PREDIKSI OLIMPIADE SAINS NASIONAL (OSN) BIDANG KIMIA
PAKET A
SELEKSI OSN KIMIA TINGKAT KABUPATEN/KOTA Petunjuk : -
Soal Seleksi Kabupaten/Kota ini terdiri dari 2 Bagian Bagian 1: Pilihan Ganda 20 Soal (40 Poin) Bagian 2: Essay 5 Soal (73 poin) Total 113 Poin
-
Estimasi waktu pengerjaan 120 menit
-
Diperkenankan menggunakan kalkulator
-
Tabel periodik unsur diberikan
Bagian 1: Pilihan Ganda 1) Agar pembuatan 1 L larutan HCl 1 M dari larutan stok 12 M berlangsung dengan aman dan efisien, maka seharusnya yang ditambahkan pertama kali ke dalam labu volumetrik berukuran 1 L oleh seorang kimiawan adalah? A. 500 mL akuades dengan menggunakan gelas beker B. 120 mL HCl 12 M menggunakan gelas ukur silinder C. 83,3 mL HCl 12 M menggunakan gelas ukur silinder D. 12 mL HCl 12 M menggunakan gelas ukur silinder E. 10 mL akuades menggunakan gelas ukur silinder 2) Berdasarkan prinsip Aufbau, manakah dari subkulit berikut ini yang memiliki tingkat energi paling tinggi? A. 7s B. 6p C. 6d D. 5f E. 5p 3) Pada keadaan padatan, manakah dari substansi berikut ini yang hanya memiliki gaya Dispersi London antar sesamanya? 1
A. Ag B. CO2 C. C, grafit D. KCl E. FeCl3 4) Apabila semua pasangan elektron bebas (PEB) pada atom pusat senyawa ClF3 dihilangkan, maka geometrinya akan berubah dari A. Trigonal piramida menjadi trigonal planar B. Bentuk T menjadi trigonal planar C. Trigonal bipiramida menjadi trigonal pyramid D. Trigonal bipiramida menjadi trigonal planar E. Perubahan yang terjadi sangat minimal, tetap akan berbentuk trigonal piramida 5) Susunlah ikatan-ikatan berikut ini sesuai dengan kenaikan polaritas (dari kurang polar ke paling polar) : A. C-F, O-F, Be-F B. O-F, C-F, Be-F C. Be-F, O-F, C-F D. Be-F, C-F, O-F E. O-F, Be-F, C-F 6) Kalsium fluorida, CaF2, terdapat dialam sebagai fluorite dan zat tersebut merupakan sumber primer dari industri hidrogen fluorida, HF. Hitunglah konsentrasi ion fluorida dalam larutan jenuh CaF2 dengan [Ca2+] = 0,025 M. Diketahui Ksp CaF2 adalah 3,45 x 1011
.
A. 1,38 x 10-9 M B. 2,76 x 10-9 M C. 5,87 x 10-6 M D. 3,71 x 10-5 M E. 1,85 x 10-5 M
2
7) Sebuah kontainer tertutup dengan volume 2,0 L pada awalnya mengandung 4 mol oksigen dan 2 mol nitrogen pada temperatur T. seandainya tekanan dijaga konstan ketika 2 mol oksigen diambil dari kontainer, manakah ekspresi yang mendeskripsikan secara benar mengenai temperatur akhir system? Asumsikan gas-gas tersebut berperilaku ideal. A. 3T/2 B. 2T C. 2T/3 D. 3T E. T 8) Walter White dan Jesse Pinkman mensintesis methamphetamine (N-methyl-1-phenyl-2propanamine) yang mana dipasarkan sebagai methamphetamine hidroklorida, atau kristal “meth”
Manakah formula molekul yang benar dari methamphetamine hidroklorida? A. C8H16ClN B. C10H10ClN C. C10H16ClN D. C10H14ClN E. C9H16ClN 9) Merujuk pada soal no.9, pada struktur methamphetamine hidroklorida, berapa banyak elektron kulit valensi yang bebas? Elektron valensi sunyi adalah elektron valensi tunggal yang tidak ikut serta dalam mengadakan ikatan kovalen. A. 4
B. 6
C. 7
D. 8
E. 10
10) Berapakah temperatur akhir sebuah campuran yang awalnya terdiri 50 g Cu (c = 0,3845 J/g0C) pada 1350C dan 150 mL air (c = 4,184 J/g0C) pada 210C? asumsikan tidak ada 3
panas yang hilang dan wadah pencampuran (container) memiliki kapasitas panas yang dapat diabaikan. A. 17,40C
B. 22,50C
C. 24,40C
D. 35,20C
E. 78,00C
11) Berdasarkan diagram potensial energi untuk reaksi berikut ini : AB + C
AC + B
Spesi manakah yang merupakan intermediet untuk reaksi tersebut : A. AB dan C B. B C. AC dan B D. A, B dan C E. A 12) Reaksi untuk mengubah FeO menjadi Fe2O3 mengikuti persamaan berikut: 4 FeO (s) + O2 (g)
2 Fe2O3 (s) ΔHrxn = - 564 kJ/mol
Seandainya entalpi pembentukan (ΔH0f) Fe2O3 (s) adalah – 826 kJ/mol, berapakah entalpi pembentukan FeO (s) dalam kJ/mol ? A. – 554
B. – 272
C. + 272 D. – 262
E. + 262
13) Besi (III) dapat terhidrasi dalam larutan akua dan mengalami hidrolisis ditunjukkan pada persamaan berikut (nilai entalpi dalam kJ/mol): Fe3+ (aq) + 6 H2O (l) Fe(H2O)63+ (aq) Fe(H2O)63+ (aq) Fe(H2O)5(OH)2+ (aq) + H+ (aq)
4
pKa = 2,2; ΔH0 = +42,7
seperti
Prediksikan pengaruh kenaikan temperatur terhadap nilai pKa dan [H+] dalam larutan tersebut. A. pKa naik, [H+] turun B. pKa naik, [H+] naik C. pKa turun, [H+] turun D. pKa turun, [H+] naik E. pKa tidak berubah, [H+] tidak berubah 14) Reaksi 2A + B2 2AB adalah berorde pertama terhadap [B2] dan orde nol terhadap [A]. waktu paruh untuk semua reaksi ini adalah 2 menit. Seandainya 0,1 mol A dan 0,03 mol B2 dilarutkan dalam 100 mL pelarut, berapakah konsentrasi [A] setelah reaksi berlangsung selama 6 menit? A. 0,100 M B. 0,925 M C. 0,825 M D. 0,725 M E. 0,475 M …………………………………………..soal prediksi pada contoh ini hanya diambil beberapa. Soal
secara
lengkap
dapat
diperoleh
saat
mengikuti
kegiatan
pelatihan
COC
2016………………………………………….
Bagian 2: Essay 1. Ikatan Kimia dan Gaya Antar Molekul (22 Poin) Atom C, N dan O dapat disusun dalam tiga susunan yang berbeda untuk membentuk ion negatif, yaitu CNO-, CON- dan NCO-. Bentuk garam dari salah satu spesi tersebut bersifat stabil, tetapi satu lainnya sangat eksplosif (mudah meledak), sedangkan satu garam sisanya tidak eksis (belum ditemukan keberadaannya). a. Gambarkan struktur Lewis dari ketiga spesi tersebut (semuanya mengikuti aturan oktet) serta tentukan semua muatan formal atom pusat 5
b. Apa yang dimaksud dengan muatan formal? Jelaskan c. Tentukan spesi manakah yang paling stabil (berdasarkan perhitungan muatan formal) Berdasarkan pemahaman tentang polaritas serta geometri molekul maka : d. Jelaskan pengertian senyawa yang bersifat polar dan senyawa yang bersifat nonpolar e. Dari senyawa-senyawa berikut ini : SO2, SO3, PCl3 dan BCl3, tentukan molekul manakah yang bersifat polar serta gambarkan panah yang menunjukkan resultan gayanya 2. Analisis Kimia Kualitatif (12 Poin) Tabel di bawah ini menunjukkan kelarutan dari berbagai senyawa ionik:
Senyawa yang tersedia adalah AgNO3, BaCl2, K2CrO4, KI dan Pb(NO3)2 yang tidak mengandung label pada botol wadahnya. Kemudian kimiawan melakukan tes berikut ini untuk menentukan senyawa-senyawa yang cocok dan saat pencampuran kelima botol itu diberi label huruf A hingga E.
Pencampuran larutan A dan C memberikan endapan kuning
Pencampuran larutan A dan D memberikan endapan kuning
Pencampuran larutan A dan E memberikan larutan kuning yang kemudian menjadi merah coklat ketika ditambahkan asam sulfat
Pencampuran B dan C memberikan endapan putih
Pencampuran B dan D memberikan endapan putih
Pencampuran C dan E memberikan endapan merah
Pencampuran D dan E memberikan endapan kuning 6
Pertanyaan : a. Identifikasi larutan A – E beserta kerangka berfikir cara penentuannya b. Tuliskan persamaan ionik yang setimbang untuk reaksi dua perlakuan terakhir 3. Kinetika Reaksi Pembentukan NO2 (15 Poin) Nitrogen(II)oksida terbentuk pada temperatur tinggi dalam mesin mobil berbahan bakar bensin. Ketika gas dilepaskan dari knalpot mobil ke atmosfer, gas tersebut teroksidasi menjadi nitrogen(IV) oksida mengikuti reaksi berikut: 2 NO (g) + O2 (g)
2 NO2 (g)
Tabel berikut menampilkan data dari empat eksperimen untuk menyelidiki efek dari variasi konsentrasi NO dan O2 terhadap laju reaksi pada suhu 200C : Laju awal
[NO] awal
[O2] awal
(10-2 M)
(10-2 M)
1
1,0
1,0
0,70
2
2,0
1,0
2,80
3
1,0
2,0
1,40
4
3,0
2,0
12,6
Eksperimen
pembentukan NO2 (10-4 M s-1)
a. Tentukan orde reaksi masing-masing reaktan serta orde reaksi total. Bagaimana efek atau kekuatan masing-masing reaktan tersebut terhadap laju reaksi bila dilakukan penggandaan konsentrasi, jelaskan masing-masing dan secara total. b. Tuliskan persamaan/ekspresi dari hukum laju reaksi tersebut. c. Tentukan nilai konstanta laju reaksi k. d. Sarankan mekanisme dua tahap dari reaksi pembentukan NO2 tersebut yang harus konsisten dengan hukum laju/ungkapan laju pada jawaban b. e. Menurut Anda, manakah diantara dua mekanisme yang Anda buat pada (d) yang merupakan faktor penentu laju reaksi? Jelaskan. 4. Analisis struktur senyawa C5H12O (14 Poin) Senyawa A, C5H12O direaksikan dengan asam sulfat pekat menghasilkan dua senyawa yaitu B dan C, dengan formula molekul yang sama yaitu C5H10. Baik B maupun C 7
tidak ada yang mengalami isomerisme geometri. Reaksi masing-masing senyawa B dan C dengan HBr menghasilkan produk utama yang sama, yaitu D, C5H11Br. Senyawa yang lain, yaitu E adalah isomer struktur dari A. pada pemberian asam sulfat pekat terhadap senyawa E akan menghasilkan dua senyawa yaitu F dan G dengan formula molekul C5H10. Hanya senyawa F yang memiliki isomerisme geometri. Tentukan struktur A hingga G serta reaksi-reaksi penentuannya. 5. Penentuan Struktur Senyawa Tak Diketahui (10 Poin) Senyawa hidrokarbon C6H12 dapat menghilangkan warna coklat dari Br2, dapat bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan 2-metilpentana jika dilakukan hidrogenasi. Apabila direaksikan dengan ozon akan menghasilkan formaldehida dan 3metilbutanal. Tuliskan struktur dari hidrokarbon tersebut serta reaksi-reaksi penentuannya.
8
SELEKSI OSN KIMIA TINGKAT PROVINSI Petunjuk : -
Soal Seleksi Tingkat Provinsi ini terdiri dari 2 Bagian Bagian 1: Pilihan Ganda 20 Soal (40 Poin) Bagian 2: Essay 7 Soal (178 Poin) Total 218 Poin
-
Estimasi waktu pengerjaan 150 menit
-
Diperkenankan menggunakan kalkulator
-
Tabel periodik unsur diberikan
Bagian 1: Pilihan Ganda 1) Densitas nitrogen cair adalah 0,807 g/mL. Andaikan seseorang secara tidak sengaja meminum 0,025 mL nitrogen cair, berapakah volume nitrogen yang akan dihasilkan di dalam tubuhnya pada kondisi 100 kPa dan 370C? A. 0,018 mL B. 0,025 mL C. 19 mL D. 23 mL E. 37 mL 2) Yang manakah dari senyawa-senyawa di bawah ini yang tidak dapat diperoleh dengan jalan oksidasi fosforus triklorida, PF3? A. Na4P2O7.10H2O B. H4P2O6 C. KPF6 D. (NH4)2HPO3.H2O E. Ca5(PO4)3F 3) Berikut manakah yang merupakan urutan paling benar mengenai kenaikan jari-jari ion spesi-spesi? 9
A. Mg2+ < S2- < Cl- < K+ < Ca2+ B. Mg2+ < Ca2+ < K+ < Cl- < S2C. S2- < Cl- < K+ < Mg2+ < Ca2+ D. S2- < Mg2+ < Ca2+ < Cl- < K+ E. Ca2+ < Cl- < K+ < Mg2+ < S24) Wadah A dengan volume 1 L dihubungkan dengan wadah B dengan volume 2 L, dimana diantaranya diberi katup pengontrol. Wadah A berisi gas argon dengan tekanan 100 kPa sedangkan wadah B berisi gas neon dengan tekanan 150 kPa.
Ketika katup pengontrol dibuka, gas akan bercampur dan tekanan tersebut akan berubah menjadi tekanan rata-rata. Tekanan yang ada di dalam container tersebut sekarang adalah A. 100 kPa B. 125 kPa C. 133 kPa D. 150 kPa E. 250 kPa 5) Larutan ion dikromat, Cr2O72- berwarna oranye sedangkan Cr3+ berwarna hijau. Dalam suasana asam, larutan kalium dikromat merupakan reagen kimia yang penting untuk identifikasi senyawa-senyawa kimia. Dari lima larutan berikut ini, terdapat empat larutan yang dapat mengubah/menghilangkan warna oranye dari kalium dikromat. Akan tetapi, terdapat satu larutan yang apabila dicampurkan dengan K2Cr2O7 maka campuran tersebut tetap oranye. Larutan yang menyebabkan fenomena tersebut adalah A. SnCl2 B. KI
10
C. CH3CH2OH D. NaNO2 E. Al2(SO4)3 6) Senyawa organik yang mengandung 4 atom karbon memiliki komposisi 55,1% C, 0,4% H dan 18,4% O (berdasarkan massa). Gugus fungsi manakah berikut ini yang tidak terdapat dalam senyawa ini? A. Alkohol B. Asam karboksilat C. Amida D. Alkena E. Keton 7) Di dalam sebuah laboratorium, baja berbentuk lembaran kecil dicelupkan ke dalam sebuah gelas beker yang berisi 100 mL Cr2(SO4)3 1 M. Elektroda X dicelupkan dalam beker lain yang berisi 100 mL larutan garam X. kedua beker dihubungkan dengan jembatan garam NaNO3 sedangkan kedua elektroda (baja dan X) dihubungkan dengan kawat konduktor. Ketika suatu waktu tertentu dilakukan pengecekan, terdapat deposit lapisan kromium di permukaan baja. Massa dari kromium yang terdeposit adalah 1,48 g sedangkan elektroda X massanya 1,04 g lebih ringan daripada awal reaksi. Berdasarkan data, maka logam X adalah? A. Al
B. Mg
C. Zn
D. Ni
E. Fe
8) Suatu larutan ammonia memiliki pH = x sedangkan larutan HCl memiliki pH = y, dari eksperimen diketahui berlaku suatu persamaan x + y = 14, dimana x > 11. Seandainya dengan volume yang sama dari kedua larutan ini dicampurkan, bagaimana konsentrasi relative ion-ion di bawah ini ada dalam larutan hasil campuran? A. [NH4+] > [Cl-] > [OH-] > [H+] B. [Cl-] > [NH4+] > [H+] > [OH-] C. [NH4+] > [Cl-] > [H+] > [OH-] D. [Cl-] > [NH4+] > [OH-] > [H+] E. [Cl-] = [NH4+] = [OH-] = [H+] 11
9) Waktu paruh spesi radioaktif
55
Cr adalah 1,8 jam. Pengiriman sampel isotop ini dari
reaktor pusat ke laboratorium Anda membutuhkan waktu 10,8 jam. Berapakah jumlah minimum zat tersebut yang harus dipesan/dikemas agar sampai ke laboratorium Anda tidak kurang dari 1 mg 55Cr ? A. 128 mg B. 64 mg C. 32 mg D. 11 mg E. 7 mg 10) Berapakah pH dari larutan 1 x 10-7 M HCl ? A. 5,69 B. 6,69 C. 6,96 D. 7,00 E. 7,05 11) Perhatikan reaksi siklisasi berikut ini :
Reaksi tersebut dapat terjadi apabila ditambahkan pereaksi: A. HBr/peroksida B. K2Cr2O7 C. PCC D. H2SO4 pekat E. NaOCH3 dalam CH3OH 12) Produk akhir yang diharapkan dari reaksi sintesis yang bermula dari propuna berikut ini adalah: 12
Br
A
B
C Br
D
E
13) Gambar di bawah ini merupakan tiga spesi dari siklopentadienil, yaitu dalam bentuk anion, kation dan radikal siklopentadienil.
Pernyataan berikut ini manakah yang kurang tepat mengenai spesi tersebut? A. Anion siklopentadienil memiliki 6 elektron phi dan bersifat aromatik B. Kation siklopentadienil hanya mengandung 4 elektron phi sehingga digolongkan senyawa non-aromatik (mengikuti aturan 4n elektron) C. Radikal siklopentadienil tidak memenuhi hukum 4n ataupun 4n+2 elektron phi D. Anion siklopentadienil memenuhi aturan Huckel (4n+2 elektron phi) E. Radikal siklopentadienil termasuk senyawa non-aromatik …………………………………………..soal prediksi dan pembahasan pada contoh ini hanya diambil beberapa. Soal secara lengkap dapat diperoleh saat mengikuti kegiatan pelatihan COC 2016………………………………………….
13
Bagian 2: Essay 1. Campuran Logam Karbonat (20 Poin) Sebuah campuran logam karbonat, MCO3 dan oksidanya, MO, dipanaskan maka akan membebaskan CO2 dan segera terkonversi menjadi oksida MO. a. Seandainya 0,6500 g sampel campuran MCO3 dan MO membentuk 0,1575 L CO2 pada 250C dan 700 mmHg, tentukan jumlah mol CO2 yang terbentuk b. Ketika 0,3891 g MO yang dihasilkan dari poin (a) dititrasi dengan HCl 0,5 M maka dibutuhkan 38,60 mL. tentukan jumlah mol MO dalam 0,3891 g c. Tentukan massa atom logam M dan berikan symbol yang sesuai d. Tentukan persen mol MCO3 dan MO dalam sampel awal e. Gas yang terbentuk pada poin (a) adalah CO2, tentukan: i)
Jenis gaya antarmolekul dalam CO2 dan gambarkan ilustrasinya
ii)
Tuliskan reaksi lengkap apabila gas tersebut larut dalam air
2. Kelarutan Garam Fluorida (20 Poin) Ketika padatan BaF2 ditambahkan ke dalam H2O maka akan terbentuk kesetimbangan berikut BaF2 (s)
Ba2+ (aq) + 2 F- (aq)
Ksp = 1,5 x 10-6 pada 250C
a. Hitunglah solubilitas molar BaF2 pada 250C b. Jelaskan bagaimana penambahan senyawa berikut ini mempengaruhi kelarutan BaF2 dalam air i)
0,10 M Ba(NO3)2
ii)
0,10 M HNO3
c. Di lain pihak, dalam sebuah eksperimen untuk menentukan Ksp PbF2, seorang siswa memulai dengan 0,10 M Pb(NO3)2 dan 0,10 M KF dan menggunakan beberapa seri pengenceran untuk menentukan konsentrasi terendah [Pb2+] dan [F-] yang dapat membentuk endapan ketika dicampurkan. Seandainya seorang siswa menggunakan konsentrasi dari ion-ion yang digabungkan tersebut untuk menentukan nilai Ksp, apakah Ksp yang terhitung akan terlalu besar, terlalu kecil atau mendekati benar? Jelaskan.
14
Data Ksp untuk PbF2 adalah 4,0 x 10-8. Maka : d. Dalam sebuah larutan yang mengandung 0,01 M Ba(NO3)2 dan 0,01 M Pb(NO3)2, endapan manakah, BaF2 atau PbF2 yang akan terbentuk pertama kali ketika NaF padat ditambahkan? (asumsikan volume total tetap) e. Ketika garam fluorida yang lebih mudah larut mulai mengendap, berapakah konsentrasi kation garam fluorida yang lebih sukar larut masih tersisa dalam larutan? Berapa persen pengendapannya?
3. Variasi Oksida Nitrogen (20 Poin) Nitrogen dapat membentuk banyak senyawa oksidanya, beberapa diantaranya berkontribusi dalam fenomena kabut fotokimia. Nilai ΔH0f dan ΔG0f untuk beberapa senyawa oksida nitrogen diberikan pada tabel berikut ini:
a. Hitunglah perubahan entalpi dan energy bebas Gibbs pada 200C untuk i)
Pembentukan NO2 (g) dari NO (g) dan O2 (g)
ii)
Dimerisasi NO2 (g) membentuk N2O4 (g)
b. Hitunglah konstanta kesetimbangan dimerisasi NO2 (g) pada 250C c. Untuk konsentrasi NO2 (g) dalam atmosfer adalah 30 ppb (1,2 x 10-9 M) pada awalnya, maka hitunglah konsentrasi kesetimbangan dari N2O4 pada 298 K d. Apabila temperatur atmosfer naik menjadi 430C, kesetimbangan akan berubah sampai terbentuk kesetimbangan yang baru. Setelah kesetimbangan yang baru telah tercapai, apakah konsentrasi NO2 sekarang melebihi batas aman sebesar 53 ppb (2,2 x 10-9 M) ? jelaskan. e. Nilai ΔG0f yang bernilai positif untuk NO2 (g) mengindikasikan bahwa dekomposisi NO2 (g) menjadi O2 (g) dan N2 (g) adalah spontan. Sarankan suatu alasan mengapa secara nyata reaksi ini tidak terjadi, atau sangat sedikit peranannya dalam meminimalkan konsentrasi atmosferik NO2 (g) yang notabene merupakan gas berbahaya. 15
4. Reaksi Senyawa Karbonil (31 Poin) Pereaksi Grignard merupakan pereaksi yang sangat penting dalam sintesis senyawa organik. Pereaksi ini meliputi adisi nukleofilik terhadap atom karbon gugus karbonil. Hasil reaksi dengan Grignard dapat mengalami reaksi lanjut dengan berbagai reagen kimia.
Berdasarkan skema sintesis di atas, maka: a. Identifikasi struktur molekul senyawa A – K. b. Dari rumus molekulnya, apa kaitan senyawa F, G dan K? c. Apabila senyawa F, G dan K direaksikan dengan N-metilhidrazin, tentukan struktur produknya …………………………………………..soal prediksi dan pembahasan pada contoh ini hanya diambil beberapa. Soal secara lengkap dapat diperoleh saat mengikuti kegiatan pelatihan COC 2016………………………………………….
16
SELEKSI OSN KIMIA TINGKAT NASIONAL
Petunjuk : -
Soal Seleksi Tingkat Nasional ini terdiri 8 Soal Essay Total 229 Poin
-
Estimasi waktu pengerjaan 4 Jam
-
Diperkenankan menggunakan kalkulator
-
Tabel periodik unsur diberikan
1. Muatan Inti Efektif dan Elektronegativitas (36 Poin) Banyak sifat dari atom dan molekul dapat dirasionalisasi dengan mengenalkan konsep muatan inti efektif dari sebuah elektron dalam orbital tertentu. Muatan ini, disimbolkan dengan Zeff, dan dapat ditentukan dengan beberapa ketentuan yang dikemukakan oleh John Slater. Berdasarkan aturan Slater, elektron dibagi ke dalam kelompok yang menjaga orbital s dan p dengan bilangan kuantum utama yang sama, selain itu dianggap sebagai subkulit
yang
berdiri
sendiri.
Kelompok
tersebut
adalah
berikut:
[1s][2s,2p][3s,3p][3d][4s,4p][4d][4f][5s,5p][5d], dan seterusnya. Setiap kelompok orbital tersebut memiliki faktor shielding, S, yang berbeda, dimana tergantung pada jumlah dan tipe elektron dalam kelompok tersebut. Faktor shielding untuk setiap kelompok dibentuk dari penjumlahan beberapa kontribusi berikut ini: -
Elektron lain yang berada di kelompok yang sama memberikan kontribusi shielding sebesar 0,35 untuk setiap elektron, kecuali untuk kelompok 1s dimana elektron lain member kontribusi 0,30.
-
Pada kelompok elektron dengan tipe [ns,np], elektron lain memberikan kontribusi 0,85 untuk setiap elektron dengan bilangan kuantum utama (n-1) dan memiliki kontribusi 1,00 untuk setiap elektron dengan bilangan kuantum utama (n-2) atau yang lebih kecil
17
-
Seandainya kelompok elektron tersebut adalah [nd] atau [nf], setiap elektron lain akan memberikan kontribusi sebesar 1,00 dengan bilangan kuantum utama (n-1) atau lebih kecil. Muatan inti efektif adalah perbedaan diantara muatan inti yang sebenarnya dan jumlah dari faktor shielding, S, tersebut. Dirumuskan Zeff = Z - S Sebagai contoh, muatan inti atom karbon adalah 6 dan elektron yang mengelilinginya memiliki konfigurasi 1s2 2s2 2p2. Muatan inti efektif dari salah satu elektron pada orbital 1s, 2s dan 2p masing-masing dihitung sebagai berikut: Zeff (1s) = 6 – (1 x 0,30) = 5,7 Zeff (2s) = 6 – (3 x 0,35 + 2 x 0,85) = 3,25 Zeff (2p) = 6 – (3 x 0,35 + 2 x 0,85) = 3,25 Dari penjabaran tersebut, maka : a. Tulislah konfigurasi elektron atom O, Na dan Ti. b. Hitunglah muatan inti efektif (Zeff) dari sebuah elektron yang menempati tingkat energi tertinggi dalam setiap atom tersebut. Kemampuan relatif sebuah atom untuk menarik elektron valensi atom lain ke pihaknya
dapat
dikatakan
sebagai
elektronegativitas.
Secara
kuantitatif,
elektronegativitas, dengan symbol EN, dapat diperkirakan menggunakan rumus yang diusulkan oleh Allred dan Rochow : EN = 0,359 Zeff / r2cov + 0,744 Dimana : Zeff = muatan inti efektif elektron valensi dan rcov adalah jari-jari kovalen dari atom yang dinyatakan dengan dalam Angstrom, A, (1A = 1 x 10-10 m). c. Hitunglah elektronegativitas Allred-Rochow dari atom H, O, F dan Na.
d. Perkirakan polaritas ikatan O-H di dalam molekul air relatif terhadap NaF dengan mengasumsikan bahwa : 18
Polaritas ikatan bersifat proporsional terhadap perbedaan keelektronegatifan dari atom-atom yang berikatan
Elektron valensi atom Na dalam NaF secara total sudah ditransfer ke atom F.
e. Estimasikan momen dipol molekul air relatif terhadap momen dipol NaF. Momen dipol molekul adalah jumlah vector dari momen dipole setiap ikatan. Momen dipol, µ, dari ikatan adalah µikatan = likatanq. dimana likatan adalah panjang ikatan serta q adalah polaritas relatif dari ikatan. Sudut H-O-H sebesar 1050. Momen dipol relatif NaF adalah 7,20. 2. Sifat Koligatif Larutan dan Entalpi Fusi (31 Poin) Titik beku sebuah larutan didefinisikan sebagai temperature dimana kristal pertama dari pelarut mulai terbentuk. Titik beku untuk pelarut murni akan sama dengan titik lelehnya. Telah diketahui bahwa titik beku sebuah larutan lebih rendah dibandingkan pelarut murninya. Penurunan titik beku, ΔT, berhubungan dengan molalitas larutan, m, sesuai persamaan : ΔT = m K
(persamaan 1)
dimana K merupakan konstanta krioskopik. a. Ketika suatu pelarut murni membeku, bagaimana perubahan temperatur untuk proses ini? T naik, turun atau tetap? b. Ketika sebuah larutan membeku, bagaimana perubahan temperatur untuk untuk proses ini? c. Titik beku suatu larutan NaCl adalah – 0,5000C. hitunglah persen massa NaCl dalam larutan tersebut d. Konstanta krioskopik berkaitan dengan besarnya entalpi fusi dari pelarut (ΔHm) sesuai persamaan K = RTm2M/ΔHm; dimana Tm adalah titik leleh pelarut dan M adalah massa molarnya. Untuk air, K = 1,86 K.kg.mol-1. Hitunglah entalpi molar fusi untuk air. e. Hubungan yang lebih akurat antara penurunan titik beku dan konsentrasi adalah ΔT = RTm2xs/ ΔHm
(persamaan 2)
19
dimana xs adalah fraksi mol zat terlarut. Tunjukkan dengan penurunan rumus bahwa apabila pada kondisi xs yang kecil, persamaan 2 dapat menjadi persamaan 1. f. Entalpi fusi dari suatu senyawa adalah 10,14 kJ/mol. Sampel cuplikan dari senyawa ini mengandung sedikit zat pengotor. Ketika dipanaskan sampai 181,85 K, 28% sampel dalam keadaan cair; pada 182,25 k, fraksi ini meningkat hingga 53,0%. Hitunglah titik leleh dari senyawa murni. Maka: i)
Hitunglah titik leleh dari senyawa murni
ii)
Berapakah fraksi mol pengotor dalam sampel
iii)
Berapakah titik leleh sampel
3. Penentuan Komposisi Campuran Gas (20 Poin) Sebuah campuran N2 (g) dan H2 (g) dengan volume total 0,500 L (pada STP) dilewatkan pada permukaan katalis Pt. Sebanyak setengah dari campuran produk gas di “bubble” ke dalam 10 mL larutan HCl 4,39% dengan densitas 1,020 g/mL. Kelebihan asam dititrasi dengan NaOH 0,5486 M dan membutuhkan volume sebanyak 18,30 mL. setengah campuran produk lagi dibakar dalam oksigen berlebih. Produk pembakaran dilewatkan dalam kolom yang berisi P2O5. Hasilnya, massa kolom bertambah sebesar 0,08438 g. a. Tulis persamaan setara yang merepresentasikan reaksi yang terjadi pada eksperimen ini b. Hitung persen massa HCl yang masih tersedia dalam larutan (sebelum titrasi dengan NaOH dan setelah di “bubbled” dengan produk gas. c. Hitung persen massa H2 pada campuran awal gas 4. Suatu Kristal Putih Misterius (31 Poin) Senyawa yang berbentuk kristal putih, X, menarik perhatian banyak peneliti yang bekerja di berbagai bidang. Beberapa orang menemukan bahwa rasa X sangatlah pahit, sementara orang-orang lain menyatakan bahwa X tidak berasa. Belakangan beberapa kelompok riset melakukan penelitian dan X memiliki rasa manis. Senyawa X dapat disintesis sesuai skema berikut. Bahan baku pembuatan X adalah
20
hidrokarbon aromatik A yang mengandung 92,3% massa karbon dan densitas uap tidak melebihi 4 g/L.
a. Tentukan rumus struktur A-E dan X, diketahui bahwa D mengandung 14,05% massa sulfur dan 12,27% massa nitrogen. Sedangkan X mengandung 55,24% massa atom karbon. b. Tentukan nama senyawa X c. Berapa massa teoritis X yang dapat diperoleh dari 1,00 kg A? d. Senyawa X juga dapat disiapkan dengan memanaskan C dengan keberadaan sebuah senyawa garam kalium (senyawa Y), yang mana mengandung 12,36% massa karbon. Identifikasi senyawa Y dan tulis persamaan setara reaksi sintesis X tersebut. 5. Zat Analgesik dan Antiinflamasi (31 Poin)
Ketoprofen sangat berguna dalam bidang kesehatan karena dapat berfungsi sebagai analgesik dan dapat mencegah terjadinya inflamasi (peradangan). a. Tuliskan semua gugus fungsi yang ada dalam molekul ketoprofen b. Sarankan suatu jalur sintesis multitahapan (lengkap disertai pereaksi dan struktur produk pada setiap tahap) terhadap senyawa ketoprofen dimulai dari bahan baku berupa benzena (C6H6). Anda dapat menggunakan semua macam pereaksi dan bahan lainnya. 6. Hidrokarbon Aromatik dan Isomerisme (28 Poin) Sebuah senyawa hidrokarbon aromatik, X, yang hanya mengandung 1 cincin benzena, memiliki 89,49% massa karbon. Diketahui bahwa densitas uap senyawa X pada 1 atm dan 250C tidak lebih dari 10 g/L. a. Tentukan formula molekul X, seandainya Mr X adalah 134,21 g/mol. 21
b. Gambarkan semua struktur yang mungkin dari rumus molekul tersebut c. Identifikasi manakah yang merupakan senyawa X, apabila diketahui senyawa X tidak dapat dioksidasi dengan KMnO4, serta monoklorinasi dari senyawa X hanya menghasilkan satu macam produk monoklorinasi d. Senyawa X dapat dinitrasi menggunakan HNO3/H2SO4, kemudian produk reaksi ternyata dapat dioksidasi menggunakan larutan HNO3 panas. Tuliskan struktur produk dan skema reaksinya e. Adakah isomer dari senyawa X yang memiliki isomer optik? Jika ada, gambar dan tentukan konfigurasi absolute masing-masing isomer. Namun, jika tidak ada yang memungkinkan membentuk isomer optik, jelaskan jawaban Anda.
…………………………………………..soal prediksi dan pembahasan pada contoh ini hanya diambil beberapa. Soal secara lengkap dapat diperoleh saat mengikuti kegiatan pelatihan COC 2016………………………………………….
22
