Bab 1 Reaksi Kimia

Kimia Anorganik FisikKimia Anorganik Fisik

Ella Kusumastuti, S.Si., M.Si.Ella Kusumastuti, S.Si., M.Si.

Jurusan KimiaJurusan Kimia

FMIPA UNNESFMIPA UNNES

Bab 1 :Bab 1 :Prinsip-prinsip Reaksi KimiaPrinsip-prinsip Reaksi Kimia

1. Pengertian Reaksi Kimia

2. Macam/ Jenis Reaksi Kimia

3. Syarat Reaksi Kimia dapat Berlangsung (Pendekatan Termodinamis dan Kinetis)

4. Kespontanan Reaksi dan Entropi

Reaksi KimiaReaksi Kimia

• Reaksi Kimia = perubahan materi menjadi produk baru, melibatkan penataulangan dan pertukaran atom-atom untuk mengasilkan molekul-molekul baru

Is boiling watera chemical change?

Why ??

Macam reaksi kimiaMacam reaksi kimia

Berdasarkan proses yang terjadi :

Reaksi PengendapanReaksi Pengendapan

Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) 2 KNO3(aq) + PbI2(s)


Reaksi PengendapanReaksi Pengendapan

Reaksi Asam BasaReaksi Asam Basa

• acid + base salt + water

• 2 HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) Ca(NO3)2(aq) + 2 H2O(l)

Reaksi pembebasan gasReaksi pembebasan gas

K2S(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + H2S(g)

K2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + H2SO3(aq)

H2SO3 H2O(l) + SO2(g)

Reactant

Type

Reacting

With

Ion Exchange

Product

Decompose?

Gas

Formed

Example

metalnS,

metal HS

acid H2S no H2S K2S(aq) + 2HCl(aq)

2KCl(aq) + H2S(g)

metalnCO3,

metal HCO3

acid H2CO3 yes CO2 K2CO3(aq) + 2HCl(aq)

2KCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)

metalnSO3

metal HSO3

acid H2SO3 yes SO2 K2SO3(aq) + 2HCl(aq)

2KCl(aq) + SO2(g) + H2O(l)

(NH4)nanion base NH4OH yes NH3 KOH(aq) + NH4Cl(aq)

KCl(aq) + NH3(g) + H2O(l)

Senyawa yang terlibat dalam reaksi pembentukan gas :

Reaksi RedOksReaksi RedOks

2 Na(s) + Cl2(g) NaCl(s)

CuCl + FeCl3 FeCl2 + CuCl2SnCl2 + F2 SnCl2F2

Mg + Cl2 MgCl2

Reaksi PembakaranReaksi Pembakaran

The Combustion of The Combustion of MethaneMethane

CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)

H

HC

H

HOO+

O

O

C + OH H

Reactant Combustion Product

contains C CO2(g)

contains H H2O(g)

contains S SO2(g)

contains N NO(g) or NO2(g)

contains metal M2On(s)

Memprediksi produk reaksi pembakaran

Type of Reaction General Equation

Synthesis A + B AB

Decomposition AB A + B

Displacement A + BC AC + B

Double Displacement AB + CD AD + CB

Macam reaksi berdasarkan penyusunan atom-atom produknya :

SynthesisSynthesis

• Reaksi kombinasi

• Satu produk

2 CO + O2 2 CO2

2 Mg + O2 2 MgOHgI2 + 2 KI K2HgI4

DekomposisiDekomposisi

• Molekul besar (reaktan) terpecah menjadi molekul-molekul produk yang lebih kecil

• Satu reaktan menghasilkan dua atau lebih produk

2h

3

2

223

O 3 O 2

O Hg 2 HgO 2

Cl FeCl 2 FeCl 2

)(

)()()(

g(l)(s)

gls elec

Single DisplacementSingle Displacement

X Y + A X + AY

Zn(s) + 2 HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)

Fe2O3(s) + Al(s) Fe(s) + Al2O3(s)

2 Na(s) + 2 H2O(aq) 2 NaOH(aq) + H2(g)

22 ZnCl Cu(s) (aq)CuCl Zn(s)

Double DisplacementDouble Displacement

• X Y (aq) + AB (aq) XB + AY


2 HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq)

Ca(NO3)2(aq) + 2 H2O(l)

Evidence of Chemical ReactionsEvidence of Chemical Reactions

• look for evidence of a new substance

• visual clues– color change – precipitate formation

• solid that forms when liquid solutions are mixed

– gas bubbles – large energy changes

• container becomes very hot or cold• emission of light

• other clues– new odor – whooshing sound from a tube

evidence of a new substance




Apakah fakta-fakta tersebut menjamin Apakah fakta-fakta tersebut menjamin berlangsungnya reaksi kimia????berlangsungnya reaksi kimia????

Digunakan pendekatan :

Aspek Termodinamis

Aspek Kinetis

Pendekatan TermodinamisPendekatan Termodinamis

Dasar : Keadaan awal dan akhir tidak sama

Struktur dan sifat dari reaktan dan produk

Besaran Fisik :

T, P, E, H, G, S, K

Besaran Termodinamis

Syarat reaksi dapat berlangsung

- Kualitatif (produk lebih stabil dari reaktan)

- Kuantitatif (G reaksi < 0 atau negatif)

G ditentukan oleh sifat alamiah reaktan dan produk, yang ditentukan :

E, H, dan S

G = H – T. SMerancang apakah reaksi dapat berlangsung?

Memprediksi : Reaksi dalam fasa larutan??

Reaksi dengan pemanasan??

Energy [ ] (keadaan teraktivasi)

[ ] (keadaan teraktivasi)

-Tidak stabil

-Tidak dapat diukur/ ditentukan

Senyawa Imajiner/ abstrak

Kestabilan :

Reaktan, produk dan keadaan teraktivasi???

Energy [ ] (keadaan teraktivasi)

Pendekatan KinetisPendekatan KinetisDasar : jalannya/ berlangsungnya proses

Keberhasilan mengisolasi/ mengidentifikasi adanya senyawa madya (senyawa antara) sebelum terbentuknya produk

Senyawa madya : terukur, tertentu dan terdeteksi

Kestabilan produk > reaktan > senyawa madya > kompleks teraktivasi

Reaksi KinetikReaksi Kinetik

A GTahap :

A B K1

B C K2

C DK3

D EK4

E F K5

F G K6

A

B

C

D

E

F

G

Koordinar reaksi

Energi bebasKompleks teraktivasi = ??

Senyawa madya = ??

Dalam pendekatan kinetis :

Tahapan reaksi tergantung pada jumlah madya yang terbentuk

Keberhasilan pendekatan kinetis tergantung dari fakta-fakta eksperimental dalam isolasi, identifikasi dan karakterisasi senyawa madya

Reaksi yang dapat / berhasil dikaji mekanismenya (tahap-tahap reaksinya) disebut reaksi lambat

Besaran kinetis :

r (laju reaksi),

k (tetapan laju),

t (waktu reaksi),

t1/2 (waktu paruh)

waktu hidup madya

Kesimpulan pendekatan keduanya:Kesimpulan pendekatan keduanya:

• Secara termodinamis, reaksi disusun atas besaran termodinamis yang dimiliki oleh senyawa sebelum dan sesudah reaksi

• Secara kinetis, reaksi disusun atas besaran kinetis yang juga di tentukan oleh besaran-besaran termodinamis yang dimiliki oleh senyawa sebelum dan sesudah reaksi

• Antara besaran kinetis dan termodinamis keduanya tidak selalu berbanding lurus

Senyawa Kompleks Tetapan Kesetimbangan Pembentukan Kompleks (K)

Laju Pertukaran Air

[Ni(CN)4]2- 1030 Sangat cepat

[Hg(CN)4]2- 1042 Sangat cepat

Fe(CN)6]4- 1037 Sangat lambat

Pt(CN)4]2- 1040 t1/2= 1 menit

Tetapan pembentukan dan laju pertukaran dari beberapa senyawa logam kompleks cyano

Secara kinetis, laju reaksi sebagai fungsi Secara kinetis, laju reaksi sebagai fungsi konsentrasi digunakan untuk mengkaji konsentrasi digunakan untuk mengkaji

mekanismenyamekanismenya

Kinetis Termodinamis

Labil (laju reaksi cepat/ mudah bereaksi)

Tidak stabil / reaktif (K kecil, mudah bereaksi

Lembam (laju reaksi lambat/ sukar bereaksi/

inert)

Stabil (K besar, tidak mudah bereaksi)

Why do chemical raection Why do chemical raection occur?occur?

• Please resume : Sanderson, R.T., 1964, Principles of Chemical Reaction, Journal of Chemical Education.

AdditionalAdditional

Solubility TableSolubility Table

Solubilities Not on the Table!Solubilities Not on the Table!

• Gases only slightly dissolve in water• Strong acids and bases dissolve in water

– Hydrochloric, Hydrobromic, Hydroiodic, Nitric, Sulfuric, Perchloric Acids

– Group I hydroxides (should be on your chart anyway)

• Water slightly dissolves in water! (H+ and OH-)• For the homework… SrSO4 is insoluble; BeI2

and the products are soluble• There are other tables and rules that cover more

compounds than your table!

Total Ionic EquationsTotal Ionic Equations

Molecular Equation:

K2CrO4 + Pb(NO3)2 PbCrO4 + 2 KNO3

Soluble Soluble Insoluble Soluble

Total Ionic Equation:

2 K+ + CrO4 -2 + Pb+2 + 2 NO3-

PbCrO4 (s) + 2 K+ + 2 NO3-

Net Ionic EquationsNet Ionic Equations

• These are the same as total ionic equations, but you should cancel out ions that appear on BOTH sides of the equation

Total Ionic Equation:

2 K+ + CrO4 -2 + Pb+2 + 2 NO3-

PbCrO4 (s) + 2 K+ + 2 NO3-

Net Ionic Equation:

CrO4 -2 + Pb+2 PbCrO4 (s)

Compounds Containing the following Ions are Generally Insoluble

Exceptions

(when combined with ions on the left the compound is soluble or slightly soluble)

OH– Li+, Na+, K+, NH4+,

Ca2+, Sr2+, Ba2+

S2– Li+, Na+, K+, NH4+,

Ca2+, Sr2+, Ba2+

CO32–, PO4

3– Li+, Na+, K+, NH4+

Solubility RulesSolubility RulesCompounds that are Generally InsolubleCompounds that are Generally Insoluble

Using the Solubility Rules to Predict an Using the Solubility Rules to Predict an Ionic Compound’s Solubility in WaterIonic Compound’s Solubility in Water

• first check the cation, if it is Li+, Na+, K+, or NH4+ then

the compound will be soluble in water– regardless of the anion!

• if the cation is not Li+, Na+, K+, or NH4+ then follow the

rule for the anion• if a rule says the compounds are mostly soluble, then

the exceptions are insoluble• but if a rule says the compounds are mostly

insoluble, then the exceptions are soluble– note: slightly soluble insoluble

Determine if Each of the Following is Determine if Each of the Following is Soluble in WaterSoluble in Water

• KOH• AgBr

• CaCl2• Pb(NO3)2

• PbSO4

Determine if Each of the Determine if Each of the Following is Soluble in WaterFollowing is Soluble in Water

• KOHSoluble, because the cation is K+

• AgBrInsoluble, even though most compounds with Br- are soluble, this is an exception

• CaCl2 Soluble, most compounds with Cl- are soluble

• Pb(NO3)2 Soluble, because the anion is NO3-

• PbSO4 Insoluble, even though most compounds with SO4

2- are soluble, this is an exception

Bab 1 Reaksi Kimia

Documents