Laporan Hidrogen Dan Oksigen Fix

Hidrogen dan Oksigen I.

Judul Percobaan : Hidrogen dan Oksigen II. Hari / Tanggal Percobaan : Senin / 27 Oktober 2014; 09.00 WIB III. Selesai Percobaan : Senin / 27 Oktober 2014; 11.00 WIB IV. Tujuan Percobaan : Percobaan Hidrogen: 1. Mengetahui cara pembuatan gas hidrogen 2. Mengetahui sifat-sifat gas hidrogen dan senyawanya 3. Mengidentifikasi gas hidrogen dan senyawanya. Percobaan Oksigen: 4. Mengetahui cara pembuatan gas oksigen di laboratorium 5. Mengetahui adanya gas oksigen dalam suatu senyawa V. Tinjauan Pustaka

:

Hidrogen Hidrogen adalah unsur teringan yang terdapat dalam tabel periodik dan merupakan unsur yang paling banyak terdapat di jagat raya dengan presentase kadar hidrogen di jagat raya adalah 75% berat atau 93% mol. Hidrogen terdapat di bumi

sampai diruang angkasa sebagai penyusun bintang.

Hidrogen dalam bentuk unsurnya berupa gas diatomik (H2), gas H2 merupakan gas yang paling ringan, tidak berwarna, dan tidak berbau, dan gas ini bersifat mudah terbakar dengan adanya oksigen. Gas hidrogen di alam terdapat dalam dua bentuk molekular yaitu orthohidrogen dan parahidrogen, kedua bentuk molekular ini berbeda dalam hal spin relatif elektron dan inti atomnya. Pada ortohidrogen spin dua protonnya adalah parallel sehingga membentuk keadaan olekular yang disebut sebagai 1 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen “triplet dengan bilangan kuantum spin 1 (1/2+1/2), pada parahidrogen

maka

spin

protonya

antiparalel

sehingga

membentuk keadaan “singlet” dan bilangan kuantum spinnya 0 (1/2-1/2). Pada keadaan STP (Standard Temperature Pressure) gas hydrogen tersusun dari 25% bentuk para dan 75% bentuk ortho.

Bentuk

orto

tidak

dapat

dimurnikan,

disebabkan

perbedaan kedua bentuk hydrogen tersebut maka sifat fisika keduanya juga berbeda. Hidrogen memiliki nomor atom 1 dan nomor massa 1,008.

Dengan

nomor

atom

ini

maka

hidrogen

memiliki

konfigurasi electron 1s1 dan jumlah electron dalam kulit atomnya 1. Hidrogen diletakkan dibagian atas bersama dengan golongan

1A,

tapi

perlu

diingat

bahwa

hidrogen

bukan

merupakan anggota golongan 1A dan hidrogen bukan anggota golongan manapun di dalam tabel periodik. Hidrogen diletakkan dalam periode 1 bersama dengan helium, dan blok tempat hidrogen berada pada sistem periodik adalah pada blok s. Hidrogen

dapat

membentuk

senyawa

dengan

kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawasenyawa organik. Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak reaksi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrödingernya dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen

2 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum. Gas hidrogen adalah gas yang mudah terbakar. Gas hydrogen bersifat eksplosif jika membentuk campuran dengan udara dengan perbandingan volume 4%-75% dan dengan klorin dengan

perbandingan

hydrogen

sangat

volume

ringan

5%-95%.

maka

api

Disebabkan yang

gas

disebabkan

pembakaran gas hidrogen cenderung bergerak ke atas dengan cepat sehingga mengakibatan kerusakan yang sangat sedikit jika dibandingkan dengan api yang berasal dari pembakaran hidrokarbon. Reaksi spontanitas ini biasanya di picu oleh adanya kilatan api, panas, atau cahaya matahari. Entalpi pembakaran gas hydrogen adalah -256 kJ/mol dengan reaksi: 2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

+ 572 kJ

Hidrogen sangat reaktif dan bereaksi dengan setiap unsur yang bersifat oksidator dan bersifat lebih elektronegatif dibandingkan hidrogen seperti golongan halide. Hidrogen dapat bereaksi

secara

spontan

dengan

klorin

dan

florin

pada

temperature kamar membentuk hydrogen halide. Hidrogen juga dapat membentuk senyawa dengan unsur yang kurang bersifat elektronegatif misalnya logam dengan membentuk hidrida. Kelarutan hidrogen dalam pelarut organik sangat kecil jika dibandingkan dengan kelarutannya dalam air. Hidrogen dapat terserap dalam metal seperti baja. Penyerapan hidrogen oleh baja ini menyebabkan baja bersifat mudah patah sehingga menyebabkan kerusakan dalam pembuatan peralatan. Dengan sifat ini maka ilmuwan dapat menyimpan ga hidrogen dalam logam platinum.

3 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Pada suhu normal hydrogen terdapat dalam bentuk diatomiknya akan tetapi pada suhu yang sangat tinggi hidrogen terdisosiasi menjadi atom-ataomnya. Atom hydrogen sangat reaktif dan dapat bereaksi dengan oksida logam seperti perak, tembaga, timbal, bismuth, dan raksa untuk menghasilkan logam bebasnya. Atom hidrogen juga dapat bereaksi dengan senyawa organik untuk membentuk kompleks seperti dengan C 2H4 membentuk C2H6 dan C4H10. Pada tekanan yang sangat tinggi hydrogen bisa memiliki sifat seperti logam. Sifat Fisika dan Kimia Hidrogen Sifat Fisika  Titik lebur : -259,140C  Titik didih : -252,87 oC  Warna : tidak berwarna  Bau : tidak berbau  Densitas : 0,08988 g/cm3 pada 293 K  Kapasitas panas : 14,304 J/gK Sifat Kimia Panas Fusi  Energi ionisasi  Afinitas elektron  Panas atomisasI  Panas penguapan  Jumlah kulit  Biloks minimum  Elektronegatifitas  Konfigurasi elektron  Biloks maksimum  Volume polarisasi  Struktur     

: 0,117 kJ/mol H2 : 1312 kJ/mol : 72,7711 kJ/mol : 218 kJ/mol : 0,904 kJ/mol H2 :1 : -1 : 2,18 (skala Pauli) : 1s1 :1 : 0,7 Å3 : hcp (hexagonal close

packed)

(padatan H2) Jari-jari atom : 25 pm Konduktifitas termal : 0,1805 W/mK Berat atom : 1,0079 Potensial ionisasi : 13,5984 eV 4

Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Memproduksi Hidrogen Skala Laboratorium Dalam skala laboratorium hidrogen biasanya dibuat dari hasil samping reaksi tertentu misalnya mereaksikan logam dengan asam seperti mereaksikan antara besi dengan asam sulfat. Fe(s) + H2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2(g) Sejumlah kecil hidrogen dapat juga diperoleh dengan mereaksikan kalsium hidrida dengan air. Reaksi ini sangat efisien dimana 50% gas hydrogen yang dihasilkan diperoleh dari air. CaH2(s) + 2 H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g) Elektrolisis air juga sering dipakai untuk menghasilkan hidrogen dalam skala laboratorium, arus dengan voltase rendah dialirkan dalam air kemudian gas oksigen akan terbentuk di anoda dan gas hIdrogen akan terbentuk di katoda. 2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g) Memproduksi Hidrogen Skala Industri Dalam

skala

industri

hidrogen

dapat

dibuat

dari

hidrokarbon, dari produksi secara biologi melalui bantuan alga dan bakteri, melalui elektrolisis, ataupun termolisis. Produksi hidrogen

dari

hidrokarbon

masih

menjadi

primadona

disebabkan dengan metode ini bisa dihasilkan hidrogen dalam jumlah yang melimpah sehingga metode yang lain perlu dikembangkan lagi akar meningkatkan nilai ekonomi hidrogen. a. Pembuatan hidrogen dari hidrokarbon Hidrogen dapat dibuat dari gas alam dengan tingkat efisiensi sekitar 80% tergantung dari jenis hidrokarbon yang dipakai. Pembuatan hydrogen dari hidrokarbon menghasilkan 5 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen gas CO2, sehingga CO2 ini dalam prosesnya dapat dipisahkan. Produksi komersial hidrogen menggunakan proses “steam reforming”

menggunakan

menghasilkan

apa

methanol

yang

disebut

atau

gas

sebagai

alam

syngas

dan yaitu

campuran gas H2 dan CO. CH4 + H2O → 3H2 + CO

+ 191,7 kJ/mol

Panas yang dibutuhkan oleh reaksi diperoleh dari pembakaran beberapa bagian methane. Penambahan hasil hydrogen dapat diperoleh dengan menambahkan uap air kedalam gas hasil reaksi yang dialirkan dalam reaktor bersuhu 130oC. CO + H2O → CO2 + H2 – 40,4 kJ/mol Reaksi yang terjadi adalah pengabilan oksigen dari molekul air ke CO untuk menjadi CO2. Reaksi ini menghasilkan panas yang dapat dipakai untuk menjaga suhu reaktor. b. Pembuatan hidrogen dari air melalui elektrolisis Hidrogen dapat dibuat dari proses elektrolisis air dengan menggunakan misalnya

suplai

angin,

elektrolisis

maka

energi

yang

dapat

hydropower,

atau

turbin.

produksi

yang

dijalankan

diperbaharuhi Dengan tidak

cara akan

menghasilkan polusi. Proses elektrolisis menjadi salah satu proses yang memiliki nilai ekonomi yang urah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku hidrokarbon. Salah satu teknik elektrolisis yang mendapatkan perhatian cukup tinggi adalah “elektrolisis dengan menggunakan tekanan tinggi” dalam teknik ini elektrolisis dijalankan untuk menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dengan tekanan sekitar 120-200 Bar. Teknik

lain

adalah

dengan

menggunakan

“elektrolisis 6

Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen temperatur tinggi” dengan teknik ini konsumsi energi untuk proses elektrolisis sangat rendah sehingga bisa meningkatkan efisiensi hingga 50%. Proses elektrolisis dengan menggunakan metode ini biasanya digabungkan dengan instalasi reactor nuklir disebabkan karena bila menggunakan sumber panas yang lain maka tidak akan bisa menutup biaya peralatan yang tergolong cukup mahal c. Pembuatan hidrogen melalui proses biologi Beberapa

macam

alga

dapat

menghasilkan

gas

hydrogen sebagai akibat proses metabolismenya. Produksi secara biologi ini dapat dilakukan dalam bioreaktor yang mensuplay kebutuhan alga seperti hidrokarbon dan dari hasil reaksi menghasilkan H2 dan CO2 Dengan menggunakan metode tertentu

CO2

dapat

dipisahkan

sehingga

kita

hanya

mendapatkan gas H2 saja. d. Dekomposisi air dengan gelombang radio Dengan menggunakan gelombang radio maka dapat menghasilkan hidrogen dari air laut dengan dasar proses dekomposisi. Jika air ini diekspos dengan sinar terpolarisasi dengan frekuensi 13,56 MHz pada suhu kamar maka air laut dengan konsentrasi NaCl antara 1-30% dapat terdekomposisi menjadi hidrogen dan oksigen. e. Termokimia Terdapat lebih dari 352 proses termokimia yang dapat dipakai untuk proses splitting atau termolisis dengan cara ini kita tidak membutuhkan arus listrik akan tetapi hanya sumber panas. Beberapa proses termokimia ini adalah CeO2/Ce2O3, Fe3O4/FeO, S-I, Ce-Cl, Fe,Cl dan lainnya. Reaski yang terjadi pada proses ini adalah:

2H2O → 2H2 + O2 dan semua bahan 7

Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen yang dipergunakan dapat didaur ulang kembali menuju proses yang baru Senyawa Hidrogen 1. Hidrida Istilah

hidrida

dipakai

untuk

menyatakan

bahwa

bilangan oksidasi hidrogen yang bereaksi dengan unsur yang lain adalah -1 dan dinotasikan sebagai H-. Beberapa contoh senyawa hidrida adalah LiH, NaH, LiAlH 4, BeH2 dan lainnya. Ikatan dalam senyawa hidrida dapat bersifat kovalen hingga sangat bersifat ionik dan hidrida ini bisa menjadi bagian molekul, oligomer, polimer, padatan ion, layer dalam absorbsi kimia, atau bahkan menjadi bagian dari suatu logam. Hidrida bereaksi sebagai basa lewis dan bersifat sebagai reduktor dan bisa juga bisa bereaksi dengan radikal hidrogen dan proton. Berbagai

macam

unsur

dapat

membentuk

hidrida

dan

sekarang menjadi subyek penelitian yang penting untuk menemukan logam yang dapat menyimpan hydrogen untuk pembangkit listrik atau baterai. Hidrida juga memerankan peranan

yang

penting

dalam

sintesis

senyawa

organik

disebabkan bersifat sebagai reduktor. 2. Hidrokarbon Dalam

bidang

organik

senyawa

hidrokarbon

didefinisikan sebagai senyawa yang pada dasarnya terdiri dari hidrogen dan karbon, akan tetapi pengertian ini semakin meluas disebabkan beberapa hidrokarbon juga mengandung unsur lain seperti fosfor, nitrogen, belerang dan bahkan logam (organometalik).

Golongan

hidrokarbon

sangat

luas

diantaranya alkana, alkena, alkuna, alkohol, ester, asam 8 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen karboksilat, aldehid, keton, amida, senyawa aromatik dan berbabagai macam makromolekul seperti golongan proten, dan karbohidrat. Umumnya hidrokarbon merupakan sumber energi utama yang ada di bumi akan tetapi dengan pertimbangan kondisi bumi saat ini maka penggunaan energi ini mulai sedikit-demi sedikit dialihkan ke sumber energi yang ramah lingkungan. Hidrokarbon juga merupakan sumber atau bahan dasar untuk membuat

berbagai

macam

senyawa

organik

yang

lain

misalnya, industri petrokimia menjadi dasar untuk pembuatan senyawa kimia yang lain. 3. Hidrogen Halida Hidrogen halida adalah senyawa kimia yang dihasilkan dari reaksi antara hidrogen dengan unsur halide yaitu golongan 7 misalnya HF, HCl, HBr, dan HI. Senyawa HAt jarang ditemukan di alam dan bersifat tidak stabil. Senyawa hydrogen halide (HX) bersifat asam disebabkan kecenderungan mereka melepaskan H+ dalam larutan. Kecuali HF maka hydrogen halide yang lain adalah asam kuat. Dalam larutan sesama molekul halide dapat membentuk ikatan hydrogen dimana ikatan ini menyebabkan beberapa senyawa memiliki titik didih yang lebih tinggi dari yang diperkirakan. Kecenderungan hidrogen bereaksi dengan halide ini disebakan mereka memiliki perbedaan

kelektronegatifitas

yang

cukup

besar.

Berikut

perbandingan ukuran atom dan momen dipole beberapa hidrogen halida.

9 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

Gambar: Perbandingan ukuran atom dan momen dipol beberapa hidrogen halida 4. Air (H2O) Molekul air memiliki dua atom hidrogen dan satu atom oksigen

yang

hidrogen

terikat

dengan

secara

kuat

kovalen.

disebabkan

Oksigen

mengikat

oksigen

memiliki

elektronegatifitas yang tinggi sehingga dihasilkan kutub positif dan negatif dalam molekul air sehingga hal ini menyumbangkan bahwa molekul air memiliki momen dipole. Sesama molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen sehingga meningkatkan titik didih air. Air dapat didiskripsikan sebagai molekul yang memiliki kepolaran sehingga dapat terdeprotonasi dengan reaksi: 2 H2O (l) → H3O+ (aq) + OH (aq) Konstanta disosiasi ini atau Kw adalah 10-14 pada 25 oC. Oksigen Dioksigen (O2) adalah gas tak berwarna dan tak berbau (bp-183.0oC) menempati 21% karena atom oksigen juga komponen utama air dan batuan, oksigen adalah unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Walaupun unsur ini melimpah, oksigen dibuktikan sebagai unsur baru di abad ke-18. Karena 10 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen kini sejumlah besar oksigen digunakan untuk produksi baja, oksigen dipisahkan dalam jumlah besar dari udara yang dicairkan. Isotop oksigen dan

18

O (0.200%).

16

O (kelimpahan 99.762%),

17

O (0.038%),

17

O memiliki spin I = 5/2 dan isotop ini adalah

nuklida yang penting dalam pengukuran NMR.

18

O digunakan

sebagai perunut dalam studi mekanisme reaksi. Isotop ini juga bermanfaat untuk penandaan garis absorpsi spektrum IR atau Raman dengan cara efek isotop. Oksigen atau zat

asam adalah unsur

kimia dalam

sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Oksigen merupakan unsur yang sangat penting bagi kehidupan

terutama

Oksigen merupakan

dalam

unsur

proses

pernapasan.

golongan kalkogen dan

dapat

dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Semua kelompok molekul struktural yang

terdapat

pada

organisme

hidup,

seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Ion superoksida, O2-, dan ion peroksida, O22-, adalah anion-anion dioksigen. Keduanya dapat diisolasi sebagai garam logam alkali.

Ada keadaan oksidasi lain, O2+, yang disebut

kation dioksigen (1+), dan dapat diisolasi sebagai garam dengan anion yang cocok. Struktur Oksigen Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tak berwarna dan tak berasa dengan rumus kimia O 2, dimana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering dijelaskan secara sederhana sebagai ikatan 11 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen ganda ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron. Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2. Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tak berpasangan

yang

menduduki

dua

orbital

molekul

yang

berdegenerasi. Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen. Dalam bentuk triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik, karena spin momen magnetik memiliki elektron tak berpasangan pada molekul tersebut, sehingga terjadi energi pertukaran

negatif

antara

molekul

O2 yang

bersebelahan.

Oksigen cair akan tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis. Ia juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen aktif. Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga ada pada hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap

oksigen

singlet

dan

mengubahnya

menjadi

berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan. Oksigen memiliki dua bentuk alotropi, yaitu sebagai molekul diatomik (O2 = Oksigen) dan molekul trioksida (O 3 = Ozon). Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2 yang memiliki panjang ikat 121 pm 12 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen dan energi ikat 498 kJ·mol-1. Alotrop oksigen ini digunakan oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi. Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan dapat merusak jaringan paruparu. Ozon diproduksi di atmosfer bumi ketika O 2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O 2 oleh radiasi ultraviolet (UV). Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet. Namun, dekat permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang dibentuk dari produk sampingan pembakaran otomobil. Sifat Fisik Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit disebabkan oleh penyebaran Rayleigh. Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1 . Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung

6,04 mililiter (mL)

oksigen

perliter,

manakala

dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.

13 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Oksigen −297,31 °F),

mengembun dan

membeku

pada pada

90,20 K (−182,95 °C, 54.36 K

(−218,79 °C,

−361,82 °F). Baik oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertingkatudara cair; Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang mudah terbakar. Pembuatan Oksigen Oksigen dapat dibuat dalam skala besar di industri dan dapat juga dalam skala kecil di laboratorium. Dalam skala besar di

industri,

pembuatan

oksigen

diperoleh

dari

destilasi

bertingkat udara cair.Prosesnya, mula-mula udara disaring untuk menghilangkan debu lalu dimasukkan ke dalam kompresor. Pada kompresi ini suhu udara akan naik, kemudian didinginkan dalam pendingin. Udara dingin mengembang melalui celah, dan hasilnya adalah udara yang suhunya lebih dingin, cukup untuk menyebabkannya

mencair.

Udara

cair

disaring

untuk

memisahkan CO2 (s) dan air yang telah membeku. Kemudian udara cair itu memasuki bagian puncak kolom di mana nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan selanjutnya oksigen cair. Komponen lain yang paling sulit menguap akan terkumpul di dasar. Berturut-turut titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen adalah -195,8, -185,7, dan -183,0°C.

14 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Dalam membuat gas oksigen dalam skala kecil di laboratorium dapat dilakukan dengan cara antara lain: a.

Memanaskan

serbuk

kalium

klorat

KClO3 dengan

katalisator mangan oksida (batu kawi), MnO 2 sebagai

b.

c.

d.

katalis Reaksinya : 2KClO3 (s) + MnO2 (s) → 2KCl (s) + O2 (g) Menguraikan hidrogen peroksida H2O2 dengan MnO2 sebagai katalis H2O2 (l) + MnO2 → H2O (l) + O2 (g) Elektrolisis air yang diberi asam sulfat H2SO4 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) Memanaskan barium peroksida BaO2 BaO2 (s) → 2BaO (s) + O2 (g)

Senyawa Oksigen Oksigen dengan konfigurasi elektron [He] 2s 2 2p4 adalah unsur yang sangat elektronegatif (skala Paulling = 3,5), nomor dua terbesar setelah fluor (skala Paulling = 4,1). Oleh karena itu, semua unsur bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa oksida, kecuali gas mulia. Selain itu, juga membentuk senyawa peroksida dan superoksida. Ini dimungkinkan karena oksigen dapat

mempunyai

beberapa

bilangan

oksidasi

dalam

senyawanya. Keadaan oksidasi oksigen adalah -2 untuk hampir semua senyawa oksigen yang diketahui. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida. Senyawa oksigen

dengan

keadaan

oksidasi

lainnya

sangat

jarang

ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida). a. Senyawa oksida Oksida adalah

senyawa

biner

suatu

unsur

dengan

oksigen. Sebagian besar oksida diperoleh langsung dengan mereaksikan unsurnya langsung dengan oksigen. Oksida-oksida 15 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen dasar

yang

sederhana

jika

bereaksi

dengan

air

akan

menghasilkan hidroksida logam. Sebagai contoh, lithium oksida bereaksi dengan air menghasilkan larutan lithium hidroksida yang tidak berwarna. Oksida dapat diklasifikasikan ke dalam lima golongan, yaitu oksida nonlogam (oksida asam), oksida logam (oksida basa), oksida amfoter, oksida netral, dan oksida campuran: 1. Oksida asam, adalah suatu oksida yang dengan air akan membentuk asam, biasanya merupakan oksida non-logam. Misalnya: SO3, CO2, dan lain-lain. 2. Oksida basa, adalah suatu oksida yang dengan air akan membentuk basa, biasanya merupakan oksida logam. Misalnya barium oksida bereaksi dengan air menghasilkan basa menurut persamaan reaksi : BaO(s ) + H2O(l) → Ba(OH)2(aq) 3. Oksida amfoter, adalah suatu oksida yang dapat bereaksi dengan asam maupun basa. Contoh jika bereaksi dengan : Bereaksi dengan asam : ZnO(s) + 2H3O+ (aq)→ Zn2+ (aq)+ 3H2O (l) Bereaksi dengan basa : ZnO(s) + 2OH- (aq)+ H2O (l)→ [Zn(OH)4]2-(aq) 4. Oksida netral, adalah suatu oksida yang tidak bereaksi dengan asam maupun basa. Misalanya : H2O, N2O, NO, CO 5. Oksida campuran, merupakan campuran dari oksida sederhana. Misalanya: Pb3O4merupakan campuran dari dua bagian PbO dan satu bagian PbO2. b. Senyawa Peroksida Peroksida adalah senyawa oksida yang memiliki bilangan oksidasi -1. Misalnya, H2O2, Na2O2, BaO2. Senyawa peroksida yang banyak digunakan adalah hidrogen peroksida, H2O2. 16 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Hidrogen peroksida, H2O2, merupakan cairan biru pucat dengan titik beku -0,46oC. Cairannya lebih kental daripada air (1,47 g/cm3) karena kuatnya ikatan hidrogen. Senyawa murninya tidak stabil. Peruraian H2O2 merupakan reaksi eksoterm yang dikatalisis oleh cahaya dan berbagai bahan (seperti besi dan tembaga), menurut persamaan reaksi : 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g)

∆G = -119,2 kJ mol-1

Hidrogen peroksida berfungsi dalam berbagai reaksi oksidasi reduksi. Sebagai pengoksidasi : H2O2 + 2I- + 2H+ → 2H2O + I2 Sebagai pereduksi

: 5H 2O2 + 2MnO4– + 6H+ → 2Mn2+ +

8H2O + 5O2 Hidrogen peroksida juga dapat digunakan untuk pemutih pulp kertas, tekstil, kulit, lemak dan minyak, dan rambut. Dalam industri, digunakan sebagai pereaksi kimia organik, polimer, obat-obatan dan produksi makanan. Hidrogen peroksida encer digunakan dalam rumah tangga untuk antiseptik ringan dan pemutih kain. c. Senyawa Superoksida Senyawa oksida yang memeiliki bilangan oksida -1/2. Misalnya, RbO2, CsO2, K2O2. Salah satu contoh penggunaan senyawa superoksida, misalnya pada Kalium superoksida. Dalam sistem

tertutup

pada

kapal

selam,

kalium

superoksida

digunakan untuk menghilangkan gas karbon dioksida hasil pernafasan para kru kapal selam. d. Ozon Ozon adalah salah satu bentuk alotropi dari oksigen. Ozon murni adalah gas berwarna biru muda dan berbau tajam. 17 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Ozon cair berwarna biru tua, sedangkan ozon padat berwarna ungu tua. Ozon cair mendidih pada -1800C. Ozon bersifat tidak stabil, baik dalam bentuk gas, cair atau padat. Ozon cair mudah meledak. Ozon dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi

eletromagnetik. UV

dikaitkan

dengan

pembentukan

kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinar UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk se bumi. Ozon

terdiri

dari

tiga

molekul

oksigen dan

amat

berbahaya pada kesehatan manusia. Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui percampuran cahaya ultraviolet dengan atmosfer bumi dan membentuk suatu lapisan ozon pada ketinggian 50 kilometer. Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon dihasilkan dengan pelbagai persenyawaan kimia, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari. Ozon ultraviolet

(O3) pada

dihasilkan jarak

apabila

gelombang

O2 menyerap

242

nanometer

sinar dan

disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses 18 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV. VI. ALAT DAN BAHAN a. Alat 1.

: Cawan porselin

1

buah 2.

Pembakar Bunsen atau spiritus

1

buah 3.

Gelas ukur 100 mL 1 buah

4.

Tabung reaksi

5

buah 5.

Statif dan klem

1

buah 6.

Penjepit kayu

1

buah 7.

Sendok porselin

1

buah 8.

Pipet tetes

9.

Penutup karet

9 buah 1

buah 10.

Tabung reaksi berpipa samping

1

buah 11.

Selang plastik

1

buah 12.

Spatula

1 buah

13.

Wadah air

1 buah

19 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen b. Bahan 1.

Logam kalsium

3

potong 2.

Serbuk Magnesium sesendok

3.

Serbuk seng

0,02

gram 4.

Larutan H2O2 3%

2

tetes 5.

Larutan H2O2 4,5%

8

mL 6.

Larutan KI 0,1 M

2

mL 7.

Kapas kaca

3

lembar 8.

Larutan amilum

1

tetes 9.

Indikator PP

10.

Larutan HCl 4 M

2 tetes 3

mL 11.

Kristal Kalium klorat

±

0,5 cm dari dasar tabung 12.

Kertas lakmus

2

lembar 13.

Kayu

14.

Serbuk batu kawi

3 buah ½

sendok kecil 15.

Tisu

16.

Korek api

secukupnya 1 buah 20

Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen VII. CARA KERJA : a. Langkah Percobaan Hidrogen 1. Pertama, memasukkan beberapa potong kalsium ke dalam cawan porselin. Kemudian menambahkan aquades ke dalam cawan tersebut. Lalu mengamati yang terjadi dan memeriksa larutan tersebut dengan kertas lakmus. 2. Pertama, memasukkan sedikit aquades ke dalam cawan porselin. Kemudian menambahkan sesendok kecil serbuk Mg. Lalu memanaskan di atas nyala bunsen kecil. Setelah itu memeriksa larutan yang dihasilkan dengan indikator PP dan mencatat pengamatan yang terjadi. 3. Pertama, memasukkan secara berturut-turut ke dalam tabung reaksi kapas kaca yang sedikit basah, kapas kaca kering, serbuk seng, dan kapas kering. Lalu menutup tabung reaksi dengan karet penutup atau penyumbat. Kemudian memanaskan secara mendatar pada bagian yang berisi seng di atas nyala bunsen, dan sesekali pada kapas kaca basah. Setelah itu menguji gas yang keluar dengan nyala api. 4. Pertama, memasukkan beberapa logam atau serbuk seng ke dalam tabung reaksi berpipa samping dan memasang selang yang dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang

diletakkan

terbalik

dalam

air.

Lalu

menambahkankarutan HCl 4M secukupnya dan menutup dengan karet penutup. Setelah itu, mengukur volume gas hidrogen yang diperoleh. Kemudian gas yang terkumpul diuji dengan nyala api. 5. Pertama, memasukkan 1 mL KI dan sedikit larutan amilum ke

dalam

tabung

reaksi.

Kemudian

menambahkan

beberapa tetes larutan hidrogen peroksida 3%. Lalu mengamati yang terjadi. 21 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Oksigen 6. Pertama, memasukkan Kalium klorat ke dalam tabung reaksi

setinggi

menambahkan

±

0,5

sedikit

cm

dari

serbuk

dasar

batu

tabung

kawi.

dan

Kemudian

memanaskan dengan nyala kecil dan mengumpulkan gas oksigen yang diperoleh dan memindahkan ke dalam air, membiarkan ± 10 menit, setelah gas terkumpul uji dengan sebilah kayu berpijar. 7. Pertama, memasukkan ± 0,5 gram permanganat ke dalam tabung reaksi berpipa samping yang sudah dirangkai dengan

selang

Kemudian peroksida

serta

dihubungkan

menambahkan 4,5%

dan

dengan

menutup

dengan hati-hati

tabung

wadah. hidrogen

dengan

karet

penutup, dibiarkan selama sekitar 10 menit agar gas terkumpul. Lalu menguji gas yang terkumpul dengan sebilah kayu berpijar. Membandingkan volume gas oksigen yang didapat antara percobaan 6 dan 7. b.Alur Kerja Hidrogen 1.

Tujuan: Mengetahui cara

pembuatan gas hidrogen Sesendok kecil serbuk Mg dimasukkan dalam cawan porselin Beberapa potong Kalsium yang berisi sedikit air dimasukkan dalam cawan porselin Larutan tidak berwarna disiram dengan air suling dengan endapan putih keabu-abuan diamati apa yang terjadi gelembung gas, cara pembuatan gas 2. Timbul Tujuan: Mengetahui dipanaskan di atas nyala bunsen larutan berwarna putih Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya kecil keruh Timbul gelembung gas, diperiksa dengan kertas larutan berwarna putih keruh lakmus Kertas lakmus merah menjadi Kimia Anorganik II biru diperiksa larutannya dengan indikator PP Larutan berwarna merah muda

22

Hidrogen dan Oksigen

3. 0,02 gram serbuk Tujuan: Mengidentifikasi adanya gas Seng Hidrogen dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah diisi berturut-turut kapas kaca basah dan kapas kaca kering ditutup dengan kapas kering dititup tabung reaksi dengan karet penutup dipanaskan di atas nyala Bunsen dan sesekali pada kapas Kapas kaca basah kaca basah menjadi kering, 23 terbentuk gas Kimia Anorganik II diuji dengan nyala api gas yang keluar Nyala api semakin besar

Hidrogen dan Oksigen

4. Tujuan: Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen dan senyawanya Beberapa logam Seng dimasukkan dalam tabung reaksi yang berpipa samping dipasang selang yang dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air ditambahkan larutan HCl 4 M secukupnya 5.ditutup dengan karetTujuan: Mengetahui sifat penutup Terbentuk gas dan larutan berwarna abu-abu senyawanya diuji dengan nyala api 1 mL KI +api sedikit larutan Nyala semakin besar, timbul letupan, dan Amilum volume gas H 2 dimasukkan dalam tabung reaksi ditambah beberapa tetes larutan Hidrogen peroksida 3% Kalium klorat Timbul gelembung gas, Oksigen diamati perubahannya larutan berwarna ungu (KClO ) 3 dalam tabung reaksi setinggi  0,5 cmOksigen dari 6.dimasukkan Tujuan: Mengetahui cara pembuatan gas dasar tabung dengan pemanasan di laboratorium ditambah sedikit serbuk batu kawi (MnO2) ditutup dengan karet penutup (sumbat) dihubungkan tabung dengan gelas ukur yang diletakkan Kimia Anorganikterbalik II

Nyala api semakin dipanaskan dengan nyala api besar, volume gas O2, dandibiarkan timbul gelembung 10 menit

24

diuji gas yang terkumpul dengan sebilah kayu berpijar

Hidrogen dan Oksigen

7.

Tujuan:

Mengetahui

cara

pembuatan

gas

Oksigen (tanpa pemanasan) dan mengetahui adanya gas Oksigen

0,5 gram Permanganat dimasukkan dalam tabung reaksi berpipa samping yang sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah ditetesi H2O2 4,5% dengan hati-hati Timbul gelembung gas, larutan menjadi ungu kehitaman ditutup tabung dengan karet penutup dibiarkan 10 menit diuji dengan sebilah kayu berpijar gas yang keluar Nyala api semakin besar dan volume O2

25 Kimia Anorganik II

VIII.

1.

Hasil Pengamatan

HASIL PENGAMATAN Prosedur Percobaan

Sebelum

Sesudah

 Kalsium: serbuk  Potongan Kalsium setelah disiram air  Air suling: tidak suling: timbul berwarna dimasukkan ke dalam cawan porselin gelembung gas, larutan disiram dengan air suling berwarna putih keruh dan diamati apa yang terjadi terdapat endapan putih  Diperiksa Timbul gelembung gas, dengan kertas larutan berwarna putih keruh lakmus biru: lakmus tetap diperiksa dengan kertas lakmus biru; dengan kertas lakmus merah: lakmus Kertas lakmus merah berubah menjadi biru menjadi biru Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawa

Serbuk Mg: putih keabu-abuan  Air suling: tidak Sesendok kecil serbuk Mg berwarna  PP: tidak dimasukkan ke dalam sebuah cawan berwarna porselin yang berisi sedikit air suling 

0,2 gram serbuk seng Larutan tidak berwarna sebuah cawan porselin berisi dimasukkan dalamyang tabung reaksi yang ±0,5sudah gramsedikit Permanganat diisi berturut-tururt air suling kapas kaca

3.

K

Mengetahui caraHidrogen pembuatan gas Hidrogen dan Oksigen

Beberapa potong Kalsiumputih

2.

Dugaan/Reaksi

basah dan kaaps kaca kering dimasukkan dalam tabung reaksikecil Kalium dipanaskan Kloratke di (KclO atas3)nyala bunsen ditutup dengan kapas kering berpipa yag sudah dirangkai Beberapa logam Zn dengan selang serta dihubungkan dimasukkan dalam tabung reaksi dengan wadah Timbul gelembung gas, setinggi cm dari dasar Hasil±0,5 diamasukkan dalam tabung reaksi tabung larutan berwarna ditetesi H2Osamping 4,5% putih dengankeruh hati-hati berpipa 2 ditutup tabung reaksi dengan karet ditambahkan sedikit serbuk batu penutup dipasang selang yang dihubungkan diperiksa dengan Timbul gelembung gas dan akwi (MnO ) lerutannya 2 dengan penampung gelas ukur Larutan berwarna merah indikator dipanaskan diPP atas nyala bunsen larutan menjadi ungu yang diletakkan terbalik dalam I ml + muda sedikit larutan ditutup dengan karet penutup danKI sesekali pada kapas kaca air kehitaman (sumbat) basah amilum ditambahkan HCl 4M secukupnya ditutup karet penutup Kapas dengan kaca basah menjadi dihubungkan tabung dengan gelas ditutup sengan karet tabungnya dimasukkan dalampenutup tabung Terbentuk gelembung gas,reaksi kering, terbentuk gas ukurgas yang diletakkan terbalik Mengidentifikasi adanya Hidrogen larutan ungularutan dibiarkan 10 berwana menit ditambah beberapa tetes  Serbuk seng = dipanaskandi atas nyala diuji dengan nyala api api gas yang Hidrogen peroksida 3% Kimia diuji Anorganik II abu-abu dengan sebilah kayu berpijar diuji dengan nyala api keluar dibiarkan 10 menit Nyala api yang semakin besar dari gas terkumpul diamati dan volume Osemakin , timbul Timbul gelembung gas, Nyala apiyang semakin besar dan Nyala api diuji gas dengan 2terkumpul larutan berwarna ungu Nyala api semakin besar didapat volume O sebilah kayu berpijar besar,gelembung timbul letupan 2

Serbuk Mg setelah ditambah dengan air suling: larutan keruh (+) dan terdapat endapan putih keabuabuan  Setelah dipanaskan dia tas nyala bunsen: timbul gelembung gas dan larutan keruh (+)  Setelah diperiksa dengan indikator PP: larutan berwarna merah muda 

 Setelah tabung reaksi yang berisis kapas kaca basah, kapas kaca kering, serbuk

Reaksi:



Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g) 





Kalsium disiram dengan air suling timbul gelembung gas H2 Larutan bersifat basa

Reaksi: Mg(s) + 2H2O(l)





→ MG(OH)2(aq) + H2(g)  Setelah ditetesi PP= larutan berwarna merah muda, bersifat basa

26





Adan gelem larut menu adan Laru basa ditun peru mera biru Pem dapa deng mere golo deng

Adan gelem menu adan Laru basa Pem dapa deng mere IIA d

Logam mem mem Zn(s) + 2H2O(l) mole → Zn(OH)2(aq) + sehin men H2(g)

Reaksi :



Hidrogen dan Oksigen IX. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan, sifat, dan cara identifikasi gas hidrogen. Prosedur pertama adalah memasukkan beberapa potong kalsium yang berupa serbuk putih kedalam cawan porselin. Kemudian ditambahkan dengan air suling dan diaduk dengan spatula. Setelah potongan kalsium ditambahkan air, timbul gelembung gas, larutan berwarna putih keruh, dan terdapat endapan putih. Pada reaksi tersebut terjadi reaksi

disproporsionasi

karena

Kalsium

merupakan

pereduksi yang lebih kuat daripada Hidrogen. Kalsium memiliki potensial oksidasi +2,87 sedangkan Hidrogen memiliki potensial oksidasi 0. Potensial oksidasi yang lebih besar menyebabkan Kalsium dapat mereduksi Hidrogen untuk berikatan dengan OH- membentuk C(OH)2 dan terbentuk gas H2. Pembuatan gas H2 dapat dilakukan dengan mereaksikan golongan IIA dengan air. Persamaan berikut menunjukkan terbentuknya gas H2: Ca(s) + 2H2O(l)  Ca(OH)2(aq) + H2(g) Kemudian campuran tersebut diuji dengan kertas lakmus. Kertas lakmus biru tetap menjadi biru dan lakmus merah menjadi biru. Ini menunjukkan bahwa larutan Ca(OH)2 bersifat basa. 2. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya Pada percobaan ini, satu sendok spatula serbuk Mg (Magnesium)

yang

berwarna

putih

keabu-abuan

dimasukkan dalam cawan porselin yang berisi sedikit air suling. Setelah dicampurkan, larutan menjadi keruh (+) dan terdapat endapan putih keabu-abuan. Magnesium merupakan logam alkali tanah (golongan IIA) yang sukar larut dalam air. Campuran tersebut kemudian dipanaskan 27 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen diatas nyala bunsen kecil terdapat gelembung-gelembung gas dan larutan menjadi keruh (+). Fungsi pemanasan ini untuk

menambahkan

kelarutan

logam

magnesium

dibuktikan dengan larutan menjadi keruh (+). Reaksi yang terjadi

pada

sebelumnya

percobaan yaitu

ini

terjadi

sama reaksi

dengan

percobaan

disproporsionasi.

Magnesium yang memiliki potensial oksidasi lebih besar daripada potensial oksidasi

Hidogen. Potensial oksidasi

pada Magnesium sebesar +2,73 dan potensial oksidasi pada Hidrogen sebesar 0. Potensial yang lebih besar menyebabkan Magnesium dapat mereduksi Hidrogen untuk berikatan dengan OH- membentuk Mg(OH)2 dan terbentuk gas H2. Persamaan dari reaksi tersebut adalah : Mg(s) + 2H2O(l)  Mg(OH)2(aq) + H2(g) Kemudian larutan diuji dengan ditetesi indikator Phenolptalein (PP). larutan yang mulanya larutan keruh (+) menjadi berwarna merah muda. Hal ini menunjukkan bahwa larutan Mg(OH)2 bersifat basa. 3. Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen Percobaan ini dengan memasukkan 0.02 gram serbuk seng yang berwarna abu-abu dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah terisi kapas kaca basah dan kapas kaca kering. Kemudian ditutup dengan kapas kaca kering. Seperti gambar dibawah ini :

Serbuk seng yang dimasukkan dalam kapas kaca yang berlapis-lapis bertujuan agar menghindari reaksi antara serbuk Seng dengan air karena Zn sangat reaktif. Kapas 28 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen kaca berfungsi sebagai katalis pada pelepasan Hidrogen. Fungsi kapas kaca basah adalah untuk menguapkan air karena Zn sangat reaktif sedangkan

kapas kaca kering

berfungsi untuk menahan uap air yang terbentuk dalam tabung reaksi agar dapat bereaksi sempurna dengan Zn. Lalu selang dimasukkan dalam tabung yang berisi serbuk seng dan kapas dan dihubungkan dalam gelas ukur terbalik 10mL yang berisi air dalam bak. Fungsi selang yang dihubungkan dengan gelas ukur terbalik yang berisi air bertujuan untuk mengetahui volume gas Hidrogen yang terbentuk. Kemudian tabung tersebut dipanaskan hanya pada bagian serbuk Seng dan sesekali pada kapas kaca basahnya.

Pemanasan

tersebut

menyebabkan

reaksi

antara serbuk Zn dengan air yang menguap membentuk hidroksida dan gas H2. Proses penguapan air ini harus dilakukan untuk mengurangi kereaktifan reaksi antara Zn dan air. Gas H2 terbentuk karena logam Seng dapat memecah

atau

memisahkan

molekul

dari

H 2O.

Pembentukan gas H2 dibuktikan dengan persamaan reaksi sebagai berikut: Zn(s) + 2H2O(l)  Zn(OH)2(aq) + H2(g) Kemudian dari pemanasan tersebut, diuji nyala api untuk membuktikan gas yang dihasilkan yaitu gas H 2. Gas yang sudah terkumpul pada diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa gas Hidrogen

bersifat mudah terbakar dapat

dibuktikan dari persamaan sebagai berikut : H2(g) + O2(g)  2H2O(l) Saat gas Hidrogen bereaksi dengan Oksigen berbagai

perbandingan,

gas

Hidrogen

akan

dalam

menyala

bahkan dapat meledak jika disulut nyala api.

29 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen 4. Mengidentifikasi

adanya

gas

Hidrogen

dan

senyawanya Percobaan ini dengan memasukkan serbuk Zn yang berwarna abu-abu kedalam tabung reaksi berpipa samping. Lalu dipasang selang dan dihubungkan dengan penampung gelas ukur yang diletakkan terbalik dalam air. Kemudian ditambahkan HCl yang tidak berwarna dan ditutup dengan karet menyebabkan adanya gas, letupan dan larutan menjadi keruh dengan persamaan berikut : Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g) Gas yang terbentuk dialirkan ke dalam gelas ukur yang berisi air. Gas akan mendorong air dalam gelas ukur, sehingga

gas

akan

memenuhi

gelas

ukur

tesebut.

Pembentukan gas H2 kemudian diuji nyala api. Gas yang terdapat dari reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa gas Hidrogen

bersifat mudah terbakar dapat

dibuktikan dari persamaan sebagai berikut : H2(g) + O2(g)  2H2O(l) 5. Mengetahui sifat senyawanya Percobaan ini dengan memasukkan 1mL KI yang tidak berwarna dengan 3 tetes larutan Amilum tidak berwarna kedalam tabung reaksi. Amilum sendiri berfungsi sebagai

indikator

untuk

menunjukkan

adanya

Iod.

Campuran tersebut tetap menjadi larutan tidak berwarna. Kemudian ditambahkan 2 tetes Hidrogen Peroksida 3% tidak berwarna, larutan yang mulanya tidak berwarna menjadi ungu kehitaman dan timbul gelembung gas sedikit. Hal ini menunjukkan adanya Iod dengan warna ungu pada larutan. Gelembung yang timbul menunjukkan adanya gas H2. Reaksi KI dengan H2O2 menghasilkan gas H2 dan terjadi oksidasi I- menjadi I2. Reaksi yang berlangsung dapat dituliskan sebagai berikut : 30 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen 2KI(aq) + H2O2(aq) → 2KOH(aq) + I2(aq) + H2(g)

6. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen dengan pemanasan di Laboratorium Percobaan ini dengan memasukkan Kalium Klorat (KClO3) yang berupa serbuk putih kedalam tabung reaksi. Kemudian menambahkan serbuk batu kawi (MnO2) yang berwarna hitam dan menghubungkan tabung dengan selang dengan gelas ukur yang diletakkan terbalik yng kemudian ditutup dengan karet (sumbat). Campuran KClO 3 dengan MnO2 berupa serbuk putih dan hitam. MnO2 merupskan katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi saat pemanasan. Lalu campuran dipanaskan di atas nyala api terbentuk gelembung dan warna yang semula serbuk putih dan hitam menjadi serbuk hitam. Dengan adanya katalis MnO2 (batu kawi) dan pemanasan mempercepat terjadinya reaksi yaitu terbentuknya gas Oksigen.

Gelas

ukur 100mL yang semula terisi air penuh menjadi habis tidak sampai 10 menit. Ini menunjukkan bahwa volume O 2 yang dihasilkan lebih dari 100mL dengan reaksi sebagai berikut : 2KClO3(s) + MnO2(s) → KCl(aq) + MnCl2(aq) + 3O2(g) Kemudian gas yang terbentuk diuji coba dengan nyala api. Gas yang terdapat dari reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa terbentuk gas Oksigen yang mudah terbakar. 7. Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen tanpa pemanasan dan mengetahui adanya gas Oksigen Percobaan ini dengan memasukkan 0,5gram Permanganat berupa serbuk hitam kedalam tabung reaksi berpipa

yang

sudah

dirangkai

dengan

selang

serta 31

Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen dihubungkan dengan gelas ukur terbalik yang berisi air. Kemudian ditambahkan 8mL H2O2 4,5% tidak berwarna yang menyebabkan timbul gelembung gas dan larutan berwarna ungu menjadi kehitaman dengan reaksi sebagai berikut : 2MnO2(s) + 5H2O2(aq) + 6H+  Mn2+(aq) + 2H2O(l) + 5O2(g) Gas yang terbentuk adalah gas Oksigen sesuai dengan reaksi diatas. Setelah terjadi reaksi tersebut, gelas ukur yang semulanya penuh dengan air, air berkurang sebanyak 25mL. Volume tersebut adalah volume O 2 yang kemudian duji dengan nyala api. Gas O 2 yang terdapat dari reaksi tersebut diuji nyala dengan kayu dihasilkan nyali api semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa terbentuk gas Oksigen yang mudah terbakar. Berbeda dengan percobaan 6 yang menggunakan pemanasan, percobaan ini tidak menggunkan pemanasan. Volume O2 yang dihasilkan lebih banyak dengan pemanasan daripada dengan tidak adanya pemanasan. Ini disebabkan karena pembuatan gas Oksigen akan

berjalan

lambat

tanpa

adanya

katalis

dan

pemanasan. X. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Gas hidrogen dapat dibuat secara laboratorium dengan mereaksikan logam dengan air dingin, logam dengan air melalui pemanasan, logam uap air, dan logam dengan asam. Seperti berikut: Mereaksikan logam Ca dengan air  Mereaksikan logam Mg dengan air melalui pemanasan.  Mereaksikan logam Zn dengan uap air  Mereaksikan logam Zn dengan HCl  Mereaksikan KI dengan H2O2  Hal ini sesuai dengan tingkat kereaktifan logam yang digunakan. Dan reaksi ini akan membentuk gas hidrogen dan larutan basa. 32 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen 2. Gas hidrogen dapat menimbulkan letupan dan menyebabkan nyala api semakin besar dengan uji coba nyala api 3. Gas oksigen dapat dibuat dengan cara mereaksikan kalium klorat dengan batu kawi pada pemanasan. Batu kawi (MnO2) bertindak sebagai katalis. 4. Gas oksigen dapat dibuat dengan cara mereaksikan permanganat dengan hidrogen peroksida 5. Pengujian gas oksigen dapat dilakukan dengan uji nyala api, nyala api akan membesar jika gas hidrogren atau gas oksigen terbentuk.

XI. Daftar Pustaka Anonim. 2004. Hidrogen. [Serial online]. http://www. belajarkimia.com/. [ 01 November 2014]. House, James. E and House, Kthleen A. 2010. Descriptive Inorganic Chemistry Second Edition. California: Elsevier. Lee, J.D. 1991. Concise Inorganic Chemistry Fourth Edition. London: Chapman and Hall. Saito, Taro. 2009. Oksigen dan Oksida. [Serial online]. http://chem-istry.org/. [ 01 November 2014]. Sugiyarto, Kristian H. 2004. Kimia Anorganik I. Yogyakarta: JICA UNY. Sugiyarto, Kristian H dan Suyanti, Retno D. 2010. Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: Graha Ilmu. Sutrisno.

2008.

Oksigen.

[Serial

online].

http://www.chem-is-

try.org/tabel_periodik/oksigen/. [ 01 November 2014]. Svehla, G. 1985. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik Kualitaif Makro dan Semimikro Edisi Lima Bagian I. Jakarta: PT Kalman Media Pusaka.

33 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Svehla, G. 1985. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik Kualitaif Makro dan Semimikro Edisi Lima Bagian II. Jakarta: PT Kalman Media Pusaka. Tim Penyusun. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik II

Unsur-Unsur

Golongan

Utama.

Surabaya:

FMIPA Kimia.

LAMPIRAN FOTO No. Gambar 1. Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen

Keterangan Kalsium berupa serbuk berwarna putih

Serbuk Ca ditambah air suling = timbul gelembung gas, larutan berwarna putih keruh

34 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Larutan kalsium diperiksa dengan kertas lakmus merah dan biru

Kertas lakmus biru tetap biru dan lakmus merah berubah manjadi biru menunjukkan larutan bersifat basa

2.

Mengetahui cara pembuatan gas Hidrogen dan mengetahui sifat senyawanya

Serbuk Mg berupa serbuk berwarna putih keabuabuan

Air suling ditambahkan 35 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Mg = larutan keruh + dan terdapat endapan putih keabu-abuan

Larutan Mg dipindah ke cawan porselen kemudian dipanaskan di atas nyala bunsen kecil= timbul gelembung gas dan larutan keruh

36 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Larutan kemudian diperiksa dengan indikator PP= larutan berwarna merah muda

3.

Mengidentifikasi adanya gas hidrogen

Serbuk seng berwarna abu-abu ditimbang seberat 0,0255 gram

Disusun : kapas kaca basah, kapas kaca kering: seng: kapas kering

37 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

Dilakukan uji nyala = nyala api semakin besar

4.

Mengidentifikasi adanya gas Hidrogen dan senyawanya

Logam Zn berupa serbuk bewarna abu-abu

Diuji nyala , api semakin membesar

5.

Mengetahui sifat senyawa Hidrogen

38 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Larutan KI dan amilum tidak berwarna

Larutan ditambah H2O2 = larutan berwarna ungu kehitaman timbul sedikit gelembung gas

6.

Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen dengan pemanasan di Laboratorium

39 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

KClO3 berupa serbuk putih

MnO2 berupa serbuk hitam ditimbang seberat 0,5011 gram

\

KClO3 ditambah MnO2 = serbuk putih dan serbuk hitam bercampur

40 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

\ Dihubungkan tabung dengan gelas ukur terbalik

Dipanaskan dengan nyala api

Didapatkan volume

41 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Diakukan uji nyala, nyala api semakin besar

7.

Mengetahui cara pembuatan gas Oksigen (tanpa pemanasan) dan mengetahui adanya gas oksigen

Permanganat berupa serbuk berwarna hitam

Permanganat ditetesi H2O2 = timbul gelembung gas dan larutan berwarna ungu kehitaman

42 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen Didapatkan volume gas

Dilakukan uji nyala = nyaal api semakin besar

43 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

LAMPIRAN JAWABAN PERTANYAAN Jawaban Pertanyaan HIDROGEN 1. Jelaskan apa itu gas letup dan apa kegunaannya? Jawab: Gas letup ini timbul dikarenakan adanya reaksi antara gas H 2 dengan api, yang pada dasarnya gas H 2 ini memang sangat reaktif terhadap api karena bereaksi dengan dengan O 2. Dan pada skala laboratorium letupan ini digunakan untuk mengidentifikasi adanya gas H2 2. Tulislah semua reaksi yang terjadi pada percobaan Hidrogen di atas Jawab: Percobaan 1 : Ca(s) + 2H2O  Ca(OH)2(aq) + H2(g) Percobaan 2 : Mg(s) + 2H2O  Mg(OH)2(aq) + H2(g) Percobaan 3 : Zn(s) + 2H2O  Zn(OH)2 + H2(g) Percobaan 4 : Zn(s) + 2HCl(l)  ZnCl2 + H2(g) Percobaan 5 : 2KI + 3H2O2  2KOH + I2(aq) + 3H2(g) 3. Mengapa hidrogen peroksida harus digunakan dalam larutan encer? Jawab:Hidrogen peroksida adalah cairan yang hampir tak berwarna. Bersifat sangat eksplosif dan berbahaya dalam konsentrasi tinggi. Biasanya hidrogen peroksida digunakan sebagai larutan encer, tetapi larutan dalam air 90% digunakan. OKSIGEN 1. Hitunglah volume gas oksigen bila KClO3 yang tersedia 1 gram! Jawab: Mol KClO3: 1/122,5 = 0,008 mol 2KClO3 + MnO2  2KCl + 3O2 + MnO2 m:

0,008

-

r: s:

0,008 -

0,004 0,004

-

-

0,008 0,012 0,008 0,012

0,004 0,004

V O2 = 0,012 x 22,4 = 0,2688 L = 268,8 mL 44 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen 2. Tulislah rumus struktur Lewis yang menunjukkan sebuah molekul O2 dengan dua elektron valensi yang tidak berpasangan!

Jawab: 3. Terangkan kejadian pada percobaan 1 dan 2! Jawab: Percobaan pertama bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan gas oksigen dengan pemanasan. Yang pertama dilakukan adalah kalium klorat dimasukkan ke dalam tabung reaksi setinggi ±0,5 cm dari dasar tabung. Kemudian ditambahkan sedikit serbuk batu kawi MnO2 lalu ditutup dengan karet penutup sehingga serbuk putih dari KClO3 dan serbuk hitam MnO2 bercampur. Setelah itu dihubungkan tabung dengan gelas ukur yang dialetakkan terbalik dalam wadah berisi air melalui selang. Kemudian tabung diapanskan di atas nyala api dan dibiarkan selama 10 menit. Hasil pemanasan ini adalah timbulnya gelembung gas dan warna larutan menjadi hitam. Dilakukan uji nyala pada gas yang terkumpul dengan sebilah kayu yang membara, hasilnya nyaal api pada ujung kayu semakin besar dan didapatkan volume gas O2 sebanyak 100 ml. Reaksi yang

45 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen terjadi adalah sebagai beriku :2KClO3 + MnO2  2KCl + 3O2 + MnO2. Pada percobaan kedua bertujuan untuk menegtahui cara pembuatan gas oksigen tanpa pemanasan dan mengetahui adanya oksigen. Langkah pertama adalah memasukkan 0,5 gram permanganat ke dalam tabung reaksi berpipa yang sudah dirangkai dengan selang serta dihubungkan dengan wadah. Allau ditetesi dengan H2O2 4,5 % dengan hati-hati. Penambahan H2O2 4,5 % menyebabkan timbul gelembung gas dan larutan berwarna ungu kehitaman. Kemudian tabung ditutup dengan karet penutup dibiarkan selama 10 menit kemudian diuji nyala dengan kayu berpijar dan didapatkan nyala api semakin besar serta volume yang didapat sebanyak 8 ml. 4. Tulislah persamaan reaksi pada percobaan 1 dan 2! Jawab: Persamaan reaksi percobaan I: 2KClO3 + MnO2  2KCl + 3O2 + MnO2 Persamaan reaksi percobaan II:2MnO4- + 5H2O2 + 6H+  2Mn2+ + 8H2O+ 5O2

46 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

47 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

48 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

49 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

50 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

51 Kimia Anorganik II

Hidrogen dan Oksigen

52 Kimia Anorganik II