Bab 3 Tatanama Senyawa Anorganik dan Jenis-Jenis Reaksi Kimia 3.1 Tatanama Senyawa Biner Senyawa biner terdiri dari dua unsur, baik senyawa itu sebagai ion maupun molekul. Aturan tatanama senyawa biner adalah unsur yang lebih bersifat logam dinamai pertama, kemudian dilanjutkan dengan unsur yang kurang bersifat logam. Unsur yang kurang bersifat logam dinamai dengan menambahkan akhiran"-ida" pada akar kata unsur tersebut. Akar kata unsur nonlogam (kurang bersifat logam) ditabelkan berikut ini. Tabel 3.1 Akar kata unsur-unsur yang diturunkan dari nama unsur IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA H, hidr
B, bor
C, karb
N, nitr
O, oks
F, flour
Si, silik
P, fosf
S, sulf
Cl, klor
As, arsen
Se, selen
Br, brom
Sb, antimon
Te, telur
I, iod
Senyawa biner ionik terdiri dari kation logam dan anion nonlogam. Kation dinamai pertama dan anion dinamai kedua. Tabel 3.2. Senyawa ionik biner Rumus
Nama
Rumus
Nama
KBr
kalium bromida
Rb2S
rubium sulfida
CaCl2
kalsium klorida
Ba3N2
barium nitrida
NaH
natrium hidrida
SrO
stronsium oksida
tatanama di atas berlaku untuk senyawa biner yang mengandung logam yang hanya mempunyai satu bilangan oksida. Kebanyakan logam transisi dan logam-logam golongan IIIA (kecuali Al), IVA, dan VA menunjukkan lebih dari satu bilangan oksidasi. Logam-logam tersebut dapat membentuk dua atau lebih senyawa biner dengan unsur nonlogam yang sama. Untuk membedakan semua kemungkinan tatanama, bilangan oksidasi dari logam ditunjukkan dengan angka Romawi dalam tanda kurung yang mengikuti nama logamnya. Metode ini dapat dipakai untuk setiap senyawa biner dari logam dan nonlogam. Tabel 3.3. Tatanama senyawa biner yang mempunyai biloks lebih dari satu menurut aturan IUPAC Rumus Biloks Logam Nama
Rumus Biloks Logam
Nama
Cu2O
+1
tembaga(I) oksida
SnCl2
+2
timah(II) klorida
CuF2
+2
tembaga(II) fluorida SnCl4
+4
timah(IV) klorida
FeS
+3
besi(II) sulfida
PbO
+2
timbal(II) oksida
Fe2O3
+4
besi(III) oksida
PbO2
+4
timbal(IV) oksida
Manfaat tatanama sistem IUPAC adalah jika diketahui rumus senyawa, maka dapat menuliskan namanya secara pasti dan jelas, sebaliknya jika diketahui namanya, maka dapat ditulis rumusnya. Metode tatanama yang lama, masih digunakan tetapi tidak direkomendasikan oleh IUPAC, yaitu
penggunaan akhiran “it” (ous dalam bahasa Inggris) dan “at” (ic dalam bahasa Inggris) masing-masing untuk menunjukkan bilangan oksidasi yang lebih rendah dan lebih tinggi. Sistem ini hanya dapat membedakan antara dua bilangan oksidasi yang berbeda untuk logam. Oleh karena itu, manfaat sistem tatanama lama terbatas, tidak seperti sistem tatanama dengan angka Romawi. Tabel 3.4. Tatanama senyawa biner yang mempunyai biloks lebih dari satu menurut aturan lama. Rumus Biloks Logam Nama
Rumus
Biloks Logam
Nama
CuCl
+1
kuprit klorida SnF2
+2
stanit fluorida
CuCl2
+2
kuprat klorida SnF4
+4
stanat fluorida
FeO
+3
ferit oksida
Hg2Cl2
+2
merkurit klorida
FeBr3
+4
ferat bromida HgCl2
+4
merkurat klorida
Beberapa senyawa yang mengandung ion poliatom berperilaku seperti anion monoatom. Senyawa yang mengandung ion ini disebut senyawa ion pseudobiner. Awalan "pseudo-" berarti "tiruan atau semu", dimana senyawa ini dinamai seolah-olah adalah senyawa biner. Contoh umum untuk anion poliatom adalah ion hidroksida, OH-, dan ion sianida, CN-. Ion amonium, NH4+, adalah kation umum yang berperilaku seperti kation logam sederhana. Tabel 3.5. Tatanama senyawa ion pseudobiner Rumus
Nama
Rumus
Nama
NH4I
amonium iodida
NH4CN
amonium sianida
Ca(CN)2
kalsium sianida
Cu(OH)2
tembaga(II) hidroksida atau kuprat hidroksida
NaOH
natrium hidroksida
Fe(OH)3
besi(III) hidroksida atau ferat hidroksida
Hampir semua senyawa molekul biner melibatkan dua nonlogam yang terikat bersama. Meskipun banyak nonlogam dapat menunjukkan bilangan oksidasi yang berbeda, namun bilangan oksidasi tidak benar ditunjukkan dengan angka Romawi atau akhiran. Sebaliknya, proporsi unsur dalam senyawa kovalen biner ditunjukkan dengan menggunakan sistem awalan untuk kedua unsur. awalan Yunani dan Latin untuk satu sampai sepuluh adalah mono, di, tri, tetra, penta, heksa, hepta, okta, nona, dan deka. Awalan "mono-" dihilangkan untuk kedua unsur kecuali dalam nama umum untuk CO, karbon monoksida. Huruf “a” terakhir dalam awalan dihilangkan ketika akar kata nonlogam dimulai dengan huruf "o"; seperti "heptoksida", bukan "heptaoksida." Tabel 3.6. Tatanama senyawa molekul biner. Rumus
Nama
Rumus
Nama
SO2
sulfur dioksida
Cl2O7
dikloro heptoksida
SO3
Sulfur trioksida
CS2
karbon disulfida
N2O4
dinitrogen tetroksida
SF4
sulfur tetrafluorida
As4O6
tetraarsenik heksosida SF6
sulfur heksafluorida
Asam biner adalah senyawa dimana H berterikatan dengan unsur-unsur golongan VIA atau VIIA Kelompok unsur; yang akan bertindak sebagai asam ketika dilarutkan dalam air. Senyawa murni ini dinamakan senyawa biner khas. Larutan aquo diberi nama asam pertama, kemudian diikuti oleh akar kata khas dari nonlogam dengan akhiran "ida".
Tabel 3.7. Tatanama asam biner. Rumus
Nama Senyawa
Nama larutan aqua
HCl
Hidrogen klorida
asam klorida, HCl(ag)
HF
Hidrogen fluorida
asama fluorida, HF(ag)
H2S
Hidrogen sulfida
asam sulfida, H2S(ag)
HCN
Hidrogen sianida
asam sianida, HCN(ag)
3.2 tatanama Asam Terner dan Garamnya Senyawa terner terdiri dari tiga unsur. Asam terner (asamokso) adalah senyawa yang terdiri dari hidrogen, oksigen, dan (biasanya) sebuah nonlogam. Nonlogam yang memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi membentuk lebih dari satu asam terner. Asam terner memiliki perbedaan dalam hal jumlah atom oksigen yang dikandungnya. Akar kata nama unsur yang diikuti oleh akhiran "-it" untuk bilangan oksidasi yang lebih rendah dan akhiran "-at" untuk bilagan oksidasi yang lebih tinggi. Suatu asam terner yang umum dari masing-masing nonlogam adalah (agak berubah-ubah) yang ditunjukkan sebagai asam "-at". Asma terner (“-at”) dinamai dengan menempatkan akar kata unsur sebelum akhiran "-at". Asam terner yang umum "asam -at" ditunjukkan pada Tabel 3.9. Nama dan rumus asam itu adalah penting untuk dipelajari karena nama-nama semua asam terner lain dan garamnya berasal dari nama dan rumus tersebut. Asam yang mengandung satu atom oksigen lebih sedikit per atom pusat diberi nama dengan cara yang sama, kecuali bahwa akhiran "-at" diubah menjadi "-it." Bilangan oksidasi dari unsur pusat lebih rendah dari 2 (terhadap asam “it”) maka tetap menggunakan "-at". Tabel 3.8. Tatanama asam terner Rumus Biloks
Nama
Rumus
Biloks Nama
H2SO3
+4
Asam sulfit
H2SO4
+6
Asam sulfat
HNO2
+3
Asam nitrit
HNO3
+5
Asam nitrat
H2SeO3 +4
Asam selenit
H2SeO4
+6
Asam selenat
HBrO2
Asam bromit
HBrO3
+5
Asam bromat
+3
Tabel 3.9. Tatanama asam terner umum IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
+3 H3BO3 asam borat
+4 H2CO3 asam karbonat
+5 HNO3 asam nitrat
+4 H4SiO4 asam silikat
+5 H3PO4 asam fosfat
6+ H2SO4 asam sulfat
+5 HClO3 asam klorat
+5 H3AsO4 asam arsenat
+6 H2SeO4 asam selenat
+5 HBrO3 asam bromat
+6 H6TeO6 asam telurat
+5 HIO3 asam iodat
Asam terner yang kekurangan satu atom O dari asam “-it” (atau kekurangan dua atom O dari asam
“at”) dinamai dengan menggunakan awalan “hipo-” dan akhiran “-it”. Asam-asam ini kekurangan dua bilangan oksidasi nonlogam pusat terhadap nonlogam pusat dari asam “-it”. Tabel 3.10. Tatanama senyawa terner dari asam okso hiposemit Rumus
Biloks
Nama
HClO
+1
asam hipoklorit
H3PO2
+1
asam hipofosforit
HIO
+1
asam hipoiodit
H2N2O2
+1
asam hiponitrit
Asam yang kelebihan satu atom oksigen per atom nonlogam pusat dari asam normal “asam -at” dinamai asam “perakarkataat” (perstemat). Tabel 3.11. Tatanama senyawa terner dari asam okso persemat Rumus
Biloks
Nama
HClO4
+7
asam perklorat
HBrO4
+7
asam perbromat
HIO4
+7
asam periodat
Asamokso untuk klor dapat diringkas sebagai berikut: Tabel 3.12. Tatanama senyawa terner dari asamokso klor Rumus Biloks
Nama
HClO
+1
asam hipoklorit
HClO2
+3
asam klorit
HClO3
+5
asam klorat
HClO4
+7
asam perklorat
Garam terner adalah senyawa yang dihasilkan dengan cara menggantikan hidrogen dalam asam terner dengan ion lain. Garam terner biasanya mengandung kation logam atau ion amonium. Seperti tatanama senyawa biner, dalam garam terner pun kation dinamai pertama. Sementara, tatanama anion didasarkan pada nama asam terner darimana diturunkannya. Anion diturunkan dari asam terner yang berakhiran"-at". Anion yang berasal dari asam "-it” dinamai tetap menggunakan akhiran "-it” . Awalan "per-"dan"hipo-" tetap dipertahankan. Tabel 3.13. Tatanama garam terner Rumus
Nama
(NH4)2SO Amonium sulfat, (SO42- dari asam sulfat, H2SO4) 4
KNO3
Kalium nitrat, (NO3- dari asam nitrat, HNO3)
Ca(NO2)2 Kalsium nitrit (NO2- dari asam nitrit) LiClO4
Litium perklorat (ClO4- dari asam perklorat, HClO4)
FePO4
Besi(III) fosfat (PO43- dari asam fosfat, H3PO4)
NaClO Natrium hipoklorit (ClO- dari asam hipoklorit, HClO) Garam asidik mengandung anion-anion turunan dari asam poliprotik terner dengan satru atau lebih atom hidrogen asidik. tatanama garam asidik sebagaimana tatanama garam terner, dengan memasukkan kata “ hidrogen “atau “dihidrogen” setelah nama kation. Hidrogen dan dihidrogen menunjukkan jumlah atom hidrogen asidik, masing-masing untuk 1 dan 2 atom hidrogen. Tabel 3.14. Tatanama garam terner menurut sistem komersial Rumus
Nama
Rumus
Nama
NaHSO4
Natrium hidrogen sulfat
KH2PO4
Kalium dihidrogen fosfat
NaHSO3
Natrium hidrogen sulfit
K2HPO4
Kalium hidrogen fosfat
NaHCO3
Natrium hidrogen karbonat
tatanama yang lama, umumnya digunakan metode (yang tidak direkomendasikan oleh IUPAC, tetapi digunakan secara luas dalam komersial) yang melibatkan penggunaan awalan “bi-” yang diletakkan pada nama anion untuk menunjukkan adanya hidrogen asidik. Menurut sistem ini, NaHSO4 dinamai natrium bisulfat dan NaHCO3 dinamai natrium bikarbonat. Tabel 3.15. Rumus, muatan ion dan nama untuk beberapa ion yang umum. Kation-kation yang umum Anion-anion yang umum Rumus Muatan Nama
Rumus
Muatan Nama
Li+
+1
Ion litium
F-
-1
Ion fluorida
Na+
+1
ion natrium
Cl-
-1
Ion klorida
Br
-
-1
Ion bromida
-
-1
Ion iodida
OH-
-1
Ion hidroksida
CN-
-1
Ion sianida
-1
Ion hipoklorit
+
K
+1 +
NH4
+1
Ag+
+1
Ion kalium Ion amonium
I
Mg2+
+2
Ion magnesium
ClO-
Ca2+
+2
Ion kalsium
ClO2-
-1
Ion klorit
-
-1
Ion klorat
-
-1
Ion perklorat
2+
Ba
+2
Ion barium
ClO3
2+
Cd
+2
Ion kadmium
ClO4
Zn2+
+2
Ion seng
CH3COO- -1
Ion asetat
Cu2+
+2
Ion tembaga(II) atau ion kuprat
MnO4-
-1
Ion permanganat
Hg22+
+2
Ion merkuri(I) atau ion merkurit
NO2-
-1
Ion nitrit
Hg2+
+2
Ion merkuri(II) atau ion merkurat
NO3-
-1
Ion nitrat
-1
Ion tiosianat
2+
-
+2
Ion mangan(II) atau ion manganit
2+
Co
+2
Ion kobalt(II) atau ion kobaltit
Ni2+
+2
Ion nikel(II) atau ion nikelit
O2-
-2
Ion oksida
Pb2+
+2
Ion timbal(II) atau ion plumbit
S2-
-2
Ion sulfida
Sn2+
+2
Ion timah(II) atau ion stanit
HSO3-
-1
Ion hidrogen sulfit atau ion bisulfit
Ion besi(II) atau ion ferit
SO32-
-2
Ion sulfit
-1
Ion hidrogen sulfat atau ion bisulfat
Mn
Fe2+
SCN
HSO4
-
Fe3+
+3
Ion besi(III) atau ion ferat
SO42-
-2
Ion sulfat
Al3+
+3
Ion aluminium
HCO3-
-1
Ion hidrogen karbonat atau ion bikarbonat
Cr3+
+3
Ion kromiumI) atau ion kromat
CO32-
-2
Ion karbonat
CrO42-
-2
Ion kromat
Cr2O72-
-2
Ion dikromat
PO43-
-3
Ion fosfat
AsO43-
-3
Ion arsenat
3.3 Klasifikasi Reaksi Kimia A. Reaksi Redoks Istilah oksidasi awalnya mengacu pada penggabungan bahan dengan oksigen. Hasilnya, terjadi kenaikan bilangan oksidasi unsur dari sutau bahan itu. Menurut definisi asli, reaksi yang melibatkan oksidasi dari suatu bahan ditunjukkan pada sebelah kiri dari setiap persamaan reaksi. Jumlah bilangan oksidasi ditampilkan untuk satu atom dari jenis yang ditunjukkan. 1. Pembentukan karat, Fe2O3, besi(III) oksida 4Fe(s) + 3O2(g) → Fe2O3(s) 2. Reaksi pembakaran
Bilangan oksidasi Fe 0 → +3 Bilangan oksidasi C
C(s) + O2(g) → CO2(g)
0 → +4
2CO(s) + O2(g) → 2CO2(g)
+2 → +4
C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2 + 4H2O(g)
-8/3 → +4
Awalnya, reduksi digambarkan sebagai pelepasan oksigen dari suatu senyawa. Bijih oksida direduksi menjadi logamnya. Sebagai contoh, tungsten yang digunakan dalam filamen bola lampu pijar dapat dibuat dengan reduksi tungsten(VI) oksida dengan hidrogen pada suhu 1200 °C. Bilangan oksidasi W WO3(s) + 3H2(g) → W(s) + 3H2O(g)
+6 → 0
Tungsten tereduksi, dan bilangan oksidasinya menurun dari +6 ke 0. Hidrogen teroksidasi dari 0 ke +1. Istilah “oksidasi dan reduksi” sekarang diterpkan jauh lebih luas. Oksidasi adalah suatu kenaikan bilangan oksidasi dan berhubungan dengan kehilangan elektron.
Reduksi adalah suatu penurunan bilangan oksidasi dan berhubungan dengan perolehan elektron. Elektron tidak diciptakan atau dimusnakan dalam reaksi kimia. Jadi, oksidasi dan reduksi selalu terjadi secara simultan dalam reaksi kimia biasa. Dalam empat persamaan sebelumnya (sebagai contoh oksidasi), bilangan oksidasi dari atom besi dan karbon meningkat, kedua atom itu teroksidasi. Dalam setiap kasus oksigen, oksigen akan tereduksi (bilangan oksidasinya menurun dari nol ke -2. Karena oksidasi dan reduksi terjadi secara simultan dalam semua reaksi, maka reaksinya disebut sebagai reaksi oksidasi-reduksi. Untuk singkatnya, biasanya reaksi tersebut disebut reaksi redoks. Reaksi redoks terjadi di hampir setiap bidang kimia dan biokimia. Kita harus dapat mengidentifikasi oksidator dan reduktor, dan menyeimbangkan persamaan oksidasi-reduksi. Keterampilan ini diperlukan untuk mempelajari elektrokimia. Elektrokimia melibatkan transfer elektron antara oksidator dan reduktor yang secara fisik terpisah, dan antarkonversi antara energi kimia dan energi listrik. Keterampilan ini juga penting untuk studi biologi, biokimia, ilmu lingkungan, dan sains material. Oksidator adalah spesies yang (1) mengoksidasi bahan lain, (2) memngandung atom yang tereduksi, dan (3) memperoleh elektron. Reduktor adalah spesies yang (1) mereduksi bahan lain, (2) mengandung atom yang teroksidasi, dan (3) kehilangan elektron. Persamaan reaksi di bawah ini menggambarkan contoh reaksi redoks. Bilangan oksidasi ditunjukkan dibagian atas rumus senyawa, dan oksidator dan reduktor ditunjukkan juga, sebagai berikut: Fe(s) + 3Cl2(g) → reduktor oksidator FeBr3(aq) reduktor
+ 3Cl2(g) → oksidator
FeCl3(s) FeCl3(aq) + 3Br2(l)
Persamaan untuk reaksi redoks dapat juga ditulis sebagai persamaan ionic total dan persamaan ionik bersih. Sebagai contoh, persamaan terakhir di atas dapat juga ditulis sebagai: 2[Fe3+(aq) + 3Br-(aq)] + 3Cl2(g) → 2[Fe3+(aq) + 3Cl-(aq)] + 3Br2(l) Ion-ion spektor, Fe3+, tidak mengendap dalam transfer elektron. Pengeliminasian ion-ion spektro itu membolehkan kita untuk fokus pada oksidator Cl2(g) dan reduktor Br-(aq). 2Br-(aq) + Cl2(g) → 2Cl-(aq) + Br2(l) B. Reaksi Penggabungan Reaksi dari dua atau lebih substansi yang bergabung untuk membentuk senyawa dinamakan reaksi penggabungan. Reaksi ini melibatkan (1) penggabungan dua unsur untuk membentuk senyawa, (2) penggabungan unsur dan senyawa untuk membentuk senyawa baru tunggal, atau (3) penggabungan dua senyawa untuk membentuk senyawa baru tunggal. 1.
Unsur + unsur → senyawa
Untuk tipe reaksi kombinasi ini, masing-masing unsur dari keadaan tak bergabung, dimana bilangan oksidasi nol, membentuk keadaan yang bergabung sebagai suatu senyawa yang juga memiliki bilangan oksidasi nol. Oleh karena itu, reaksi tipe ini juga merupakan reaksi reduksi oksidasi.
a. logam + nonlogam → senyawa ionik biner Kebanyakan logam bereakasi dengan kebanyakan nonlogam untuk membentuk senyawa ionik biner. Logam golongan IA bergabung dengan nonlogam golongan VIIA membentuk senyawa ionik biner, dengan rumus umum MX. Reaksinya adalah: 2M(s) + X2(g) → 2(M+X-)(s)
M = Li, Na, K, Rb, Cs; X = F, Cl, Br, I
Contoh; natrium, yang berwarna putih perak, bergabung dengan klor, gas yang berwarna hijau pucat, membentuk natrium klorida. Na(s) + Cl2(g) → NaCl(s) natrium klorida (titik leleh 801°C) Logam golongan IIA juga bergabung dengan nonlogam golongan VIIA membentuk senyawa biner. Senyawa binar yang dibentuk adalah senyawa ionik biner, kecuali BeCl2, BeBr2, dan BeI2. Persamaan umum reaksi penggabungan adalah: M(s) + X2(g) → MX2(s)
M = Be Mg, Ca, Sr, Ba; X = F, Cl, Br, I
Reaksi magnesium dengan klor membentuk magnesium klorida, yaitu: magnesium klorida (titik leleh 1266 °C)
Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)
b. nonlogam + nonlogam → senyawa kovalen biner Ketika dua nonlogam bergabung antara satu dengan yang lainnya, maka akan membentuk senyawa kovalen biner. Dalam reaksi ini, bilangan oksidasi unsur dengan bilangan oksidasi yang lebih positif sering berubah, tergantung pada kondisi reaksi. Sebagai contoh, fosfor (golongan VA) yang bergabung dengan klor yang terbatas jumlahnya akan membentuk fosfor triklorida, dengan bilangan oksidasi fosfor adalah +3. (dengan klor terbatas) ((titik leleh -112 °C)
P4(s) + 6Cl2(g) → 4PCl3(l)
Ketikan fosfor bereaksi dengan klor berlebih, maka akan menghasilkan fosfor pentoksida, dengan bilangan oksidasi fosfor adalah +5. P4(s) + 10Cl2(g) → 4PCl5(s)
(dengan klor berlebih) (terdekomposisi pada 167 °C)
Secara umum, nonlogam yang memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi akan terbentuk dari reaksinya dengan nonlogam lain dalam jumlah yang berlebih. 2.
Senyawa + unsur → senyawa
Fosfor dengan bilangan oksidasi +3 dalam PCl3 dapat dikonversi menjadi bilangan oksidasi +5 (dalam PCl5) ketika PCl3 bergabung dengan klor. PCl3(l) + Cl2(g) → PCl5(s) Sepertinya halnya reaksi di atas, sulfur dengan bilangan oksidasi +4 dapat dikonversi menjadi +6 ketika SF4 bereaksi dengan gas fluor. SF4(g) + F2(g) → SF6(g)
sulfurheksafluorida (titik leleh -50,5 °C)
Reaksi penggabungan di atas juga merupakan reaksi reduksi oksidasi. 3.
Senyawa + senyawa → senyawa
Contoh reaksinya adalah penggabungan kalsium oksida dengan karbon dioksida untuk menghasilkan kalsium karbonat. CaO(s) + CO2(s) → CaCO3(s) Asam pirosulfat dihasilkan dari sulfur trioksida yang dilarutkan dalam asam sulfat pekat: SO3(g) + H2SO4(l) → H2S2O7(l) Kemudian asam pirosulfat diencerkan dengan air untuk membuat H2SO4: H2S2O7(l) + H2O(l) → H2SO4(l) Oksida-oksida dari logam golongan IA dan IIA bereaksi dengan air untuk membentuk logam hidroksida, contoh: CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq)
C.
Reaksi Dekomposisi
1. senyawa ---> unsur + unsur Elektrolisis air menghasilkan dua unsur melalui reaksi dekomposisi. Senyawa yang mengionisasi, seperti H2SO4, ditambahkan untuk menaikkan konduktivitas air dan laju reaksi, tetapi tidak mengendapt dalam reaksi: elektrolisis
2H2O(l)
→
2H2(g) + O2(g)
Sejumlah kecil oksigen dapat diperoleh dengan cara dekomposisi termal dari senyawa yang mengandung oksigen. Beberapa logam oksida, seperti merkuri(II) oksida, HgO, terdekomposisi pada pemanasan untuk menghasilkan oksigen. panas
HgO(s) → Hg(l) + O2(g) 2.
Senyawa → senyawa + unsur
Logam alkali klorat, seperti KClO3, terdekomposisi ketika dipanaskan, menghasilkan logam klorida dan oksigen. Kalium klorat adalah garam umum yang merupakan sumber oksigen dalam skala kecil di laboratorium. panas
2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) MnO2
Garam nitrat dari logam alkali dan alkali tanah terdekomposisi menjadi logam nitrat dan gas oksigen
2NaNO3(s) → 2NaNO2(s) + O2(g) Hidrogen peroksida, H2O2, terdekompisisi menjadi air dan oksigen. 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g) 3.
Senyawa → senyawa + senyawa
Dekomposisi termal dari kalsium karbonat (batu kapur) dan karbonat lainnya akan menghasilkan dua senyawa, yaitu logam oksida dan karbon dioksida: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) Reaksi di atas merupakan reaksi yang penting dalam industri produksi semen. Kalsium oksida juga digunakan sebagai basa dalam proses industri. Ketika beberapa padatan hidroksida dipanaskan, maka padatan tersebut akan terdekomposisi membentuk logam oksida dan uap air. panas
Mg(OH)2(s) → MgO(s) + H2O(l) Magnesium oksida, MgO, yang dipres dalam bentuk lembaran-lembaran digunakan sebagai material pengisolasi termal dalam dinding oven. Garam amonium akan melepasakan amonia ketika dipanasakan. panas
(NH4)2SO4(s) → NH3(g) + H2SO4(l) Jika garam amonium mengandung satu anion dari pengoksidasi kuat, seperti nitrat, nitrit, atau dikromat), maka dekomposisinya menghasilkan satu oksida , air (sebagai uap pada reaksi redoks temperatur tinggi), dan gas nitrogen. Reaksinya juga merupakan reaksi redoks. panas
(NH4)2Cr2O7(s) → Cr2O3(s) + H2O(l) + N2(g) D.
Reaksi Pergantian
Reaksi dimana satu unsur dari suatu senyawa digantikan oleh unsur lain dinamakan reaksi pergantian. Reaksi pergantian selalu merupakan reaksi redoks. Logam yang lebih mudah mengalami oksidasi dikatakan sebagai logam yang lebih aktif. Logam yang lebih aktif dapat mengantikan logam yang kurang aktif atau hidrogen dari senyawanya (dalam larutan aquo) untuk menghasilkan bentuk teroksidasi dari logam lebih aktif dan bentuk tereduksi (logam bebas) dari logam kurang aktif atau hidrogen. Dalam Tabel 3.16, logam paling aktif berada pada bagian teratas dalam kolom pertama, yaitu Na, dan logam teraktif kedua adalah K, kemudian disusul oleh logam-logam lain yang keraktifannya semakin menurun dari atas ke bawah. Logam pada bagian atas cenderung bereaksi untuk menghasilkan bentuk teroksidasi (kation). Sementara, unsur pada bagian bawah (dalam tabel 3.16) cenderung bereaksi untuk menghasilkan bentuk tereduksi. Logam pada bagian bawah lebih mudah dikonversi dari bentuk teroksidasi ke bentuk tereduksi.
Tabel 3.16. Deret kereaktifan logam Bentuk Tereduksi Bentuk teroksidasi secara umum secara umum
Unsur Mengantikan hidrogen dari air dingin
Menganntikan hidrogen dari uap air
Menggantikan hidrogen dari asam nonpengoksidasi
Li
Li+
K
K+
Ca
Ca2+
Na
Na+
Mg
Mg2+
Al
Al3+
Mn
Mn2+
Zn
Zn2+
Cr
Cr3+, Cr6+
Fe
Fe2+ , Fe3+
Cd
Cd2+
Co
Co2+
Ni
Ni2+
Sn
Sn
Sn2+, Sn4+
Pb
Pb
Pb2+, Pb4+
H
H
H+
Sb
Sb
Sb3+
Cu
Cu
Cu+, Cu2+
Hg
Hg
Hg22+, Hg2+
Ag
Ag
Ag+
Pt
Pt
Pt2+, Pt4+
Au
Au
Au+,Au3+
Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni
1. [logam lebih aktif + garam dari logam kurang aktif] ---> [logam kurang aktif + garam dari logam lebih aktif Contoh soal; Sepotong logam seng dimasukkan ke dalam larutan tembaga II, CuSO4. Larutan biru itu menjadi tak berwarna sebagai logam tembaga yang turun ke bagian bawah tabung. Larutan yang dihasilkan mengandung seng sulfat, ZnSO4. Tuliskan persamaan satuan rumus, persamaan ion total, dan persamaan ion bersih reaksi! Solusi: Logam seng dan tembaga tidak terionisasi ketika kontak dengan H2O. CuSO4 dan ZnSO4 adalah garam yang larut, dan keduanya ditulis dalam bentuk ion. Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) Zn(s) + [Cu2+(aq) + SO42-(aq)] → Cu(s) + [Zn2+(aq) + SO42-(aq)]
Zn(s) + Cu2+(aq) → Cu(s) + Zn2+(aq) Dalam reaksi pergantian di atas, logam yang lebih aktif, seng, menggantikan ion logam yang kurang aktif, tembaga, dari larutan aquo. 2.
[logam lebih aktif + asan nonpengoksida] → [hidrogen + garam dari asam]
Metode umum untuk membuat sejumlah kecil hidrogen melibatkan reaksi logam lebih aktif dengan asam nonpengoksida, seperti HCl dan H2SO4. Contohnya, ketika seng dilarutkan dalam H2SO4, maka akan menghasilkan seng sulfat dan gelembung gas H2. Persamaan satuan rumus untuk reaksi ini adalah: Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g) asam kuat
garam yang larut
Asam sulfat (dalam larutan yang sangat terbatas) dan seng sulfat berlebih secara khusus sebagai ionion, sehingga persamaan ion total adalah: Zn(s) + [2H+(aq) + SO42+(aq)] → [Zn2+(aq) + SO42+(aq)] + H2(g) Pengeliminasian ion-ion spektator dari persamaan ionik total akan menghasilkan persamaan ion bersih: Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g) Dalam tabel 3.16 (deret keaktifan logam), ketika semua logam yang berada di atas hidrogen dalam deret ini ditambahkan ke dalam larutan asam nonpengoksidasi, seperti HCl dan H2SO4, maka logam akan melarut untuk menghasilkan hidrogen dan satu garam. HNO3 adalah asam pengoksidasi umum. HNO3 akan bereaksi dengan logam lebih aktif untuk menghasilkan oksida nitrogen, bukan hidrogen, H2. Contoh soal: Manakah logam di bawah ini yang dapat mengganti hidrogen dari larutan asam klorida? Tuliskan persaman-persamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! Al, Cu, Ag Solusi: Dalam tabel 3.16, logam Cu dan Ag (berada di bawah hidrogen) tidak dapat mengganti hidrogen dari asam nonpengoksidasi. Aluminium (berada di atas hidrogen) dalah logam lebih aktif yang dapat mengganti hidrogen dan Hcl, dan membentuk aluminium klorida. Reaksinya: 2Al(s) + 6HCl(aq) → 3H2(g) + 2AlCl3(aq) 2Al(s) + 6[H+(aq) + Cl-(aq)] → 3H2(g) + 2[Al3+(aq) + 3Cl-(aq)] 2Al(s) + 6H+(aq) → 3H2(g) + 2Al3+(aq) Logam yang sangat reaktif bahkan dapat mengganti hidrogen dari air. Reaksi kalium (atau logam lain) dari golongan IA) dengan air adalah juga reaksi pergantian: 2K(s) + 2H2O (l) → 2[K+(aq) + OH-(aq)] + H2(g)
Reaksi dari logam yang sangat aktif dari golongan IA adalah berbahaya karena dapat membangkitkan panas yang cukup untuk meenyebabkan ledakan dari hidrogen (Gambar 3....)
Gambar 3.1. Kalium bereaksi dengan air. Dalam gambar ini, ruangan dalam keadaan gelap, dan semua cahaya yang terlihat dihasilkan oleh dropping sepotong kecil kalium dalam beaker air. Banyak nonlogam mengganti nonlogam kurang aktif dari penggabungan dengan logam atau kation lain. Untuk contoh, ketika klor digelembungkan melalui larutan yang mengandung ion bromida (diturunkan dari garam ionik larut, seperti natrium bromida, NaBr), maka klor mengganti ion bromida untuk membentuk brom dan ion klorida (sebagai natrium klorida aquo): Cl2(g) + 2[Na+(aq) + Br-(aq)] → 2[Na+(aq) + Cl-(aq)] + Br2(l) Dengan cara yang sama, ketiak brom ditambakan dalam larutan yang mengandung ion iodida, maka ion iodida diganti oleh brom untuk membentuk iod dan ion bromida. Br2(l) + 2[Na+(aq) + I -(aq)] → 2[Na+(aq) + Br-(aq)] + I2(s)
Gambar 3.2. a) Brom, Br2, dalam air (orange pucat) dituang dalam larutan aquo dari NaI. b) Br2 mengganti I- dari larutan dan membentuk iod padat, I2. I2 melarut dalam air menghasilkan larutan coklat (lapisan bawah yah yang ungu)
Masing-masing halogen akan menganti halogen yang kurang aktif (lebih berat) dari garam binernya, dengan orde keaktifan yang semakin menurun menurut: F2 > Cl2 > Br2 >I2 Sebalikanya, suatu halogan tidak dapat mengganti anggota halogen yang lebih reaktif (lebih ringan) dari garamnya. Contoh: I2(s) + 2F-→ tak bereaksi Contoh soal: Manakah reaksi di bawah ini yang menghasilkan reaksi dalam reaksi pergantian? Tuliskan persamaan-persamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih untuk reaksi yang terjadi! (a) I2(s) + NaBr(aq) → (b) Cl2(g) + NaI(aq) → (c) Br2(l) + NaCl(aq) → Solusi: Keaktifan halogen menurun dari atas ke bawah dalam tabel periodik. Kita lihat (a) Br berada di atas I, dan (c) Cl berada di atas Br dalam tabel periodik. Oleh karena itu, baik (a) maupun (c) tidak dapat bereaksi. I berada di bawah Cl, sehingga dapat (b) dapat bereaksi: reaksinya adalah: Cl2(g) + 2NaI(aq) → I2(s) + 2NaCl(aq) Cl2(g) + 2[Na+(aq) + I-(aq)] → I2(s) + 2[Na+(aq) + Cl-(aq)] Cl2(g) + 2I-(aq) → I2(s) + 2Cl-(aq) E. Reaksi Matatesis Kebanyakan reaksi antara dua senyawa dalam larutan aquo, ion-ion positif dan ion-ion negatif muncul “mengganti pasangannya” untuk membentuk dua senyawa baru, dengan tidak merubah bilangan oksidasi. Reaksi semacam ini dinamakan reaksi metatesis. Persamaan reaksi metatesis secara umum digambarkan sebagai: AX + BY → AY + BX dimana A dan B adalah ion-ion posotif, sementara X dan Y adalah ion-ion negatif. Sebagai contoh, ketika kita mencampur larutan perak nitrat dan natrium klorida, maka dihasilkan perak klorida padat dan natrium nitrat yang larut dalam air. AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq) Reaksi metatesis adalah hasil dari pemindahan ion-ion dalam larutan. Pemindahan ion-ion ini dapat dibayangkan dari gaya gerak agar reaksi terjadi. Pemindahan ion-ion dapat terjadi dalam tiga cara,
yang dapat digunakan untuk mengklasifikasi tiga tipe reaksi metatesis, yaitu: 1. Pembentukan molekul nonterionisasi secara dominan (lemah dan nonelektrolit) dalam larutan; contoh umum adalah produk nonelektrolit dari air. 2. Pembentukan padatan tak larut, sebagai endapan (yang terpisah dari larutan) 3. Pembentukan gas (yang terlibat dari larutan) 1. Reaksi Asam Basa (Netralisasi): Pembentukan Nonelektrolit Reaksi asam basa merupakan jenis reski kimia yang sangat penting. Kebanyakan reaksi asam basa terjadi di alam dalam tumbuhan dan binatang. Banyak asam dan basa merupakan senyawa esensial dalam sosial industri. Sebagai contoh, ekitar 350 poud asam sulfat, H2SO4, dan sekitar 135 pound ammonia, NH3, dibutuhkan untuk mendukung kehidupan di Amerika per tahun. Reaksi asam dengan logam hidroksida menghasilkan garam dan air. Reaksi semacam ini dinamakan rekasi netralisasi karena sifat khas dari asam dan basa yang ternetralisasi. Dalam hampir semua reaksi netralisasi, gaya gerak adalah penggabungan H+(aq) dari asam dan OH(aq) dari basa (atau basa tambah air) untuk membentuk molekul air. Mari kita lihat reaksi asam klorida, HCl(aq), dengan natrium hidroksida aquo, NaOH. HCl adalah asam kuat dan NaOH adalah basa kuat. Hasil reaksi asam dan basa, itu adalah garam natrium klorida, NaCl. Garam itu mengandung kation dari basa, Na+, dan anion dari asam, Cl-. NaCl adalah garam larut HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq) [H+(aq) + Cl-(aq)] + [Na+(aq) + OH-(aq)] → H2O(l) + [Na+(aq) + Cl-(aq)] H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) Persamaan reaksi ionik bersih untuk semua reaksi asam kuat dengan basa kuat membentuk garam larut dan air. H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) Contoh soal: Reaksi netralisasi, prediksikan produk reaksi antara HI(aq) dan Ca(OH)2! Tuliskan persamaan-persamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! Solusi: Reaksi di atas adalah reaksi netralisasi asam basa; produk reaksi adalah air dan garam yang mengandung kation basa, Ca2+(aq), dan anion asam, I-(aq); CaI2 adalah garam larut. HI adalah asam kuat dan Ca(OH)2 adalah basa kuat, serta CaI2 adalah garam larut, sehingga persamaan reaksinya dapat ditulis: 2HI(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2H2O(l) + CaI2(aq) [H+(aq) + I-(aq)] + [Ca2+(aq) + 2OH-(aq)] → 2H2O(l) + [Ca2+(aq) + 2I-(aq)] Ion-ion spektator dapat dieliminasi, sehingga persamaan reaskinya menjadi: 2H+(aq) + 2OH-(aq) → 2H2O(l)
Reaksi di atas dibagi 2, menghasilkan: H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) Reaksi antara asam lemah dengan basa kuat juga menghasilkan garam dan air, tetapi ada perbedaan signifikan dalam persamaan reaksi setimbang karena asam hanya terionisasi sedikit. Contoh soal: Tulislah persamaan-persamaan reaksi satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih untuk reaksi asam asetat dengan kalium hidroksida! Solusi: Reaksi netralisasi melibatkan logam hidroksida menghasilkan garam dan air. CH3COOH adalah asam lemah, sehingga dapat ditulis sebagai satuan rumus. KOH adalah basa kuat dan CH3COOK adalah garam larut, sehingga kedua bentuk ionik dapat ditulis: CH3COOH(aq) + KOH(aq) → H2O(l) + CH3COOK(aq) CH3COOH(aq) + [K+(aq) + OH-(aq)] → H2O(l) + [K+(aq) + CH3COO-(aq)] Ion-ion spektator dapat dieliminasi, sehingga persamaan reaskinya menjadi: CH3COOH(aq) + OH-(aq) → H2O(l) + CH3COO-(aq) Reaksi asama monoprotik lemah dengan basa kuat akan dapat membentuk garam larut yang dapat digambarkan persamaan reaksi umumnya sebagai berikut: HA(aq) + OH-(aq) → H2O(l) + A-(aq) dimana HA mengambarkan asam lemah, dan A- menggambarkan ionnya. 2. Reaksi Pengendapan Dalam reaksi pengendapan padatan tak larut, endapan terbentuk dan kemudian menempati di luar dari larutan. Gaya gerak untuk reaksi ini adalah tarik-menarik yang kuat antara kation dan anion, yang memindahkan ion-ion dari larutan dengan pembentukan endapan. Gigi dan tulang kita terbentuk oleh reaksi pengendapan yang lambat, dimana kalsium fisfat, Ca(PO3)4 terdeposit dalam sususan geometri yang benar. Contoh reaksi pengendapan adalah pembentukan timbal(II) kromat yang berwarna kuning terang ketika dicampur larutan dari senyawa ionik larut, timbal(II) nitrat, dan kalium kromat (gambar 3. . ). Produk lain dari reaksi ini adalah KNO3, garam ionik yamg larut. Persamaan reaksinya adalah Pb(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → PbCrO4(s) + 2KNO3(aq) [Pb2+(aq) + 2NO3-(aq)] + [2K+(aq) + CrO42-(aq)→ PbCrO4(s) + 2[K+(aq) + NO3-(aq)] [Pb2+(aq) + CrO42-(aq)→ PbCrO4(s)
Gambar 3.3. Reaksi pengendapan. Ketika larutan K2CrO4 ditambahkan ke larutan aquo Pb(NO3)2, maka senyawa kuning PbCrO4 terbentuk. Larutan yang dihasilkan mengandung ion-ion K+ dan NO3yang merupakan ion dari KNO3. Reaksi pengendapan lain yang penting adalah melibatkan pembentukan karbonat tak larut. Deposit batu kapur kebanyakan mengandung kalsium karbonat, CaCO3, meskipun banyak juga mengandung magnesium karbonat, MgCO3, dalam jumlah yang signifikan. Mari kita selidiki campuran larutan aquo dari natrium karbonat, Na2CO3, dan kalsium klorida, CaCl2! Na2CO3 dan CaCl2 adalah senyawa ionik yang larut. Pada saat pencampuran, larutan yang dihasilkan mengandung empat ion, yaitu Na+(aq),
Cl-(aq),
CO32-(aq),
Ca2+(aq)
Satu pasang ion Na+ dan Cl- tidak dapat membentuk senyawa yang tak larut. Mari kita mencari pasangan ion yang dapat membentuk senyawa tak larut! Penggabungan ion Ca2+ dan ion CO32membentuk CaCO3 tak larut. Persamaan reaksinya sebagai berikut: Na2CO3(aq) + CaCl2(aq) → CaCO3(s) + 2NaCl(aq) [2Na+(aq) + CO3-(aq)] + [Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)→ CaCO3(s) + 2[Na+(aq) + Cl-(aq)] CO3-(aq)] + Ca2+(aq) → CaCO3(s) Contoh soal: Apakah akan terbentuk endapan ketika larutan aquo dari Ca(NO3)2 dan NaCl dicampur dengan konsentrasi yang masuk akal? Tuliskan persamaan reaksinya! Solusi: Ca(NO3)2 dan NaCl adalah senyawa yang larut. Kita dapat menggunakan petunjuk kebolehlarutan untuk menentukan apa saja produk yang mungkin yang tidak larut. Pada saat pencampuran, larutan yang dihasilkan akan mengandung empat ion, yaitu: Na+(aq),
Cl-(aq),
NO3-(aq),
Ca2+(aq)
Penggabungan ion-ion itu akan menghasilkan CaCl2 dan NaNO3. Berdasarkan petunjuk kebolehlarutan bahwa CaCl2 dan NaNO3 tak larut. Oleh karena itu, tidak ada endapan yang terbentuk dalam larutan
ini. Pertanyaan: Akankah terbentuk endapan ketika larutan aquo dari CaCl2 dan K3PO4 dicampur dengan konsentrasi yang masuk akal? Tuliskan persamaan-persamaan reaksi setimbang dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! 3. Reaksi Pembentukan Gas Pembentukan gas tak larut atau agak larut memberikan suatu gaya gerak terhadap reaksi tipe ketiga, yaitu reaksi metatesis, yang dikenal sebagai reaksi pembentukan gas. Gas umum yang sangat larut dalam air hanyalah HCl(g) dan NH3(g). Sementara, semua gas lainnya cukup tak larut sebagai gaya yang mendorong suatu reaksi agar berlanjut jika gas-gas itu terbentuk sebagai produk reaksi. Sebagai contoh, ketika sama klorida ditambahkan kalsium karbonat padat, maka reaksi yang terjadi adalah asam karbonat (asam lemah) sebagai produk reaksi. 2HCl(aq) + CaCO3(s) → H2CO3(aq) + CaCl2(aq) 2[H+(aq) + Cl-(aq)] + CaCO3(s) → H2CO3(aq) + [Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)] 2H+(aq) + CaCO3(s) → H2CO3(aq) + Ca2+(aq) Panas yang dihasilkan pada reaksi di atas menyebabkan dekomposisi termal H2CO3 menjadi gas CO2 dan air. H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(l) Kebanyakan gelembung CO2 keluar, dan reaksi terus berlangsung hingga sempurna (dengan respek terhadap pereaksi pembatas). Pengaruh bersih yang timbul adalah pengkonversian jenis ion tertentu menjadi molekul nonterionisasi dari gas (CO2) dan air. 2HCl(aq) +CaCO3(s) → CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq)
Gambar 3.4. Kapur papan tulis hitam adalah umumnya sebagai CaCO3. Gelembung-gelembung CO2 tampak jelas terlihat ketika CaCO3 dari kapur bereaksi dengan HCl. Garam-garam yang mengandung ion sulfit, SO32-, bereaksi dengan asam dengan cara yang sama untuk membentuk gas sulfur dioksida, SO2(g).
SO32-(aq) + 2H+(aq) → SO2(g) + H2O(l) Kebanyakan garam sulfida bereaksi dengan asam untuk membentuk gas hidrogen sulfida, H2S. Kelarutan yang rendah dari H2S dalam air membantu reaksi terus berlanjut. MnS(s) + 2HCl(aq) → MnCl2(aq) + H2S(g)
