ANALISIS dan PEMBAHASAN HIDROGEN-OKSIGEN

ANALISIS dan PEMBAHASAN

PERCOBAAN HIDROGEN

Sumber :          - Lee, J.D. Concise inorganik chemistry

                        -  http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen, diakses tgl 5 maret 2011 pukul 18.30 wib

Pernyataan I : Pembentukkan Hidrogen

-          Hidrogen dapat dibentuk melalui reaksi antara logam golongan I A atau II A dengan air (H₂O) yang juga menghasilkan larutan hidroksida yang bersifat basa.

-          Hidrogen dapat dibentuk melalui reaksi antara logam dengan suatu asam encer  atau sebuah logam alkali dengan alumunium

Pernyataan II : Sifat fisika dan kimia Hidrogen

-          Hidrogen merupakan gas tidak berwarna, tidak berbau, dapat dicairkan dan didinginkan dalam nitrogen cair. Hidrogen cair mempunyai titik didih -250 ⁰C dan titik beku pada -259 ⁰C. Hidrogen dapat terbakar di udara, bereaksi sambil mengeluarkan ledakkan (letupan) dengan gas oksigen maupun halogen.

-          Kelarutan dan karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam merupakan subyek yang sangat penting dalam bidang metalurgi (karena perapuhan hidrogen dapat terjadi pada kebanyakan logam ) dan dalam riset pengembangan cara yang aman untuk meyimpan hidrogen sebagai bahan bakar.Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiri dari logam tanah nadir dan logam transisi dan dapat dilarutkan dalam logam kristal maupun logam amorf. Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat ataupun ketidakmurnian dalam kekisi hablur logam.Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:

               2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)

            Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak             seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C.Lidah api     hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan       hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi          terjadinya kebocoran hidrogen secara visual.

1.      Pembuatan gas hidrogen dan identifikasi senyawa hidrogen

Serbuk kalsium ( Ca ) seberat 0,5 gram diletakkan di dalam cawan porselin dan disiram dengan air . Setelah itu, sebagian serbuk kalsium larut dalam air dan larutan yang terbentuk berwarna puth keruh. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut.

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

Larutan diperiksa menggunakan kertas lakmus merah. Setelah kertas lakmus merah dicelupkan pada larutan, warna kertas lakmus merah berubah menjadi biru. Sedangkan pada kertas lakmus biru warna kertas lakmus tetap (tidak berubah).

Ini menandakan bahwa larutan bersifat basa [ Ca(OH)₂ (aq) ]. Gas hydrogen terbentuk dengan ditandai munculnya gelembung gas pada larutan yang terbentuk. Alasan yang sesuai untuk menjelaskan hal tersebut adalah dari pernyataan I yaitu karena Ca adalah logam golongan II A dan apabila bereaksi dengan air akan menghasilkan suatu larutan yang bersifat basa dan gas hydrogen.

2.         Pembuatan gas hidrogen dan identifikasi senyawa hidrogen

Cawan porselin yang berisi air suling ditambah sedikit serbuk magnesium (0,5 gram). Kemudian pada larutan yang terbentuk, terdapat gelembung gas yang diketahui adalah gas hydrogen dan serbuk magnesium tidak larut semua. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut :

Mg (s) + 2H₂O (l) → Mg(OH)₂ (aq) + H₂ (g)↑

Larutan diperiksa dengan indikator fenoftalin (PP). Setelah ditetesi dengan PP, warna larutan yang semula jernih menjadi merah muda.

Warna merah muda (pink), ini menandakan  larutan bersifat basa [Mg(OH)₂ ]. Alasan yang sesuai untuk menjelaskan hal tersebut adalah dari pernyataan I yaitu karena Mg adalah logam golongan II A dan apabila bereaksi dengan air akan menghasilkan suatu larutan yang bersifat basa dan gas hydrogen.

3.   Pembuatan dan identifikasi gas hidrogen.

Pada tabung reaksi berpipa samping diisi dengan bahan – bahan yang disusun dengan urutan sebagai berikut : Kapas kaca yang sedikit basah – kapas kaca kering – serbuk seng – kapas kaca kering. Setelah semua tersusun, tabung reaksi berpipa samping ditutup dengan karet penutup, sedangkan pipa sampingnya disambung dengan selang. Kemudian dipanaskan pada bagian serbuk seng dan sesekali pada bagaian kapas kaca basah. Serbuk seng akan bereaksi dengan uap air yang berasal dari kapas basah yang dipanaskan. Proses ini menghasilkan gas hidrogen. Untuk mengetahui apakah benar gas hidrogen dapat terbentuk maka dilakukan uji nyala setelah proses pemanasan dilakukan. Ketika bara api dimasukkan pada tabung reaksi yang berisi gas hidrogen, bara api akan semakin membara, tetapi tidak meletup.

Persamaan reaksi :

Zn (s) + 2H₂O (l) → Zn(OH)₂ (aq)+ H₂ (g)↑

Tidak meletupnya bara api, tentunya bertentangan dengan pernyataan II. Tidak meletupnya bara api tersebut karena gas hydrogen telah bereaksi dengan oksigen yang membentuk uap air, sehingga yang membarakan bara api bukan gas hydrogen melainkan uap air.

4.   Pembuatan dan identifikasi gas hidrogen

Logam seng ( Zn ) ditetesi dengan HCl 4 M dalam tabung reaksi. Serbuk seng dan asam klorida dapat bereaksi menghasilkan gas hidrogen. Tabung reaksi segera ditutup agar gas hidrogen yang terbentuk tidak menguap ke udara. Gas hidrogen dialirkan pada gelas ukur untuk mengetahui berapa besar volum gas hidrogen yang dihasilkan.

Zn (s) + 2HCl (l) → ZnCl₂ (aq) + H₂ (g)↑

Setelah beberapa saat, volume gas terkumpul sebesar ± 12 mL. Kemudian dilakukan uji nyala pada gas hidrogen. Ketika bara api dimasukkan pada gelas ukur yang berisi gas hidrogen, nyala dari bara api semakin membesar. Seharusnya bara api akan meletup, sesuai sifat yang dimiliki gas hydrogen (pernyataan II). Tidak meletupnya bara api tersebut karena gas hydrogen telah bereaksi dengan oksigen yang membentuk uap air, sehingga yang membarakan bara api bukan gas hydrogen melainkan uap air. Sesuai pernyataan I, HCl dalam percobaan ini berfungsi untuk membentuk gas hydrogen dan melarutkan logam Zn menjadi larutan Zn²⁺ dalam bentuk ZnCl₂.

5.   Pembuatan gas hidrogen

Pada tabung reaksi dicampurkan ± 5 tetes H₂O₂ 3 % + 1 mL KI + amilum

Pada reaksi ini amilum tidak ikut bereaksi melainkan hanya sebagai indikator adanya iod dalam larutan. Iod terbentuk perlahan – lahan dan larutan akan berangsur – angsur menjadi ungu-kebiruan yaitu menandakan adanya iod. Selain warna ungu-kebiruan, adanya gelembung pada larutan menandakan adanya gas hidrogen. Berikut persamaan reaksinya :

2KI + H₂O₂ → 2KOH + I₂ + H₂↑

PERCOBAAN OKSIGEN

Sumber :

            - Sukmanawati, Wening, 2009, Kimia untuk SMA dan MA kelas XII, Jakarta : Pusat            perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 61 – 77.

            - Lee, J.D. Concise inorganik chemistry

            Oksigen  merupakan unsur VIA. Oksigen adalah salah satu unsur yang sangat umum         di antara unsur-unsur golongan VI A.

            a. Sifat Fisika

            Perhatikan sifat fisika dari oksigen dan belerang pada tabel berikut.

                        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 mliliter (ml) oksigen per liter, 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. Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C,   −297,31°F),     dan membeku pada 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            destilasi bertingkat udara cair; Oksigen cair juga        dapat   dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan     pendingin.               Oksigenmerupakan zat yang   sangat reaktif dan harus dipisahkan dari        bahan-bahan    yang    mudah terbakar

            b. Sifat Kimia

            1) Sifat Kimia Oksigen

            Oksigen membentuk senyawa dengan semua unsur, kecuali gas-gas mulia ringan.   Biasanya oksigen bereaksi dengan logam membentuk ikatan yang bersifat ionik dan     bereaksi dengan bukan logam membentuk ikatan yang bersifat kovalen sehingga akan           membentuk oksida.

            Terdapat enam macam oksida, yaitu:

                        a) Oksida asam

                        Oksida asam adalah oksida dari unsur nonlogam dan oksida unsur blok d               dengan bilangan oksidasi besar.

                        d) Oksida netral

                        Oksida ini tidak bereaksi dengan asam maupun basa, misal NO, N2O, dan CO.

                        e) Oksida campuran

                        Oksida ini merupakan campuran dari oksida sederhana, misalnya P3O4                               merupakan             campuran         PbO (dua bagian) dan PbO2 (satu bagian).

                        f) Peroksida dan superperoksida

                        Oksigen membentuk peroksida H2O2, N2O2 dan BaO2 dengan bilangan o                        ksidasi oksigen –1 serta RbO2, CsO2 dengan bilangan oksidasi oksigen –1/2

Pada pembuatan gas oksigen, percobaan kesatu menghasilkan oksige yang lebih banyak daripada pada percobaan kedua. Hal ini dikarenakan pada percobaan 1 proses pembuatan gas oksigen dilakukan dengan cara pemanasan          yang bisa mempersepat reaksi. Sedangkan pada percobaan kedua tidak ada proses pemanasan.

1.      Pembuatan dan identifikasi gas oksigen

Memanaskan campuran kalium klorat dan serbuk batu kawi (MnO₂). Reaksi ini dapat menghasilkan gas oksigen. Gas yang terbentuk ditampung dalam gelas ukur untuk mengetahui volume gas oksigen yang terbentuk.

KClO₃  2KCl + 3O₂↑

Warna campuran setelah dipanaskan berubah menjadi hitam. Volume gas oksigen yang terbentuk setelah 10 menit adalah ± 7 mL. Setelah itu melakukan uji nyala terhadap oksigen. Ketika bara api dimasukkan gelas ukur bara api padam. Seharusnya bara api semakin membara atau api akan menyala karena ada gas oksigen. Alasan yang mungkin dapat menjelaskan anomaly (penyimpangan) tersebut adalah gas yang terbentuk tidak sepenuhnya oksigen, melainkan ada campuran lain yaitu sedikit Cl₂ atau Cl₂O.

2.      Pembuatan dan identifikasi gas oksigen

0,5 gram permanganat ditetesi H₂O₂ 4,5 % yang akan menghasilkan gas oksigen. Gas oksigen yang terbentuk dikumpulkan dalam gelas ukur untuk mengetahui besar volum yang diperoleh.

2MnO₄^- + 5H₂O₂ + 6H⁺ → Mn²⁺ + 2H₂O + 5O₂↑

Warna larutan menjadi ungu kehitaman dan timbul asap putih. Volume oksigen yang terbentuk sebesar 4 mL. Volume oksigen yang terbentuk pada percobaan 2 lebih kecil dari percobaan1 karena pada percobaan 1 dilakukan dengan cara pemanasan yang bisa mempercepat reaksi. Gas oksigen dalam gelas ukur duji nyala dan hasilnya adalah bara api semakin membesar ketika dimasukkan dalam gelas ukur yang berisi gas oksigen. Tetapi, pada percobaan ini terjadi hal yang sebaliknya. Alasan yang mungkin dapat menjelaskan anomaly (penyimpangan) tersebut adalah kelarutan  gas oksigen dalam air  yang relatif tinggi.