LEMBAR SOAL SEMIFINAL TEORI CHEMISTRY COMPETITION
13 November 2016 120 Menit
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA 2016
PETUNJUK PENGERJAAN 1. Peserta merupakan siswa/i SMA sederajat yang telah dinyatakan lolos babak perempat final Chemistry Competition Chemistry Fair 2016. 2. Isi identitas diri anda pada kolom yang tersedia pada setiap halaman di lembar jawaban anda. 3. Peserta diberikan waktu 120 menit dengan jumlah soal 12 soal. Soal terdiri dari: 2 buah soal tiap KBI (Kimia Organik, Kimia Analisis, Kimia Fisik, Kima Anorganik) 4 soal campuran 4. Lembar soal ini dapat dibawa pulang. 5. Keputusan juri bersifat mutlak dan tidak dapat dinganggu gugat.
Kimia Anorganik 1. Energi kisi lithium klorida dapat dihitung dari siklus Born-Haber memakai data berikut: H / kJ.mol-1. Energi ionisasi pertama dari lithium + 520 Perubahan entalpi atomisasi lithium + 159 Perubahan entalpi atomisasi klorin + 121 Afinitas elektron atom klor - 364 Perubahan entalpi pembentukan lithium klorida - 409 (a) Tuliskan persamaan reaksi, berikut simbol keadaan, untuk masing-masing proses yang sesuai dengan perubahan entalpinya. (3 poin) (i) Energi ionisasi pertama lithium: ................................................................ (ii) Perubahan entalpi pembentukan lithium klorida: ............................................................... . (iii) Energi kisi lithium klorida: ................................................................ (b) Susunlah siklus Born-Haber untuk lithium klorida dan gunakan siklus ini untuk menghitung energi kisi lithium klorida. (4 poin) (c) Jelaskan berapa dan bagaimana prediksi anda terhadap nilai dari energi kisi natrium klorida dibandingkan terhadap lithium klorida. (2 poin)
2. (a) Dengan memilih senyawa yang cocok dari unsur logam transisi sebagai contoh, gambarkan suatu senyawa kompleks oktakhedral yang menunjukkan formula struktur: (4 poin) (i) Isomer optic (ii) Isomer cis-trans (b) Suatu endapan putih X yang tidak larut dalam air tetapi melarut dalam larutan akua natrium klorida pekat menghasilkan larutan tidak berwarna. Bila larutan 1,2diaminetana ditambahkan ke X, terbentuk larutan biru dan endapan coklat. Dengan akua perak nitrat, larutan biru menghasilkan endapan putih yang larut dalam akua ammonia encer. Berikan uraian identitas X dan jelaskan reaksi yang terjadi. (7 poin)
Kimia Fisik 1. Untuk menghasilkan air murni dari air laut dapat dilakukan dengan cara osmosa balik. Tekanan osmosa air laut = 14,6 atm pada suhu 298 K. Diberikan tekanan luar terhadap 1000 mL air laut tersebut sebesar 16,2 atm. a. Gambarkan sketsa sistem osmosis balik air laut untuk menghasilkan air murni tersebut. (3 poin)
b. Dari data-data yang telah disebutkan, hitunglah volume air murni (dalam mL) yang dapat dihasilkan. (4 poin) 2. Reaksi Penguraian A menjadi produk diidentifikasi sebagai reaksi orde dua. A Produk a. Buat persamaan hubungan antara waktu (t) dengan besarnya konsentrasi A (2 poin) b. Konsentrasi senyawa A berkurang sebesar 20% setelah 30 menit reaksi berjalan. Tentukan besarnya konstanta laju reaksi (k) dan satuannya untuk penguraian reaksi tersebut. (5 poin) c. Suatu reaksi lain dari A mengikuti hukum orde dua memiliki nilai konstanta laju reaksi k =1,2 × 10-3 mol-1dm3 s-1. Hitunglah waktu paruh (t 1/2) reaksi tersebut jika konsentrasi A mula-mula adalah 0,5 M. (modifikasi terlebih dahulu persamaan pada poin (a) untuk mendapatkan persamaan waktu paruh). (6 poin)
Kimia Analisis 1. Anilin merupakan sebuah senyawa amina dengan rumus molekul C6H5NH2. Anilin dapat ditentukan kadarnya dengan metode titrasi koulometri. Suatu sampel berupa cairan yang mengandung anilin diambil dengan menggunakan pipet volumetri sebanyak 25 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan diencerkan hingga tanda batas pada labu ukur, kemudian dihomogenkan. Sebanyak 10 mL aliquot diambil dan ditambahkan sejumlah KBr dan CuSO4. Mula – mula anilin bereaksi dengan Br2 yang dihasilkan dari elektrolisis di anoda dengan reaksi sebagai berikut : C6H5NH2 + Br2 C6H4NH2Br + HBr Kelebihan Br2 dititrasi dengan Cu(I) yang dihasilkan dari elektrolisis di katoda. Selama elektrolisis dalam analisis dilakukan dengan arus sebesar 10 mA. Berikut data yang diperoleh dari analisis tersebut : Elektroda Kerja Anoda Katoda
Waktu yang diperlukan 4,50 menit 2,45 menit
a) Tuliskan reaksi yang terjadi pada elektroda kerja anoda dan katoda ! (poin : 1) b) Tentukan kadar anilin dalam sampel tersebut ! Nyatakan dalam satuan part per million (ppm)! (poin : 5)
2. Asam askorbat atau yang sering disebut sebagai vitamin C merupakan senyawa kimia dengan rumus molekul C6H8O6 yang larut dalam air dan bersifat antioksidan. Vitamin C memiliki manfaat yang baik bagi kesehatan ketika dikonsumsi, sehingga vitamin C seringkali dijumpai pada beberapa produk makanan, minuman, dan obat – obatan.
Asam askorbat Suatu sampel vitamin C berupa tablet dianilisis kandungannya dengan metode spektrofotometri. Analisis sampel dilakukan dengan menggunakan standar eksternal. Larutan standar asam askorbat dibuat dari larutan baku asam askorbat 100 ppm sebanyak 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 ; 5,0 mL dan diencerkan ke dalam labu ukur 50 mL. Larutan standar diukur absorbansi nya pada panjang gelombang maksimum yang telah ditentukan terlebih dahulu. Sampel tablet dipreparasi dengan dihaluskan terlebih dahulu. Sebanyak 0,0500 gram sampel dilarutkan ke dalam labu ukur 100 mL. Padatan yang tidak larut disaring agar tidak menganggu analisis pada spektrofotometer. Sebanyak 10 mL filtrat diambil dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan hingga tanda batas, kemudian diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis. Absorbansi sampel yang diperoleh sebesar 0,325. Berikut data absorbansi dari larutan standar Volume larutan baku dalam labu 50 mL 1,0 mL 2,0 mL 3,0 mL 4,0 mL 5,0 mL
Absorbansi 0,145 0,262 0,289 0,400 0,534
a) Apa ketentuan yang harus dimiliki oleh suatu analit dalam sampel agar dapat dianalisis dengan spektrofotometer UV – Vis ? (poin : 2) b) Apa yang dimaksud dengan panjang gelombang maksimum? Prediksikan dan jelaskan apakah analisis tersebut menggunakan panjang gelombang pada daerah UV atau Visible? (poin : 3) c) Apa transisi elektronik yang terjadi pada analisis spektrofotometri tersebut? (poin : 2) d) Tentukan kadar vitamin C dalam sampel tablet vitamin C tersebut ! Nyatakan dalam % berat! (poin : 7)
Kimia Organik 1. 10 poin Senyawa A (C H ) menghabiskan 2 ekuivalen gas H dalam reaksi hidrogenasi dengan katalis Adams (PtO ), dan menghasilkan senyawa B (C H ). Jika hidrogenasi dilakukan dengan katalis Lindlar (Pd ‘teracuni’ dalam CaCO ), senyawa A hanya bereaksi dengan 8
12
2
2
8
3
16
1 ekuivalen gas H dan dihasilkan senyawa C (C H ). Hidrasi senyawa C menghasilkan alkohol yang berbeda-beda pada berbagai kondisi: i. Hidrasi berkataliskan asam menghasilkan senyawa D yang merupakan alkohol tersier. ii. Oksimerkurasi-demerkurasi menghasilkan senyawa E yang merupakan alkohol sekunder. iii. Hidroborasi-oksidasi menghasilkan senyawa F yang merupakan alkohol primer. Ozonolisis reduktif terhadap senyawa A diketahui menyebabkan dekarboksilasi (pelepasan gas CO ) dan menghasilkan senyawa asam sikloheksanakarboksilat. Berdasarkan informasi di atas, a. Deduksikan struktur senyawa A–F dan berikan nama IUPAC untuk masing-masing. b. Tuliskan mekanisme reaksi untuk pengubahan senyawa C menjadi senyawa D, E, dan F. 2
8
14
2
2. Lengkapi produk/pereaksi A-L dalam skema reaksi berikut. (10 poin)
Soal Campuran Biofuel merupakan energi alternatif yang sedang dikembangkan dikarenakan memiliki potensi untuk menjadi energy masa depan. Mikroalga merupakan salah satu potensi yang dapat dikembangkan untuk dijadikan sebagai biofuel khususnya dijadikan sebagai biodiesel dan greendiesel. Botryococcus braunii merupakan mikroalga yang dapat dikembangkan sebagai penghasil biodiesel dan green diesel dikarenakan kandungan minyak yang cukup besar. Berikut kandungan minyak alga dari Botryococcus braunii dan beberapa mikroalga:
Asam lemak yang dapat dijadikan sebagai biodiesel dan greendiesel adalah asam lemak dengan rantai C15-C18. Salah satu metode yang dilakukan untuk mendapatkan minyak alga adalah dengan menggunakan proses ektraksi 1. Hitunglah kandungan total minyak alga atau asam lemak yang dapat dijadikan sebagai biodiesel dari hasil ekstraksi 100 kg Botryococcus braunii dengan asumsi hasil ekstraksi dilakukan dengan sempurna (5 poin) Asam lemak yang sudah berhasil diekstraksi kemudian dilakukan perlakuan untuk perubahan menjadi biodiesel dan green diesel. Pada tahap pembuatan biodiesel, minyak alga direaksikan dengan alcohol rantai pendek seperti methanol dan etanol dalam suasana basa membentuk ester asam lemak. 2. Jika menggunakan minyak alga hasil ekstraksi dari 100 kg, maka berapa gram metil palmitate yang diperoleh jika menggunakan 20 L CH3OH 1 M dan 500 ml KOH 1 M (5 poin)
Green diesel merupakan modifikasi dari biodiesel yang memiliki kemiripan struktur dengan bahan bakar diesel yang berasal dari fosil. Asam lemak yang berhasil diekstraksi kemudian reduksi dengan gas hydrogen dengan bantuan katalis NiMo/Zeolit. Ni dan Mo sebagai katalis untuk mempercepat reaksi pembentukan green diesel dan menentukan selektifitas serta hasil green diesel yang dihasilkan. Zeolite berperan sebagai penyangga katalis yang akan mendistribusikan permukaan Ni dan Mo secara merata agar katalis reaksi semakin lebih baik. 3. Zeolit merupakan senyawa alumina silikat dimana terdapat struktur ikatan antara atom Al dan atom Si dengan penghubung atom O secara tetrahedral. Gambarkan struktur dari zeolite dengan menggambarkan ikatan tetrahedral pada zeolite (5 poin)
Asam lemak akan mengalami reaksi hidrodeoksigenasi dengan gas hydrogen dan bantuan katalis NiMo/Zeolit untuk mempercepat laju reaksi dan meningkatkan selektifitas. Salah satu asam lemak yang dapat mengalami reaksi hidrodeoksigenasi untuk menjadi green diesel adalah asam oleat. Asam oleat merupakan asam lemak rantai C18 yang memiliki jumlah atom C yang sama pada komposisi bahan bakar diesel dari fosil. Ketika asam oleat mengalami proses hidrodeoksigenasi akan menghasilkan hidrokarbon yaitu okta dekana. Okta dekana sendiri merupakan salah satu komponen hidrokarbon yang terdapat pada bahan bakar diesel fosil yang dikenal sebagai bahan bakar solar. 4. Ajukan kemungkinan mekanisme dari reaksi hidrodeoksigenasi asam oleat menjadi hidrokarbon okta dekana dengan gas hydrogen dan bantuan katalis NiMo/Zeolit (5 poin)
