

      -     Reaksi logam alkali tanah dengan halogen membentuk senyawa halida.

      -     Reaksi logam alkali tanah dengan hidrogen membentuk hidrida.

            Reaksi: CaCl₂ + 2Na → Ca + 2NaCl

      2.   Metode elektrolisis: Ca dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan CaCl₂sebagai berikut:

katode: Ca²⁺_(l) + 2e- → Ca_(l)

anode:  2Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2e^-

33. a.   Unsur logam: Na, Mg, dan Al; semi-logam: Si; non-logam: P, S, Cl, dan Ar.

 b.   sifat logam dapat dilihat dari permukaannya yang mengkilap, dapat membentuk kawat tipis. Sedangkan untuk sifat non-logam dapat dilihat dari permukaannya yang tidak mengkilap dan tidak dapat menghantarkan listrik.

34.  Struktur unsur Na: kristal logam bcc

       Struktur unsur Al: kristal logam hcp

       Struktur unsur Mg: kristal logam fcc

       Struktur unsur Si: molekul kovalen raksasa di mana atom-atom Si bergabung melalui ikatan kovalen.

       Struktur unsur P: molekul-molekul P₄ yang saling terikat oleh gaya London.

       Struktur unsur S: molekul-molekul S₈ yang saling terikat oleh gaya London.

       Struktur unsur Cl: molekul-molekul Cl₂ yang saling terikat oleh gaya London.

       Struktur unsur Ar: atom-atom tunggal Ar yang saling terikat oleh gaya London.

35.  -    Nilai jari-jari atom berkurang dari Na ke Ar.

       -    Nilai energi ionisasi bertambah dari Na ke Ar, dengan fluktuasi nilai dari Mg ke Al dan dari P ke S.

       -    Nilai afinitas elektron bertambah dari Na ke Cl, dengan fluktuasi nilai untuk Al dan P.

       -    Nilai keeletronegatifan dan nilai bilangan oksidasi maksimum bertambah dari Na ke Cl.

36.  Untuk unsur-unsur periode ketiga kecuali Ar kecenderungan sifat kimianya atau kereaktifannya, semakin ke kiri kereaktifan logam bertambah dan semakin ke kanan kereaktifan non-logam bertambah.

37.  Nilai E^o semakin negatif dari Cl ke Na, jadi daya reduksi bertambah dari Cl ke Na. Sedangkan nilai E^o semakin positif dari Na ke Cl, jadi daya oksidasi bertambah dari Na ke Cl.

38.  a.  Senyawa hidroksida bersifat basa jika senyawa tersebut dapat melepas ion OH^-.  Sedangkan senyawa hidroksida bersifat asam jika senyawa tersebut melepas ion H^+.

       b.  Sifat basa hidroksida berkurang dari Na ke Cl. Sedangkan sifat asam hidroksida bertambah dari Na ke Cl.

       c.  karena senyawa hidroksida Al dapat memiliki sifat asam dan basa.

39.  a.  Proses Hall-Heroult untuk ekstraksi Al dari bauksit dapat dilihat pada halaman 144-145.

       b.  karena senyawa Al₂O₃ mempunyai titik didih yang sangat tinggi sehingga sulit untuk langsung di elektrolisis. Fungsi Na₃AlF₆adalah sebagai pelarut di mana campuran yang terbentuk memiliki titik leleh yang jauh lebih rendah.

40. a.   Silika adalah senyawa oksida (SiO) sedangkan silikat senyawa dalam bentuk SiO₂

      b.   SiO₂ dipanaskan dengan kokas (C) pada suhu 3.000 ^oC dalam tanur listrik. Pereaksi ditambahkan dari atas tungku. Lelehan Si yang dihasilkan dikeluarkan dari bawah tungku dan akan membentuk padatan. Si yang dihasilkan cukup murni dan dapat digunakan untuk pembuatan paduan dengan logam lain.

      c.   Si dipanaskan dengan Cl₂ menghasilkan SiCl_4(l). Lelehan SiCl₄yang dihasilkan dimurnikan dengan proses distilasi. SiCl₄ lalu direduksi menjadi Si melalui pemanasan dengan H₂ atau Mg. Setelah itu, produk reaksi dicuci dengan air panas untuk memperoleh Si. Si dimurnikan dengan alat zone refining.

41. Ca₃(PO₄)₂dalam batuan fosfat dipanaskan dengan kokas (C) dan pasir SiO₂ pada suhu 1.400 – 1.500 ^oC. fosfor yang dihasilkan dapat memiliki beberapa alotropi, diantaranya fosfor putih, fosfor merah dan fosfor hitam.

42. a.   Belerang (S) terdapat di alam sebagai endapan di bawah tanah.

      b.   Proses Frasch untuk pengambilan belerang: lubang dibor dan tiga pipa konsentris dimasukkan ke dalam lubang tersebut. Air super panas (~150 ^oC) dimasukkan melalui bagian luar pipa untuk melelehkan belerang. Setelah itu, udara bertekanan dimasukkan melalui bagian dalam pipa. Hal ini menyebabkan campuran udara, air, dan lelehan belerang dipaksa naik ke permukaan melalui pipa ketiga. Belerang tidak larut dalam air dan mempunyai kerapatan yang lebih tinggi. Di permukaan, belerang akan membentuk padatan.

      c.   Metode ekstraksi S dari senyawa sulfida. Yaitu dengan cara mereaksikan gas SO₂dengan H₂S untuk menghasilkan belerang.

43. a.   Karena paduan Al tersebut kuat dan ringan.

      b.   Karena dapat mengatasi asam lambung.

      c.   Karena sifatnya yang ringan meski daya hantarnya hanya ~60% daya hantar listrik Cu.

      d.   Karena mudah dibentuk dan tahan panas.

44. a.   Karena dapat menghantarkan listrik satu arah.

      b.   Karena bersifat kuat dan tahan panas.

      c.   Karena bersifat kuat dan tahan panas.

      d.   Karena bersifat kuat dan tidak mudah terbakar.

45. -     aplikasi Fosfor untuk pupuk, bom asap, dan ujung korek api.

      -     aplikasi Belerang untuk bahan pembuat cat, pembuatan pupuk, dan penyamakan kulit. Selain itu Belerang bersama KNO₃, karbon digunakan dalam pembuatan serbuk mesiu.

46. Karena atom-atom dalam unsur-unsur logam transisi terikat satu sama lainnya oleh ikatan logam.

47. Keberadaan logam transisi di alam dalam bentuk senyawanya. Jenis senyawa unsur transisi adalah senyawa sulfida dan senyawa oksida yang bersifat sukar larut.

48. a.   - nilai jari-jari atom berkurang dari Sc ke Ni, dan bertambah dari Ni ke Zn.

            - nilai energi ionisasi bertambah dari Sc ke Zn.

      - nilai bilangan oksidasi maksimum bertambah dari Sc ke Mn dan berkurang dari Mn ke Zn. 

b.   Ikatan logam pada logam transisi membentuk struktur kristal. Sebagian di antaranya memiliki struktur terjejal heksagonal (hcp) dan struktur kubus pusat muka (fcc).

49. - kerapatan bertambah dari Sc ke Zn

      - Titik leleh dan titik didih bertambah dari Sc ke V dan kemudian secara umum berkurang dari V ke Zn.

50. Kecenderungan sifat kimia atau kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat secara teoritis berkurang dari Sc ke Zn seperti ditunjukkan oleh nilai energi ionisasinya. Selain itu, kereaktifan logam juga dipengaruhi faktor lain, yakni karakteristik lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan unsur sewaktu unsur teroksida/bereaksi.

51. a.   Dari logam Sc ke Zn daya oksidasi semakin bertambah. Sedangkan daya reduksi semakin berkurang.

      b.   Cu tidak mudah teroksidasi

      c.   Karena Cr cenderung lebih mudah bereaksi dengan O₂ (teroksidasi) dibandingkan Fe. Akan tetapi, lapisan oksida Cr₂O₃ yang terbentuk pada Cr bersifat protektif sedangkan lapisan Fe₂O₃pada Fe tidak. Hal ini mencegah reaksi Cr lebih lanjut sehingga Cr menjadi kurang reaktif dibandingkan Fe.       

52. -     Sifat diamagnetik adalah sifat yang dimiliki oleh zat yang semua elektronnya sudah berpasangan di mana momen megnetiknya saling meniadakan.

      -     Sifat paramagnetik adalah sifat yang dimiliki oleh zat yang mempunyai setidaknya 1 elektron tidak berpasangan.

      -     Sifat feromagnetik adalah sifat yang dimiliki oleh suatu zat yang apabila diletakkan di dalam medan magnet, orientasi domain-domain tersebut menjadi sejajar dengan medan magnet. Akibatnya, diperoleh suatu daya tarik magnet yang sangat kuat, yakni sekitar satu juta kali kekuatan paramagnetik.

53. a.   Karena dapat melepas elektron baik di subkulit nsmaupun di subkulit (n-1)d

      b.   Tingkat oksidasi dari Sc ke Mn semakin meningkat karena tingkat oksidasi tertinggi sama dengan total elektron pada subkulit 4sdan 3d. Sedangkan tingkat oksidasi dari Mn ke Zn semakin menurun karena tingkat oksidasi tertingginya tidak lagi sama dengan total elektron di subkulit 4sdan 3d. Meski terdapat lebih banyak elektron pada subkulit 3d, elektron-elektron ini terikat semakin kuat ke inti. Hal ini dikarenakan muatan inti bertambah besar dari kiri ke kanan.

      c.   Karena tingkat energi 3d dan 4s hampir sama, maka unsur transisi selain Sc dan Zn mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu sebab pada orbital subkulit 3d masih belum terisi penuh. Sedangkan untuk Zn subkulit 3d sudah penuh sehingga hanya dapat melepaskan elektron di subkulit 4s saja. Dan untuk Sc pada subkulit 3d hanya terisi satu elektron saja sehingga dapat dengan mudah lepas bersama elektron pada subkulit 4s.

54. a.   Benda dapat memiliki warna dari cahaya yang dipantulkan (apabila benda tidak transparan) atau diteruskan (apabila benda transparan).

      b.   karena warna hitam akan terbentuk apabila benda menyerap seluruh cahaya putih yang jatuh padanya. Karena tidak ada cahaya yang dipantulkan, maka benda akan tampak berwarna hitam. Sedangkan warna putih akan terbentuk apabila benda memantulkan seluruh cahaya putih, tanpa terjadi penyerapan warna cahaya.

      c.   Karena hal tersebut terkait dengan eksitasi elektron yang terjadi di subkulit d melibatkan energi yang setara dengan energi cahaya tampak, yakni antara 170 – 290 KJ/mol.

55. a.   - Logam transisi memiliki sifat seperti kerapatan, titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi, sedangkan logam non-transisi memiliki sifat seperti kerapatan, titik leleh dan titik didh yang relatif lebih rendah.

            - logam transisi memiliki berbagai bilangan atau tingkat oksidasi, sedangkan logam non-transisi memiliki tingkat oksidasi yang terbatas.

            - Logam transisi bersifat kurang reaktif, sedangkan logam non-transisi sangat reaktif.

            - Logam transisi cenderung membentuk senyawa atau ion kompleks yang berwarna, sedangkan logam non-transisi cenerung membentuk senyawa tidak berwarna.

      b.   logam transisi: logam A; logam alkali: logam C dan logam alkali tanah: logam B.

            Logam transisi memiliki titik leleh paling tinggi, diikuti logam alkali tanah lalu logam alkali.

56. a.   Besi tuang adalah besi gubal yang mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh dan dapat langsung dicetak. sedangkan besi tempa adalah besi yang diproses lebih lanjut dengan cara memisahkan karbon dan zat-zat pengotor lainnya.

      b.   Tahapan proses pembuatan baja dapat dilihat pada halaman 166.

      c.   Baja lebih kuat dan mudah dibentuk.

57. Karena persediaan bahan baku besi yang banyak dan biaya ekstraksi yang murah menyebabkan besi banyak digunakan untuk berbagai aplikasi saat ini.

58. -     Cu digunakan sebagai bahan baku pembuat kawat konduktor listrik karena memiliki daya hantar listrik/panas yang baik.

      -     Fe digunakan sebagai materi konstruksi bangunan karena sifatnya yang kuat.

      -     Ti dalam senyawa TiO₂adalah pigmen putih, senyawa ini digunakan untuk cat tembok, pasta gigi, dan pewarna makanan.

      -     Zn

59. Sebagai magnet, sebagai katalis, sebagai bahan struktur, sebagai pewarna dan sebagai mineral penting dalam tubuh.

60. -     Fe dalam limbah industri dibuang melalui sungai-sungai dan masuk ke laut bersama pencemar lainnya, seperti Hg, Pb, Cd, dan Cu berkontribusi terhadap pencemaran ekosistem.

      -     Mn digunakan di industri pengelasan. Pemanasan Mn akan menghasilkan asap yang dapat masuk ke tubuh melalui udara. Dalam jumlah berlebih, Mn bersifat racun  dan menyerang saraf pusat.

61. Radioisotop adalah isotop yang memiliki inti tidak stabil dan dapat memancarkan sinar atau partikel (radiasi).

62. a.                         d.

      b.                         e.          

      c.

63. a.                          d.

      b.                          e.

      c.

64. a.   Peluruhan adalah perubahan inti yang tidak stabil menjadi inti lainnya disertai dengan pemancaran radiasi.

      b.   - Isotop di atas zona kestabilan; jenis radiasi: Pemancaran beta (β), pemancaran neutron (n).

            - Isotop di bawah zona kestabilan; Jenis radiasi: Pemancaran positron, Penangkapan elektron.

      c.   Pemancaran alfa (α).

65. a.   Jenis peluruhan yang terjadi adalah dengan pelepasan beta (β), dimana dihasilkan unsur baru yakni F dengan nomor atom 9 sedangkan nomor massa tetap.

      b.   Jenis peluruhan yang terjadi adalah dengan penangkapan elektron (e^-) oleh unsur Sn sehingga dihasilkan unsur baru yakni In dengan nomor atom 49 sedangkan nomor massa tetap.

      c.   Jenis peluruhan yang terjadi adalah dengan pelepasan partikel alfa (α), dimana dihasilkan unsur baru yakni Ra dengan nomor atom 88 dan nomor massa 230. 

66. a.   Pemancaran radiasi β                 c. Pemancaran radiasi α

      b.   Pemancaran radiasi β                 d.  Pemancaran radiasi β                                         

67. a.   Partikel α, partikel β, pelepasan positron, dan penangkapan elektron.

      b.   Pelepasan neutron.

      c.   Sinar γ

68. - Laju peluruhan dari suatu sampel radioisotop berbanding lurus dengan jumlah inti atau jumlah radioisotop tersebut (N).

      - Waktu paro adalah waktu yang diperlukan oleh suatu radioisotop untuk melyruh menjadi setengahnya.

69. a.               Sinar atau partikel yang dipancarkan pada saat terjadi peluruhan radioisotop.         

      b.   Lihat tabel 3.65 hlm.180

      c.               Partikel α terdefleksi membelok ke pelat bermuatan negatif sehingga disimpulkan bermuatan positif, partikel β terdefleksi membelok ke pelat bermuatan positif sehingga disimpulkan bermuatan negatif, sedangkan partikel γ diteruskan sehingga disimpulkan tidak bermuatan.

      d.   Partikel α bergerak lambat, ~10% kecepatan cahaya sehingga daya tembusnya paling kecil. Partikel β bergerak cepat, sampai ~99% kecepatan cahaya sehingga mempunyai daya tembus yang sedang. Dan partikel γbergerak dengan kecepatan cahaya, sehingga mempunyai daya tembus yang paling besar.

70. a.   Proses penembakan suatu partikel ke inti stabil dari isotop target.

      b.   partikel α dan inti ringan (H, He, B, C, O, Ne) atau tidak bermuatan, yakni neutron (n).

71. a.

      b.

      c.

      d.

      e.

72. karena pada partikel bermuatan akan terjadi gaya tolak menolak sewaktu mendekati inti dari isotop target, dan untuk dapat mengatasi gaya tolak menolak ini partikel harus diberi energi tambahan dengan cara dipercepat dengan suatu akselerator. Sedangkan pada partikel tidak bermuatan tidak akan mengalami gaya tolak menolak yang kuat sewaktu ditembakkan ke inti.

73. a.   - sebagai perunut untuk mempelajari jaringan tubuh dan mendeteksi gangguan fungsi organ tubuh.

            - sterilisasi alat kedokteran.

      b.   karena sinar γ dapat menembus tubuh dan tidak mengionisasi/merusak sel.

      c.   Tidak dapat digunakan karena radioisotop tersebut akan langsung meluruh menjadi unsur lain.

74. Karena sinar α mempunyai daya tembus yang paling kecil sehingga digunakan untuk produk berupa lembaran tipis, sedangkan sinar β mempunyai daya tembus yang sedang sehingga digunakan untuk lembaran yang lebih tebal.

75. a.   - Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

            - Menunjukkan kesetimbangan reaksi bersifat dinamis.

      b.   Radioisotop dapat menentukan umur benda purbakala dengan cara mengukur jumlah C-14 yang tersisa dari benda purbakala tersebut.

B.  Soal Pilihan Ganda.

1.      B                  11. C                         21. B                           31. D

2.      C                  12. E                         22. C                           32. C

3.      C                  13. B                         23. C                           33. C

4.      C                  14. D                         24. E                            34. A

5.      C                  15. B                         25. D                           35. D

6.      D                  16. C                        26. B

7.      A                  17.                            27. C

8.      D                  18. E                         28. D

9.                        19. C                        29. B

10. B                  20. E                         30. E

Read More

KUNCI JAWABAN KIMIA ESIS KELAS XII BAB 2

Bab 2 : Elektrokimia

Soal Pemahaman

A.    Soal Esai

1.      Tempat di mana energi kimia diubah menjadi energi listrik, atau sebaliknya energi listrik diubah menjadi energi kimia.

2.      Sel elektrokimia di mana energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi listrik.

3.      a.  

b.   anode adalah elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi.

      Katode adalah elektrode di mana reaksi reduksi terjadi.

c.   Anode  : Pb_(s) → Pb²⁺_(aq) + 2e^-

      Katode : Cu²⁺ _(aq) + 2e^- → Cu_(s)

d.   Ion Pb²⁺ dari larutan di setengah sel anode bergerak menuju setengah sel katode melalui jembatan garam. Sedangkan ion SO₄^2-dalam larutan di setengah sel katode bergerak menuju setengah sel anode melalui jembatan garam. Dengan adanya pergerakan ion ini, arus listrik dapat terus mengalir pada rangkaian.

e.   Sebagai rangkaian dalam yang memungkinkan ion-ion mengalir dari setngah sel anode ke setengah sel katode, dan sebaliknya.

4.   a.  

      b.   I_2(aq) | I^-_(aq) || Ni²⁺_(aq)| Ni_(s)

5.   Anode:  Fe²⁺_(aq) → Fe³⁺_(aq) + e^-          E^o_oksidasi = -0,77

      Katode: Ag⁺_(aq)+ e^- → Ag_(s)                   E^o_reduksi = + 0,80

6.   a.   Dari bilangan oksidasinya. Bilangan oksidasi naik maka terjadi oksidasi. Sedangkan bilangan oksidasi turun maka terjadi reduksi.

      b.   Fe_(s) | Fe²⁺_(aq) || Co²⁺_(aq) | Co_(s)

7.   a.   Potensial sel menyatakan kemampuan suatu sel elektrokimia untuk mendorong elektron mengalir melalui rangkaian luar.

            Potensial sel standar yakni nilai E^o yang diukur pada suhu 25 ^oC, konsentrasi 1,0 M, atau tekanan 1 atm.

            Potensial elektrode adalah

      b.   Nilai potensial elektrode standar (E^o) dikatakan relatif karena pada saat perhitungan digunakan elektrode pembanding hidrogen yang diberi nilai 0.

8.   Fe mempunyai daya oksidasi yang lebih besar dibandingkan Zn (atau dapat dikatakan Fe merupakan oksidator yang baik. Sedangkan Zn mempunyai daya reduksi yang lebih besar dibandingkan dengan Fe (atau dapat dikatakan Zn merupakan reduktor yang baik).

9.   a.   Sel primer yakni di mana anode dan katodenya dihabiskan secara kimia ketika sel menghasilkan arus listrik. Sel primer tersebut hanya dapat sekali pakai dan tidak dapat diisi ulang.

            Sel sekunder yakni di mana anode dan katode bereaksi secara kimia. Dan sel tersebut dapat diisi ulang dengan proses elektrolisis untuk merngembalikan anode dan katode ke kondisi awal.

            Sel bahan bakar yakni di mana anode dan katode bersifat inert. Pereaksi secara terus-menerus disuplai ke sel dan produk reaksi dibuang secara terus-menerus.

      b.   Karena baterai kering seng-karbon produk ion dari reaksi redoks tidak dapat berdifusi dengan cepat meninggalkan elektrode.

      c.   Untuk menstarter kendaraan tersebut.

            Pengisian ulang aki dilakukan dengan melewatkan suatu arus dengan arah berlawanan. Artinya, arus elektron dimasukkan melalui katode. Dengan demikian, reaksi dapat dibalik dan PbSO₄ melarut kembali menjadi Pb dan PbO₂.

b.      Karena reaksi redoks melibatkan pereaksi gas H₂ dan O₂ dengan produk reaksi air (H₂O).

10.  a.   Korosi pada logam adalah perusakan logam akibat reaksi logam tersebut dengan lingkungan.

b.      Karena sebagian besar logam mudah teroksidasi dengan melepas elektron ke oksigen di udara dan membentuk oksida logam.

c.       Korosi pada besi dapat dianggap sebagai suatu sel elektrokimia. Elektron mengalir dari anode ke katode melalui logam besi seperti halnya aliran elektron dalam kawat, sedangkan air bertindak sebagai larutan elektrolit.

11.  a.   yang lebih mudah terkorosi adalah Fe

b.      Karena pada logam Al korosi yang terjadi tidak merugikan, lapisan oksida yang terbentuk bersifat kuat dan padat sehingga melindungi logam Al dari proses korosi lebih lanjut.

12.  Besi dalam larutan asam lebih cepat terkorosi. Karena pada kondisi asam ada 2 reaksi yang terjadi pada katode. Yakni O₂ yang tereduksi menjadi H₂O dan karena banyaknya ion H⁺ maka ada reaksi reduksi lainnya yang juga berlangsung, yakni evolusi/pembentukan hidrogen.  

13.  Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi korosi:

·         Elektrolit dan konsentrasi: keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reduksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit dapat menaikkan laju aliran e^- sehingga korosi meningkat.

·         pH: korosi dalam kondisi pH < 7 lebih besar karena adanya reaksi reduksi tambahan, yaitu reduksi H⁺ pada katode.

·         Kandungan H₂O dan O₂: Logam lebih cepat terkorosi bila diletakkan diluar rumah dibandingkan yang tersimpan kering di dalam rumah.

·         Galvanic coupling: adanya keberadaan logam lain yang kurang reaktif dapat mempercepat korosi logam.    

·         Suhu: laju korosi naik dengan bertambahnya suhu.

·         Keberadaan zat pengotor : zat pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak logam yang terkorosi.

·         Metalurgi: Kecenderungan bagian logam bertindak sebagai anode atau katode tergantung dari faktor metalurgi seperti:

-          Kekasaran. Permukaan yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan cenderung menjadi anode yang terkorosi.

-          Keberadaan unsur lain dalam logam yang tidak merata akan mempercepat laju korosi karena efek galvanic coupling.

14.  1.   Metode pelapisan Zn: lapisan Zn dapat mencegah kontak langsung logam   dengan O₂ dan H₂O. Di samping itu, Zn yang teroksidasi menjadi Zn(OH)₂ dapat bereaksi lebih lanjut dengan CO₂ di udara membentuk lapisan oksida Zn(OH)₂.x ZnCO₃yang sangat kuat. Apabila lapisan Zn tergores, Zn masih dapat melindungi besi karena Zn (E^o = -0,76 V) lebih mudah teroksidasi dibandingkan

            Fe (E^o = -0,44 V).

1. Metode pelapisan Sn: lapisan Sn dapat mencegah kontak langsung logam dengan O₂ dan H₂O. akan tetapi, Sn (E^o = -0,14 V) kurang reaktif dibanding  Fe (E^o = -0,44 V). Jadi, apabila lapisan Sn tergores, maka besi di bawahnya mulai terkorosi.

15.  Beberapa metode yang dapat digunakan untuk melindungi logam dari korosi:

a.       Menggunakan lapisan pelindung untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O dan O₂:  lapisan pelindung yang biasa digunakan untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O dan O₂ adalah lapisan cat, lapisan oli dan gemuk, lapisan plastik, dan pelapisan dengan logam lain, seperti Cr, Zn, dan Sn.

b.      Menggunakan perlindungan katode: prinsip dari perlindungan katode terhadap korosi logam adalah bahwa di dalam sel elektrokimia logam yang mengalami korosi merupakan anode.

c.       Menggunakan perlindungan Anode: pada prinsipnya, perlindungan anode diberikan dengan cara menyuplai arus anodik dari luar menggunakan alat potensiotat sehingga potensial sel akan pindah dari daerah aktif, di mana laju korosi tinggi, ke daerah pasivasi, di mana laju korosi jauh lebih rendah. Metode perlindungan anode ini dapat digunakan untuk logam seperti Ni, Fe, Cr, Ti dan paduannya yang memiliki kemampuan pasivasi pada kondisi tertentu.

16.  Lapisan cat

17.  a.   Sel elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi redoks tidak spontan.

b.      - Sel elektrolisis dengan elektrolit lelehan: jenis sel elektrolisis ini melibatkan reaksi redoks sederhana karena berlangsung tanpa air. Sebagai contoh, pengambilan Na dari lelehan NaCl. Di dalam sel elektrolisis, ion Na⁺akan tereduksi di katode membentuk logam Na. Sementara, ion Cl^- akan teroksidasi di anode membentuk gas Cl₂.

-    Sel elektrolisis dengan elektrolit larutan: Jenis sel ini melibatkan reaksi yang agak kompleks karena adanya reaksi-reaksi bersaing antara reaksi redoks elektrolit dan reaksi redoks pelarut air.

      c.   Reaksi elektrolisis untuk larutan AlCl₃ :

            Katode :          2H₂O_(l)+ 2e^- → H_2(g) + 2OH^-_(aq)                          

            Anode :                     2Cl^-_(aq) → Cl_2(g) + 2e^-                         

                                                                                                 +

            Sel      :  2Cl^-_(aq) + 2H₂O_(l) → 2OH^-_(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)

            Reaksi elektolisis untuk lelehan AlCl₃ :

            Katode :            Al³⁺_(l) + 3e^- → Al_(s)                                          x 2

            Anode :                      2Cl^-_(l) → Cl₂ + 2e^-                     x 3

                                                                                  +

            Sel      :  2Al³⁺_(l) + 6Cl^-_(l)→ 2Al_(s) + 3Cl_2(g)

18. a.   Reaksi di mana energi listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi redoks tidak spontan.

      b.   Anode, yakni elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi. Sedangkan katode adalah elektrode di mana reaksi reduksi terjadi.

19. a.   Elektron bergerak dari Anode ke arah katode.

      b.   Anode terhubung pada kutub positif sedangkan katode terhubung pada kutub negatif.

      c.   Karena adanya pengaruh sumber listrik pada sel elektrolisis menyebabkan perbedaan muatan pada katode dan anode di sel elektrolisis dengan katode dan anode di sel volta.

20. a.   Peran hukum-hukum Faraday dalam mempelajari sel elektrolisis adalah dilihat dari aspek kuantitatifnya, yakni hubungan antara massazat yang dihasilkan di elektrode dengan jumlah listrik yang digunakan.

      b.   Hukum Faraday I: Massazat yang dihasilkan pada suatu elektrode selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan.

            Hukum Faraday II: Massa zat yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat. 

      c.   1 mol elektron atau 1 Faraday adalah nilai yang mengandung muatan listrik sebesar 96.500 coulomb.

21. a.   Garam NaCl

      b.   NaOH, Cl₂, dan H₂

      c.   Gas Cl₂

      d.   Larutan

22. a.   Pelapisan dengan logam menggunakan sel elektrolisis untuk memperindah penampilan dan mencegah korosi.

      b.   Sel terdiri dari anode Cu dan katode logam yang akan disepuh. Larutan elektrolit yang digunakan adalah CuCl₂. reaksi elektrolisis yang terjadi :

            Katode : (logam yang akan disepuh)

            Anode  :  Cu_(s) → Cu²⁺_(aq)+ e^-

            Ion Cu²⁺ dalam larutan tereduksi di katode dan mengendap sebagai Cu pada logam yang disepuh. Di Anode, elektrode Cu teroksidasi untuk terus memasok ion Cu²⁺ dalam larutan.

23. a.   Untuk mencegah pencampuran gas H₂ dan Cl₂, disamping mencegah difusi ion OH^- ke anode karena dapat bereaksi dengan Cl_2.

      b.   Sebagai katode di mana Na⁺ akan tereduksi menjadi Na, untuk kemudian larut dalam Hg membentuk NaHg.

      c.   Yaitu pada sel merkuri produksi H₂ dan NaOH terpisah dari Cl₂sehingga tidak membutuhkan diafragma seperti halnya sel diafragma untuk mencegah pencampuran H₂ dan Cl₂.

      d.   Logam Na diperoleh dari proses elektrolisis lelehan NaCl.

24. a.   Timah

      b.   Sn II

      c.   Untuk mencegah korosi dan memperindah penampilan dari kaleng tersebut.

      d.   Tidak, karena makanan tersebut bisa saja sudah terkontaminasi dengan kaleng yang sudah terkorosi.

25. Proses elektrolisis yang terjadi pada pemurnian logam tembaga sebagai berikut:

      Sel terdiri dari anode Cu kotor dan katode yang dilapisi Cu murni. Larutan elektrolit yang digunakan adalah CuSO₄. Pada katode, ion Cu²⁺ dalam larutan akan tereduksi dan mengendap. Sementara pada anode, Cu akan teroksidasi menjadi Cu²⁺. Zat pengotor pada anode akan ikut teroksidasi dan larut.

B. Soal Pilihan Ganda

1. C                  6.

2. A                  7. E

3. D                  8.  D

4. A                  9.  B

5. B                  10. D

Read More