Perubahan Kimia

a. Reaksi Kimia dan Ciri-ciri Terjadinya Reaksi Kimia

Anda tentunya bertanya, mengapa perubahan kimia disebut juga reaksi kimia. Kembang api dapat meluncur ke arah langit dan menimbulkan warna-warni yang indah akibat dari pembakaran campuran zat-zat pada bahannya. Kembang api juga memiliki bentuk yang bervariasi.

Kembang Api berwarna-warni karena pembakaran campuran senyawa pembentuknya

Pembakaran menyebabkan terjadinya perubahan kimia yang disebut juga reaksi kimia atau reaksi saja.

Coba amati Gambar. Pada saat kapur tulis atau pualam dengan rumus CaCO3 dimasukkan ke dalam larutan asam klorida ternyata timbul gelembung- gelembung gas, setelah diuji ternyata gas tersebut adalah gas kabon dioksida. Dari mana gas tersebut timbul? Tentunya akibat dari reaksi antara CaCO3 dengan HCl.

 

Reaksi kapur tulis dengan HCl

Reaksi kimia adalah suatu reaksi antar zat kimia. Zat kimia dapat berupa unsur, senyawa, dan campuran. Terjadinya reaksi kimia berkaitan dengan pembentukan dan pemutusan ikatan kimia. 

Pada uraian tentang reaksi kimia ini, Anda akan menemukan istilah unsur, senyawa, dan campuran. Untuk mengingat apa yang dimaksud dengan unsur, senyawa, dan campuran silakan pelajari uraian berikut.

Materi dikelompokkan menjadi campuran dan zat tunggal. Campuran adalah gabungan dari dua atau lebih zat murni di mana masing-masing zat memiliki komposisi dan sifatnya sendiri. Pada perubahan kimia atau reaksi kimia akan lebih banyak melibatkan unsur dan senyawa. Unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan perubahan kimia, sedangkan senyawa adalah zat yang dapat diuraikan dengan cara kimia menjadi zat yang lebih sederhana. Komposisi zatnya selalu dalam rasio yang sama dengan massa. 

Pengelompokkan materi ini dapat dilihat pada Gambar.

Klasifikasi Materi

Untuk membedakan terjadinya campuran dan senyawa, perhatikan perbedaan campuran dan senyawa antara besi dan belerang yang tertera pada Gambar.

(a) Campuran dari besi dan belerang, (b) senyawa hasil reaksi besi dann belerang 

Perubahan warna atau timbulnya gas merupakan ciri-ciri atau gejala terjadinya reaksi kimia. Apakah ada gejala lainnya yang menunjukkan terjadinya reaksi kimia?

Anda tentu sering menemukan benda-benda atau bahan-bahan makanan atau minuman yang mengalami perubahan, seperti buah membusuk, besi berkarat, atau susu menjadi basi. Ciri-ciri pada perubahan tersebut tentunya berdeda pada perubahan warna atau timbul bau. Apakah zat yang dihasilkan dapat diubah kembali menjadai zat semula?

Ciri-ciri atau gejala yang menyertai reaksi kimia akan diuraikan sebagai berikut.

1) Terjadinya perubahan suhu

Pernahkan Anda mencampurkan bongkahan batu gamping atau kapur tohor ke dalam air? Dalam beberapa saat akan muncul gelembung-gelembung gas dan air seperti mendidih, serta campuran terasa panas. Pencampuran antara kapur tohor dengan air menghasilkan reaksi yang menghasilkan energi dalam bentuk panas. Reaksi ini disebut reaksi eksoterm. Ada pula reaksi yang menyerap energi 

Contoh reaksi kimia yang menghasilkan panas: Kapur tohor (CaO) dengan air

2CaO (s) + 2H2O (aq) --------- 2 Ca(OH)2(aq)

Logam magnesium dengan asam klorida

Mg (s) + HCl (aq) ----------MgCl2(aq) + H2 (g) Contoh reaksi kimia yang menyerap panas. Barium hidroksida dengan ammonium klorida

Ba(OH)2. 8 H2O(s) + NH4Cl(s)----------  BaCl2. 5H2O(aq) + NH3(g) + H2O(l )

2) Terjadinya Endapan

Pernahkan Anda mencampurkan dua macam larutan dan muncul zat padat kemudian turun ke bagian bawah cairan? Zat padat tersebut disebut endapan. Sebagai contoh perhatikan Gambar.

Reaksi antara PbI2 dan KI

Larutan kalium iodida (KI) yang tidak berwarna jika dituangkan ke dalam larutan timbal(II)nitrat, Pb(NO3)2 yang juga tidak berwarna, akan menghasilkan zat yang berwujud padat berwarna kuning dan mengendap perlahan-lahan pada dasar gelas kimia. Zat apa yang berwarna kuning tersebut?

Berdasarkan pengamatan secara mikroskopis, dapat dilihat larutan KI terdiri dari ion K+ dan I-. Larutan - 2+ Pb(NO3)2 terdiri dari ion Pb2+ dengan NO3 . Pada saat direaksikan, ion Pb akan berikatan dengan ion I- membentuk timbal iodide, PbI2 yang berwujud padat, berwarna kuning, dan sukar larut dalam air sehingga mengendap.

Persamaan reaksi:

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

Reaksi-reaksi pengendapan banyak manfaatnya di berbagai bidang. Salah satu yang penting adalah mengendapkan zat pencemar berupa zat kimia berbahaya dari limbah pabrik. Setelah bahan pencerar itu mengendap, air limbah yang sudah bebas pencemaran dapat dialirkan ke sungai. 

Contoh lain reaksi yang menghasilkan endapan adalah reaksi antara larutan natrium hidroksida dengan tembaga(II)sulfat.

Larutan natrium hidroksida tidak berwarna, sementara larutan tembaga(II)sulfat berwarna biru muda. Apa yang terjadi jika kedua larutan ini dicampurkan?

Untuk lebih jelasnya, silakan Anda buka video pada YouTube tentang reaksi antara larutan natrium hidroksida dengan tembaga(II)sulfat atau perhatikan Gambar 3.29.

Reaksi NaOH dengan CuSO4

Jika Anda mengamati percobaan pada Gambar 3.29 di YouTube, akan terlihat jika larutan natrium hidroksida dituangkan pada larutan tembaga(II)sulfat, ternyata menghasilkan endapan biru tua. Timbulnya endapan ini menunjukkan pada pencampuran ini terjadi reaksi kimia.

3) Terjadinya Gas

Apa yang terjadi jika kita memasukan telur ke dalam cuka? Pernahkah Anda mencobanya? Kalau telur atau cangkangnya dimasukkan ke dalam larutan cuka ternyata timbul gelembung- gelembung gas. Mengapa timbul gelembung gas? Cangkang telur mengandung kalsium karbonat yang dikenal dengan nama pualam.

Coba perhatikan persamaan reaksinya.

CaCO3 (s) + CH3COOH(aq) ------------ Ca(CH3COO)2 (aq) + H2O(l ) + CO2 (g)

Pada pencampuran ini terjadi reaksi kimia di mana senyawa kalsium karbonat pada cangkang telur bereaksi dengan asam cuka yang menghasilkan gas karbon dioksida. Banyak reaksi yang menghasilkan gas dan dapat diamati dari munculnya gelembung udara di sekitar reaktan. Timbulnya bau gas atau jika gas ditampung misal dengan balon, maka balon akan menggelembung. Secara mudah, beberapa gas yang timbul dari suatu percobaan dapat didentifikasi dengan cara seperti yang tertera pada tabel.

Cara mengidentifikasi gas oksigen, karbon dioksida, dan gas hidrogen yaitu menggunakan api dan bara api. Percobaan dapat dilakukan di dalam tabung rekasi yang mulutnya dapat tertutup ibu jari. Pada saat terasa ada gas menekan cukup kuat pada ibu jari, maka saatnya gas diuji. 

Cara Mengidentifikasi Gas

Gas hidrogen dengan nyala api akan menimbulkan letupan. Gas oksigen akan menyalakan bara api, sedangkan gas karbon dioksida akan memadamkan api.

Contoh reaksi yang menghasilkan gas

Mg(s) + HCl (aq) ---------- MgCl2 (aq) + H2(g)

NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) --------- CH3COONa(aq)+ CO2(g)+ H2O(l) 

CaCO3(s) + 2HCl(aq) ---------- CaCl2 (aq) + H2O(l) + CO2 (g)

4). Terjadinya Perubahan Warna

Pernahkah Anda menemukan air sumur yang mula-mula jernih berubah warnanya menjadi coklat, atau besi yang mula-mula hitam menjadi berwarna coklat? Apakah perubahan ini termasuk perubahan kimia?

Perkaratan pada Besi

Perkaratan dapat terjadi pada besi yang dibiarkan di udara dan terkena hujan. Karat besi berwarna coklat dan bersifat rapuh.

Perubahan warna merupakan ciri terjadinya perubahan kimia atau reaksi kimia. Persamaan reaksi perkaratan

4Fe(OH)2(s) + O2(aq) --------- 2Fe2O3.H2O(s) + 2H2O(l)

Contoh reaksi yang menghasilkan perubahan warna biasanya dapat diamati melalui percobaan di laboratorium adalah :

2K2CrO4(aq) + 2HCl(aq) -------- 2K2CrO7(aq) + KCl(aq) + H2O(l)

kuning          tidak berwarna                 jingga             tidak berwarna

Reaksi asam klorida dengan kalium kromat yang berwarna kuning akan menghasilkan kalium bikromat yang berwarna jingga.

Larutan K2CrO4 dan K2CrO7

Pernahkan Anda menemukan pada saat memotong buah seperti apel atau pisang kemudian dibiarkan terbuka akan warnanya menjadi coklat? Apakah terkadi reaksi kimia?

Terjadinya suatu reaksi dapat dikenali dari ciri-ciri yang timbul pada saat dua zat direaksikan yaitu timbulnya perubahan warna, terbentuknya endapan, terbentuknya gas, dan perubahan suhu, juga dari sifat zat-zat yang dihasilkan.

b. Faktor-faktor yang Mengakibatkan Reaksi Kimia

Pernahkan Anda menggunakan arang? Dari apa bahan arang dan bagaimana pembuatannya? Arang dapat berupa arang kayu atau arang tempurung. Arang dibuat melalui pembakaran. Apakah sifat kayu dengan arang sama? Berikut ini uraian tentang faktor-faktor yang mengakibatkan reaski kimia yaitu pemanasan, pembakaran, cahaya matahari, dan arus listrik.

1) Reaksi Kimia Akibat Pemanasan dan Pembakaran

Pada saat gula pasir dipanaskan terus menerus, gula berubah menjadi coklat dan akhirnya menjadi hitam. Zat yang dihasilkan adalah karbon. Akibat pemanasan, suatu zat dapat berubah melalui persenyawaan atau penguraian. Pemanasan yang dimaksud adalah pemanasan bahan-bahan yang direaksikan di dalam suatu wadah, misalnya tabung reaksi atau cawan.

Salah satu contoh pemanasan yang mengakibatkan persenyawaan adalah pemanasan besi dengan belerang membentuk besi sulfida seperti yang tertera pada Gambar 3.32. 

Pemanasan besi dan belerang

Pemanasan besi yang berwarna hitam dengan belerang yang berwarna kuning menghasilkan senyawa besi sulfida yang berwarna hitam dengan reaksi sebagai berikut.

Fe (s) + S (s)---------  FeS (s) 

Besi sulfida (FeS) tidak lagi memiliki sifat besi dan belerang.

Pemanasan dapat pula mengakibatkan suatu zat terurai, contohnya pemanasan batu pualam atau kalsium karbonat menghasilkan kalsium oksida dan karbon dioksida.

CaCO3(s) ----------  CaO(s) + CO2(g)

kalsium karbonat kalsium oksida karbonmonoksida

Pemanasan langsung atau pembakaran menyebabkan bahan yang dibakar berubah secara kimia. Contoh lain dalam kehidupan sehari-hari misalnya pembakaran sampah, kayu bakar, dan saat menyalakan lilin.

Pada saat membakar sampah dan kayu, tampilan hasil pembakaran umumnya seperti apa?

2). Reaksi Kimia Akibat Cahaya

Fotosintesis merupakan satu contoh reaksi kimia yang terjadi dengan bantuan cahaya, baik cahaya matahari maupun cahaya lampu. Reaksi yang terjadi pada fotosintesis adalah air dan karbon dioksida di dalam tumbuhan hijau bereaksi menghasilkan glukosa dan gas oksigen.

Fotosintesis

                        Sinar Matahari

6CO2 + 6H2O ---------------- C6H12O6 + 6O2

                             Klorofil 

3). Reaksi kimia akibat arus listrik

Elektrolisis air 

Air akan terurai menjadi gas oksigen dan gas hidrogen jika dialiri arus listrik di dalam alat elektolisis. Proses ini disebut elektrolisis. Reaksi kimia yang melalui elektrolsis dalam kehidupan sehari-hari misalnya penyepuhan perhiasan dari tembaga oleh emas. Proses ini dinamakan pelapisan logam atau elektroplating.

Elektrolisis dilakukan pula dalam proses pemurnian logam di industri logam seperti aluminium. 

c. Jenis-jenis Reaksi Kimia

Pada uraian berikut akan disajikan dua macam jenis reaksi yaitu reaksi oksidasi dan reaksi asam basa

1) Reaksi Oksidasi

Apa yang dapat diamati pada sumbu lilin saat menyalakan lilin? Apa pula yang dapat diamati jika Anda membakar kertas? Apakahhasil pembakaran sumbu lilin dan kertas menimbulkan zat yang berwarna hitam? Zat yang berwarna hitam hasil pembakaran yang umum disebut jelaga adalah karbon.

Pernahkah Anda melakukan percobaan lilin dinyalakan di atas piring yang berisi air, kemudian ditutup dengan gelas? Pada percobaan tersebut dalam beberapa saat lilin akan mati dan air naik sekitar 1/5 bagian dari ruangan pada gelas di atas permukaan air. Mengapa 1/5 bagian? Gas yang banyaknya 1/5 bagian dari udara adalah gas oksigen.

Sumbu pada lilin

Gas oksigen yang tepatnya sekitar 21% habis digunakan dalam proses pembakaran. Oleh karena itu, setelah oksigen habis, lilin akan mati. Hal ini membuktikan bahwa proses pembakaran memerlukan oksigen. Pembakaran yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia melibatkan gas oksigen dan dikenal sebagai reaksi oksidasi.

Contoh reaksi oksidasi

Magnesium terbakar dalam oksigen sesuai dengan persamaan reaksi

2 Mg(s) + O2(g) ------- 2 MgO(s)

Magnesium berikatan dengan oksigen, maka magnesium mengalami oksidasi

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

Dalam kehidupan sehari-hari, contoh perubahan kimia yang reaksinya termasuk reaksi oksidasi adalah pembakaran, misal pembakaran bahan bakar gas, perkaratan besi, kosrosi pada logam dan pembusukan buah-buahan. 

2) Reaksi Asam Basa

Jika seseorang merasakan kelebihan asam pada lambung atau sakit maag, biasanya diobati dengan memakan antasid.

Reaksi apa yang terjadi pada lambung sehingga dapat meredakan gejala sakit maag? Lambung sebenarnya mengandung asam klorida dengan pH sekitar 2. Antasid umumnya mengandung basa lemah, misalnya magnesium hidroksida dan aluminium hidroksida. Di dalam lambung akan terjadi reaksi antara larutan asam dengan larutan basa yang dikenal dengan reaksi asam basa.

Antacid mengandung senyawa aluminium dan magnesium

Coba amati persamaan reaksi antara larutan asam klorida dengan natrium hidroksida.

HCl (aq) + NaOH (aq) -------------- NaCl (aq) + H2O(l )

asam             basa                                 garam         air

Reaksi ini persamaaan ioniknya dapat ditulis sebgai berikut.

H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) ----------- Na+(aq) + Cl-(aq)+ H2O(l ) 

Dari reaksi tersebut, maka reaksi totalnya adalah

H+ (aq) + OH- (aq) ----------- H2O (l )

Jadi, reaksi penetralan yang terjadi adalah reaksi antara ion H+ dengan ion OH- yang menghasilkan air atau H2 . Jika reaksi di atas dimulai dengan jumlah mol asam dan basa yang sama. Maka, pada akhir reaksi akan dihasilkan garam dan tidak ada asam ataupun basa yang tersisa. Ini merupakan ciri dari reaksi penetralan asam-basa.

Pengapuran tanah yang bersifat asam

Di bidang pertanian, banyak tanaman yang tumbuh baik pada tanah yang bersifat basa, misalnya kacang tanah tumbuh baik pada pH 7-8. Kadang tanah memiliki pH lebih rendah dari pada pH yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Biasanya tanah pertanian ada yang diberi kapur yang bersifat basa untuk meningkatkan pHnya.

Jika senyawa asam dicampurkan dengan basa, maka akan terjadi reaksi penetralan. Reaksi penetralan (neutralization reaction) merupakan reaksi antara larutan asam dengan basa di mana pada reaksi tersebut kedua larutan dicampurkan sehingga saling menghilangkan sifat keasaman dan kebasaannya sampai campuran bersifat netral. Reaksi antara larutan asam basa biasanya menghasilkan suatu senyawa garam dan air.

Contoh :

CH3COOH(aq) + NaOH (aq) ------ CH3COONa(aq) + H2O(l ) 

HCl(aq) + KOH (aq) ----------- KCl(aq) + H2O(l )

Subscribe to receive free email updates: