Reaksi-Reaksi Kimia: Laporan Praktikum Kimia Dasar

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan berjudul “Reaksi-reaksi Kimia”, yang bertujuan untuk mengamati perubahan-perubahan yang terjadi pada suatu reaksi kimia untuk memahami berbagai keadaan yang menunjukkan bahwa telah terjadi suatu reaksi kimia. Telah diketahui bahwa suatu reaksi kimia dikatakan telah atau sedang berlangsung apabila salah satu dari keadaan berikut harus teramati yakni dihasilkan gas, terbentuknya endapan, perubahan suhu, dan perubahan warna. Dengan memanfaatkan anggapan awal ini sebagai hipotesis, maka suatu rangkaian percobaan dapat didesain untuk membuktikan hipotesis ini. Dengan demikian, untuk membuktikan bahwa suatu reaksi menyebabkan terbentuknya endapan, direaksikan 2 mL larutan Pb(NO3) 0,1 M dengan 2 mL larutan K2CrO4 0,1 M dalam tabung reaksi yang kemudian diamati endapan yang terbentuk. Kemudian dilakukan reaksi yang sama dengan mengganti 2 mL larutan K2CrO4 0,1 M dengan 2 mL larutan NaOH 0,1 M, sebagai perbandingan terhadap reaksi yang pertama. Kemudian, untuk membuktikan bahwa suatu reaksi menyebabkan perubahan suhu, direaksikan 2 mL larutan H2SO4 0,1 M dengan 2 mL larutan NaOH 0,1 M. Pada reaksi yang selanjutnya, 2 mL larutan H2SO4 0,1 M ditukar dengan 2 mL larutan HCl 0,1 M untuk membandingkan perubahan suhu yang terjadi antar kedua reaksi. Untuk membuktikan bahwa pada suatu reaksi terjadi perubahan warna, maka direaksikan 2 mL larutan K2CrO4 0,1 M dengan 2 mL larutan HCl 0,1 M. Pada reaksi yang selanjutnya, ditukar 2 mL larutan K2CrO4 0,1 M dengan 2 mL larutan K2CrO7 0,1 M untuk membandingkan perubahan warna yang terjadi. Pada percobaan yang ketiga dalam membuktikan perubahan warna pada suatu reaksi kimia, direaksikan 2 mL larutan NaOH 0,1 M dengan 2 mL larutan HCl 0,1 M dan diamati perubahan warna yang terjadi. Untuk mengamati munculnya gas pada suatu reaksi kimia, secuil logam Zn dimasukkan ke dalam 2 mL larutan HCl 0,1 M, kemudian diamati timbulnya gas pada proses reaksi kimia tersebut. Setelah melakukan serangkaian percobaan di atas, diperoleh suatu kesimpulan bahwa terbentuknya gas, terbentuknya endapan, perubahan warna, serta perubahan suhu memang terjadi pada suatu reaksi kimia, akan tetapi bersifat spesifik terhadap reaksi-reaksi kimia tertentu. Dalam hal ini, keempat hal yang telah disebutkan tidak mesti terjadi pada suatu reaksi kimia yang diamati, namun salah satunya pasti terjadi.

Kata kunci : gas, endapan, suhu, warna, reaksi kimia

BAB 1 : PENDAHULUAN

Latar Belakang

Sebelum memulai pengamatan terhadap suatu peristiwa alam, tentu penentuan objek pengamatan harus dilakukan. Dan apabila suatu pengamatan terfokus kepada suatu peristiwa alam, tentu objek pengamatan tidak terlepas dari seputar sebab-musabab dari peristiwa alam tersebut, ciri-ciri yang mengindikasikan terjadinya peristiwa alam tersebut, hingga efek peristiwa alam tersebut di masa yang akan datang.

Reaksi kimia, adalah suatu peristiwa alam yang paling dasar. Hal tersebut mendasari banyak peristiwa alam lainnya, mulai dari ledakan supernova di ruang angkasa hingga proses kimiawi di otak ketika laporan praktikum ini sedang ditulis. Sebagaimana peristiwa-peristiwa alam yang lain, reaksi kimia, juga mempunyai unsur-unsur seperti sebab-musabab, ciri-ciri, dan efek yang menggambarkan suatu keadaan apakah reaksi kimia telah atau sedang terjadi atau tidak.

Percobaan ini dilakukan untuk menyelidiki apakah fakta-fakta yang ada mengenai reaksi kimia yang penulis pelajari secara teoritis adalah benar atau salah. Dan berdasarkan berbagai informasi yang penulis dapatkan mengenai reaksi kimia, penulis menyimpulkan bahwa : Suatu reaksi kimia terjadi apabila terbentuk endapan, terbentuk gas, terjadi perubahan suhu, dan perubahan warna. Dengan demikian, setelah hipotesis diungkapkan maka tahap selanjutnya adalah menguji hipotesis dengan serangkaian percobaan.

Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini ialah untuk mengamati reaksi kimia yang berlangsung dengan mengobservasi perubahan-perubahannya.

Manfaat Percobaan

Manfaat dari percobaan ini ialah agar para praktikan mengetahui ciri-ciri yang menunjukkan keberlangsungan suatu reaksi kimia. Dalam konteks pengembangan ilmu, percobaan ini sangat bermanfaat bagi para praktikan agar mampu menerapkan ilmu-ilmu mereka mengenai reaksi kimia untuk menciptakan inovasi-inovasi yang bermanfaat bagi kehidupan umat dan bangsa

Photo by Alex Kondratiev on Unsplash

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Reaksi kimia adalah suatu proses alam yang selalu menghasilkan antarubahan senyawa kimia. Senyawa ataupun senyawa-senyawa awal yang terlibat dalam reaksi disebut sebagai reaktan. Reaksi kimia biasanya dikarakterisasikan dengan perubahan kimiawi, dan akan menghasilkan satu atau lebih produk yang biasanya memiliki ciri-ciri yang berbeda dari reaktan. Secara klasik, reaksi kimia melibatkan perubahan yang melibatkan pergerakan elektron dalam pembentukan dan pemutusan ikatan kimia, walaupun pada dasarnya konsep umum reaksi kimia juga dapat diterapkan pada transformasi partikel-partikel elementer seperti pada reaksi nuklir. Reaksi-reaksi kimia yang berbeda digunakan bersama dalam sintesis kimia untuk menghasilkan produk senyawa yang diinginkan. Dalam biokimia, sederet reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim membentuk lintasan metabolisme, di mana sintesis dan dekomposisi yang biasanya tidak mungkin terjadi di dalam sel dilakukan.

Reaksi kimia seperti pembakaran, fermentasi, dan reduksi dari bijih menjadi logam sudah diketahui sejak dahulu kala. Teori-teori awal transformasi dari material-material ini dikembangkan oleh filsuf Yunani Kuno, seperti Teori empat elemen dari Empedocles (495-435 SM) yang menyatakan bahwa substansi apapun itu tersusun dari 4 elemen dasar: api, air, udara, dan bumi. Pada abad pertengahan, transformasi kimia dipelajari oleh para alkemis. Mereka mencoba, misalnya, mengubah timbal menjadi emas, dengan mereaksikan timbal dengan campuran tembaga-timbal dengan sulfur.

Produksi dari senyawa-senyawa kimia yang tidak terdapat secara alami di bumi telah lama dicoba oleh para ilmuwan, seperti sintesis dari asam sulfur dan asam nitrat oleh alkemis Jābir ibn Hayyān (750-803). Proses ini dilakukan dengan cara memanaskan mineral-mineral sulfat dan nitrat, seperti tembaga sulfat, alum dan kalium nitrat. Pada abad ke-17, Johann Rudolph Glauber memproduksi asam klorida dan natrium sulfat dengan mereaksikan asam sulfat dengan natrium klorida. Dengan adanya pengembangan lead chamber process pada tahun 1746 dan proses Leblanc, sehingga memungkinkan adanya produksi asam sulfat dan natrium karbonat dalam jumlah besar, maka reaksi kimia dapat diaplikasikan dalam industri. Teknologi asam sulfat yang semakin maju akhirnya menghasilkan proses kontak pada tahun 1880-an, dan proses Haber dikembangkan pada tahun 1909–1910 untuk sintesis amonia.

Persamaan reaksi digunakan untuk menggambarkan reaksi kimia. Persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan. Antara produk dan reaktan dipisahkan dengan tanda panah (→) yang menunjukkan arah dan tipe reaksi. Ujung dari tanda panah tersebut menunjukkan reaksinya bergerak ke arah mana. Tanda panah ganda (↔), yang mempunyai dua ujung tanda panah yang berbeda arah, digunakan pada reaksi kesetimbangan. Persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri, jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur di sebelah kanan. Penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan A, B, C dan D di diagram skema di bawah) dengan angka kecil (a, b, c dan d) di depannya.

Reaksi elementer adalah reaksi pemecahan paling sederhana dan hasil dari reaksi ini tidak memiliki produk sampingan. Kebanyakan reaksi yang berhasil ditemukan saat ini adalah pengembangan dari reaksi elementer yang munculnya secara secara paralel atau berurutan. Sebuah reaksi elementer biasanya hanya terdiri dari beberapa molekul, biasanya hanya satu atau dua, karena kemungkinannya kecil untuk banyak molekul bergabung bersama.

Reaksi kimia dapat ditentukan oleh hukum-hukum termodinamika. Reaksi dapat terjadi dengan sendirinya apabila senyawa tersebut eksergonik atau melepaskan energi. Energi bebas yang dihasilkan reaksi ini terdiri dari 2 besaran termodinamika yaitu entalpi dan entropi.

Reaksi eksotermik terjadi apabila ΔH bernilai negatif dan energi dilepaskan. Contoh reaksi eksotermik adalah presipitasi dan kristalisasi, dimana sebuah padatan terbentuk dari gas atau cairan. Kebalikannya, dalam reaksi endotermik, panas diambil dari lingkungan. Hal ini dapat dilakukan dengan meningkatkan entropi sistem. Karena kenaikan entropi berbanding lurus dengan suhunya, maka kebanyakan reaksi endotermik dilakukan pada suhu tinggi. Kebalikannya, kebanyakan reaksi eksotermik dilakukan pada suhu yang rendah. Perubahan temperatur kadang-kadang dapat mengubah arah reaksi, seperti contohnya pada reaksi Boudouard:

CO2­ + C ↔ 2CO ; ΔH = 172,45 kJ.mol-1

Reaksi antara karbon dioksida dan karbon untuk membentuk karbon monoksida ini merupakan reaksi endotermik dengan suhu di atas 800 °C dan menjadi reaksi eksotermik jika suhunya dibawah suhu ini.

Reaksi juga dapat diketahui dengan energi dalam yang menyebabkan perubahan pada entropi, volume, dan potensial kimia. Reaksi redoks dapat dipahami sebagai transfer elektron dari salah satu senyawa (disebut reduktor) ke senyawa lainnya (disebut oksidator). Dalam proses ini, senyawa yang satu akan teroksidasi dan senyawa lainnya akan tereduksi, oleh karena itu disebut redoks. Oksidasi sendiri dimengerti sebagai kenaikan bilangan oksidasi, dan reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer dari elektron ini akan selalu mengubah bilangan oksidasinya, tapi banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai reaksi redoks walaupun sebenarnya tidak ada elektron yang berpindah (seperti yang melibatkan ikatan kovalen).

Reaksi asam-basa adalah reaksi yang mendonorkan proton dari sebuah molekul asam ke molekul basa. Disini, asam berperan sebagai donor proton dan basa berperan sebagai akseptor proton. Contoh reaksinya adalah seperti dibawah ini :

HA + B ↔ A- + HB+

Hasil dari transfer proton ini adalah asam konjugasi dan basa konjugasi. Reaksi kesetimbangan (bolak-balik) juga ada, dan karena itu asam/basa dan asam/basa konjugasinya selalu dalam kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan ini ditandai dengan adanya konstanta diasosiasi asam dan basa (Ka dan Kb) dari setiap substansinya. Sebuah reaksi yang khusus dari reaksi asam-basa adalah netralisasi dimana asam dan basa dalam jumlah yang sama akan membentuk garam yang sifatnya netral.

Presipitasi adalah proses reaksi terbentuknya padatan (endapan) di dalam sebuah larutan sebagai hasil dari reaksi kimia. Presipitasi ini biasanya terbentuk ketika konsentrasi ion yang larut telah mencapai batas kelarutan dan hasilnya adalah membentuk garam. Reaksi ini dapat dipercepat dengan menambahkan agen presipitasi atau mengurangi pelarutnya. Reaksi presipitasi yang cepat akan menghasilkan residu mikrokristalin dan proses yang lambat akan menghasilkan kristal tunggal. Kristal tunggal juga dapat diperoleh dari rekristalisasi dari garam mikrokristalin.

Reaksi dapat terjadi di antara dua benda padat. Meski begitu, karena tingkat difusi pada zat padat sangat rendah, maka reaksi kimia yang berlangsung terjadi sangat lambat. Reaksi dapat dipercepat dengan cara meningkatkan suhu sehingga akan memecah reaktan, sehingga luas permukaan kontak menjadi lebih besar.

Dalam reaksi fotokimia, atom dan molekul akan menyerap energi (foton) dari cahaya dan mengubahnya ke eksitasi. Atom dan molekul ini lalu dapat melepaskan energi dengan memecahkan ikatan kimia, maka menghasilkan radikal. Reaksi ang termasuk ke dalam reaksi fotokimia di antaranya reaksi hidrogen-oksigen, polimerisasi radikal, reaksi berantai dan reaksi penataan ulang.

Pada katalisis, reaksinya tidak berlangsung secara spontan, tapi melalui substansi ketiga yang disebut dengan katalis. Tidak seperti reagen lainnya yang ikut dalam reaksi kimia, katalis tidak ikut serta dalam reaksi itu sendiri, tapi dapat menghambat, mematikan, atau menghancurkan melalui proses sekunder. Katalis dapat digunakan pada fase yang berbeda (katalis heterogen) maupun pada fase yang sama (katalis homogen) sebagai reaktan. Fungsi katalis hanyalah mempercepat reaksi  sedangkan zat kimia yang memperlambat reaksi disebut dengan inhibitor. Substansi yang meningkatkan aktivitas katalis disebut promoter, dan substansi yang mematikan katalis disebut racun katalis. Sebuah reaksi kimia yang semestinya tidak bisa berlangsung karena energi aktivasinya terlalu tinggi, bisa menjadi berlangsung karena kehadiran katalis ini.

Reaksi biokimia pada umumnya dikendalikan oleh enzim. Protein-protein ini hanya dapat mengkatalis satu jenis reaksi yang spesifik, sehingga reaksinya benar-benar dapat dikontrol. Reaksi ini berlangsung pada sisi aktif dari substrat. Reaksi katalisasi enzim ini bergantung pada banyak hal, di antaranya adalah bentuk enzimnya, jenis ikatannya, interaksi elektrostatik, pemberian dan penerimaan proton (pada reaksi asam/basa), dan lainnya.

Reaksi kimia sangat sering digunakan oleh para ahli teknik kimia untuk mensintesis senyawa baru dari sumber daya alam mentah di alam, seperti minyak bumi dan bijih-bijih mineral. Merupakan suatu hal yang penting untuk membuat reaksi yang seefisien mungkin, memaksimalkan hasil yang bisa diperoleh dan meminimalkan reagen yang dipakai, energi masuk dan energi keluar. Katalis biasanya digunakan untuk mengurangi energi aktivasi sehingga meningkatkan laju reaksinya.