diktat teknologi bioproses semester 3

8/17/2019 Diktat Teknologi Bioproses Semester 3

1/133


2/133

DAFTAR ISI

I. Biologi Sel

II. Kimia Analitik

III.

Kimia Fisika

IV.

Neraca Massa dan Energi

V. Peristiwa Perpindahan

Contact Person : Dimas Nurwansyah TK ‘14

( 081934165726 )

Rickson Mauricio TK ‘14

( 085692962606 )

JANGAN TERPAKU PADA DIKTAT INI.

Diktat ini dijawab oleh mahasiswa.

Pemikiran dosen mungkin berbeda. Untuk

penggunaan diktat yang efektif,

berkonsultasilah dengan asisten dosen.


3/133

SOAL BIOLOGI SEL

1. Sebutkan bagian – bagian dari membran sel dan sebutkan juga kegunaan-

kegunaannya? (10)

2.

Jelaskan apa yang disebut dengan mitosis? Sebutkan dan jelaskan juga

tahapan-tahapannya ? (15)

3. Jelaskan tahapan-tahapan replikasi virus pada umumnya? Menurut anda

bagian mana proses replikasi virus tersebut dapat dihambat? Jelaskan (20)

4.

Jelaskan fungsi Badan Golgi? (10)

5.

Salah satu penemuan saat ini adalah mikro kompartemen yang ada dalam

bakteri prokariotik, Jelaskan yang anda ketahui, apa itu mikro kompartemen?

Kira-kira apa aplikasinya seperti apa untuk dunia industri? (25)

6.

Sebutkan organel apa saja yang ada di sel prokariotik dan tidak ada di sel

eukariotik? Jelaskan (10)

7.

Sebutkan persamaan-persamaan mitokondria dan kloroplas? (10)


4/133

PEMBAHASAN SOAL BIOLOGI SEL

1. Struktur dan Komponen Membran Sel

Membran sel atau dikenal juga sebagai

membran plasma atau plasmalemmal

adalah salah satu bagian penting dari

sebuah sel yang membungkus organel

internal. Membran ini memisahkan

interior sel dari lingkungan luar.

Membran ini secara fisik memisahkan isi sel

dari lingkungan luar, tetapi pada tanaman, jamur, dan beberapa bakteri ada

dinding sel yang mengelilingi membran ini. Komponen penyusun membran sel

terdiri dari komponen lipid, protein dan karbohidrat. Ratio komposisi tiap-tiap

komponen tidaklah sama pada setiap membran sel karena tergantung dari tipe

selnya juga spesiesnya. Umumnya, kandungan lipid pada membran sel berkisar

40%, protein 40%, karbohidrat 1-10% dan air 20%. Struktur dan komponen

membran sel terdiri dari :

- Fosfolipid bilayer

Membran plasma disusun oleh molekul phosphat dan lipid sehingga sering

juga disebut lapisan phospholipid,. Karena tersusun dua lapis juga sering

disebut phospholipid bilayer,Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik.

Membran sel terbuat dari dua lapis fosfolipid dan setiap molekul fosfolipid

memiliki kepala dan sepasang ekor. Kepala daerah hidrofilik (ketertarikan

terhadap molekul air) dan ujung ekor hidrofobik (tinggal jauh dari molekul

air).

Struktur Membran Sel

Lapisan 1 fosfolipidhttp://konsepbiologi.wordpress.com/

Lapisan 2 fosfolipidhttp://konsepbiologi.wordpress.com/


5/133

Molekul lipid ditunjukkan oleh 2 garis vertikal yang menempel pada

bentuk bola, bentuk bola mewakili molekul phosphat. Phospholipid tersusun

atas 1 molekul phosphat dan 2 molekul lipid ditunjukkan oleh 2 garis vertikal

dan 1 buah bola. Molekul lipid memiliki karakter tidak larut dalam air

(hidrofobik –>hidro=air ; fobik=fobia=takut) sedangkan molekul protein

memiliki karakter larut dalam air (hidrofilik).Dengan karakter ini

menyebabkan sisi sebelah dalam dan luar dari membran plasma adalah

lingkungan yang bersifat polar (larut dalam air). Selain itu air juga tidak akan

bisa masuk melalui membran ini.

- Protein integral

Protein integral adalah struktur protein yang

menghubungkan sisi luar sel dengan sisi

dalam sel/sitoplasma yang terletak pada

membran plasma. Dengan bentuk yang

seperti ini air dapat masuk ke dalam sel

karena karakter protein itu dapat larut dalam

air. Pengaturan air akan masuk ke dalam sel

ataupun ke luar dipengaruhi oleh gradien konsentrasi air. Jika konsentrasi

air di dalam sel rendah maka air secara otomatis akan masuk ke dalam sel

demikian pula sebaliknya.

- Protein periferal

Selain protein integral terdapat juga struktur protein lain yang hanya terdapat

di daerah tepi luar dari membran plasma, disebut dengan protein tepi/protein

perifer. Protein ini berfungsi sebagai regulator/pengatur ion channel dan

transport membran. Protein perifer tidak tertanam dalam daerah hidrofobik

membran. Sebaliknya, mereka berhubungan dengan kepala hidrofilik.

Protein periferal tidak tertanam dalam bilayer lipid namun terikat longgar

pada permukaan membran.

- Kolesterol

Merupakan komponen utama dalam

membran plasma, sedikit pada badan

golgi, mitokondria dan nucleus. Letak

Protein Integralhttp://konsepbiologi.wordpress.com/

Struktur Kolesterolhttp://

encrypted-tbn2.gstatic.com/


6/133

kolesterol tersisip diantara fosfolipid dan berperan dalam menentukan

tingkat fluiditas membran. Kolestrol memiliki struktur dasar inti steroid yang

mengandung gugus metil, gugus hidroksi yang terikat pada cincin pertama,

dan rantai alkil.Kolesterol berfungsi untuk menjaga konsistensi dari

membran sel. Kolestrol memperkuat membran dengan mencegah beberapa

molekul kecil dari persimpangan itu. Molekul kolesterol juga menjaga ekor

fosfolipid sampai bersentuhan dan pemadatan. Hal ini memastikan bahwa

membran sel tetap cairan dan fleksibel.

- Karbohidrat

Karbohidrat pada membran plasma terikat pada lipid atau protein dalam

bentuk glikolipid dan glikoprotein. Karbohidrat ini memegang peranan

penting dalam berbagai aktivitas sel, antara lain dalam sistim kekebalan.

Karbo-hidrat pada membran plasma merupakan hasil sekresi sel dan tetap

berasosiasi dengan membran membentuk glikokaliks.

- Glikoprotein

Glikoprotein adalah molekul yang

berisi sebagian protein dan setidaknya

satu porsi karbohidrat .Glikoprotein

menonjol dari dinding sel dan

bertindak sebagai reseptor untuk

molekul lain, untuk mengikat protein

dari membran sel tetangga dan sel lain

sehingga terjadi ikatan antarsel.

- Glikolipid

Glikolipid ialah molekul molekul lipid yang

mengandung karbohidrat. Glikolipid

merupakan kumpulan berbagai jenis unit-

unit monosakarida yang berbeda seperti

gula-gula sederhana D-glukosa, D-

galaktosa, D-manosa, L-fruktosa, L-

arabinosa, D-xylosa, dan sebagainya. Glikolipid dapat diturunkan dari

gliserol atau pingosine .Fungsi dari glikolipid pada membran plasma adalah

sebagai sinyal pengenal untuk interaksi antar sel ,contohnya dalam

Glikolipidhttp://barinly.co.id/tugas/296593/

Glikoproteinhttp://barinly.co.id/tugas/5169/


7/133


8/133

a. Profase

Profase merupakan fase pertama pembelahan. Pada fase ini kromosom mulai

terjadi pemendekan, menebal, dan masing-masing saling berpasangan (2n)

yang berdiri dari dua benang. Pada fase ini, membran ini masih tampak.

Ciri-Ciri Tahap Profase: Benang-benang kromonema menjadi pendek dan

bertambah tebal membentuk kromosom homolog dengan duplikatnya

sehingga menjadikan kromosom menjadi 2; Nukleous dan membran inti

menghilang; Sentriol membelah 2 dan bergerak berlawanan kearah dua kutub

yang berlawanan pula; Setiap sentriol menuju ke benang spinder (benang

gelendong)

b. Metafase

Pada fase ini membran inti melebur. Kromosom berkumpul di bidang ekuator

yang ada di tengah sel. Kromosom memperbanyak diri maka setiap

kromosom terdiri dari dua kromatid. Pada saat ini dapat dikatakan bahwa sel

memiliki 4n kromosom.

Ciri-Ciri Tahap Metafase: Setiap kromosom homolog dengan duplikatnya

sejajar di bidang metafase/dataran metafase

c. Anafase

Pada fase anafase setiap kromosom memisahkan diri menjadi dua bagian

yang sama, masing-masingbergerak menuju ke arah kutub sel yang saling

berlawanan, jadi 2n kromosom bergerak ke kutup yang satu, dan 2n

kromosom bergerak kekutub yang lain.

Ciri-Ciri Tahap Anafase: Setiap kromosom homolog memisahkan diri

dublikatnya kearah dua kutup berlawanan dengan gerakan kontraksi dari

daya tarik benang spindel

d. Telofase

Kromosom sampai di kutub masing-masing kemudian terbentuk membran inti

yang mengelilingi kelompok kromosom. Setiap kedua inti yang baru terbentuk

itu, muncul membran pemisah. Kemudian terbentuklah membran sel yang

memisahkan kedua sel anak tersebut. Maka lengkaplah sudah proses

pembelahan mitosis, dari satu sel menjadi dua sel anak. Setiap sel anak

memiliki 2n kromosom.

Ciri-Ciri Tahap Telofase: Kromosom homolog dan kromosom dublikatnyasaling menuju ke kutub selnya masing-masing; Mulai terlihat membran inti sel


9/133

dan nukleolus; Dibagian tengah sel mulai terbentuk dan adanya sekat

pemisah; Terbentuknya dua sel anak

3. Replikasi virus secara umum, ada lisogenik dan litik. Ini hnya secara umum

yaaa...


10/133

Menurut Tortora (2004:388) tahap daur Litik litik yaitu sebagai berikut:

a. Attachment (penempelan)

Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel

bakteri. Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian

lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur permukaan dapat berfungsi

sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat maupun

protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi

adsorbsi benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin)

yang kemudian disusul dengan penetrasi

b. Penetration

Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke

dalam sel bakteri dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang

dapat menguaikan bagian-bagian dari diding sel bakteri. Selama proses

penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi sehingga ekor

tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel

bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor

melalui membrane plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari

kebanyakan phage tetap tinggal di luar sel bakteri

c. Biosynthesis (biosintesis)

Ketika DNA bakteriophage mencapai sitoplasma sel hospes, terjadilah

biosintesis asam nuleat virus dan protein. Dalam proses ini DNA virusmengendalikan “mesin metabolic” dari sel hospes sehingga transkripsi RNA


11/133

dari kromosom hospes terhenti, karena DNAnya sudah rusak, kemudian DNA

virus mencetak mRNA. Oleh karena enzim-enzim hospes masih berfungsi,

maka energi virus terus diproduksi dan digunakan untuk mensintesis DNA

phage dan protein. Pada awalnya phage menggunakan nukleotida dan

beberapa enzim dari sel hospes untuk mensintesis DNA phage dan segera

setelah itu terjadilah biosintesis protein virus. Ribosom enzim-enzim dan

asam-asam amino dari hospes digunakan untuk mensintesis protein-protein

virus dan protein kapsidnya. Perlu diingat bahwa selama penetrasi

berlangsung, bagian kapsid virus berada di luar hospes. Ini berarti bahwa

DNA phage harus mempersiapkan “template” untuk menghasilkan semua

komponen-komponen virus termasuk DNA phage sendiri. DNA phage ini

dapat mencetak mRNA untuk tranlasi enzim-enzim phage dan protein kapsid.

Dalam beberapa menit selama infeksi, phage yang komplit tidak dijumpai di

dalam sel hospes. Hanya komponen-komponen yang terpisah seperti DNA

dan protein yang dapat dideteksi.

d. Maturasi (pematangan)

Dalam proses ini DNA bakteriophage dan kapsid bergabung sedemikian rupa

sehingga membentuk virion yang lengkap, dimana prosesnya dikendalikan

oleh gen-gen virus. Kepala phage dan ekor dipisah oleh sub unit protein-

proten. Bagian kepala dibungkus oleh DNA virus sedang bagian ekornya

melekat pada bagian leher. Pada banyak virus yang sederhana, asam-asam

nukleat dan kapsidnya berkumpul dengan spontan untuk membentuk virion

tanpa pengendalian oleh gen-gen.

e. Realesse (pelepasan)

Tahapan terakhir dari penggandaan virus adalah pelepasan virus dari sel

induk. Istilah lisis biasanya digunakan untuk tahapan ini dalam proses

penggandaan dari phage T4 karena dalam hal ini, membrane plasma

membuka (lisis), lysozym yang dihasilkan oleh gen phage disintesiskan di

dalam sel. Enzim ini menyebabkan pecahnya dinding sel bakteri dan sel

bakteriophage yang baru terbentuk dilepaskan dari sel induk. Phage ynag

dilepas menginfeksi sel-sel rentan disekitarnya, dan siklus penggandaan diri

virus terulang di dalam sel tersebut

Menurut Solomon, 2002:487, tahap-tahap dari lisogenik adalah sebagaiberikut:


12/133

a. Attachment (penempelan)

Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel

bakteri. Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian

lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur permukaan dapat berfungsi

sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat maupun

protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi

adsorbsi benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin)

yang kemudian disusul dengan penetrasi

b. Penetration

Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke

dalam sel bakteri dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang

dapat menguaikan bagian-bagian dari diding sel bakteri. Selama proses

penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi sehingga ekor

tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel

bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor

melalui membrane plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari

kebanyakan phage tetap tinggal di luar sel bakteri

c. Integration (pnggabungan)

Pada fase ini virus menyisip ke dalam DNA bakteri sehingga DNA bakteri

mengandung materi genetik virus DNA bakteri yang telah menyisip pada DNA

bakteri tidak dapat aktif untuk mengambil alih kendali metabolisme dari DNA

bakteri, dikarenakan bakteri mempunyai virulensi. DNA virus yang menempel

pada DNA bakteri disebut Profage.

d. Replikasi (pembelahan)

Pada fase ini, Profage akan berada di dalam tubuh bakteri selama bakteri

masih mempunyai virulensi. Ketika sel bakteri mengalami pembelahan, DNA

virus yang ikut terkopi sehingga terbentuklah dua bakteri yang masing-masing

mempunyai profage. Pembelahan sel bakteri dapat berulang-ulang dalam

beberapa generasi dan profagenya juga akan terbagi dalam beberapa

generasi. Istilah lisogenik mengimplikasikan bahwa profage pada kondisi

tertentu, dapat menghasilkan phage aktif yang melisis sel inangnya. Hal ini

terjadi ketika genom lamda keluar dari kromosom bakteri. Pada saat ini,

genom lamda memerintahkan sel inang untuk membuat phage yang utuh dankemudian menghancurkan dirinya sendiri, melepaskan partikel phage yang


13/133

dapat menginfeksi. Yang mengubah virus dari menggunakan cara lisogenik

mnejadi cara litik adalah pemicu dari lingkungan, seperti radiasi atau adanya

beberapa zat kimia tertentu.

Proses replikasi virus dapat dihambat misalnya saat proses assembly di

dalam tubuh inang, sebelum protein penyusun kapsid dapat dirakit dan

berkumpul, dapat diberikan protease dalam obat sehingga enzim tersebut

akan menghancurkan protein pembuat kapsid virus, dan virus tidak akan bisa

bereplikasi. Atau saat transkripsi dengan enzim penghancur nukleotida untuk

menghancurkan asam nukleat yang direplikasi, dsb.

4. Aparatus Golgi

Aparatus Golgi terdiri dari tumpukan struktur membran yang dikenal

sebagai cisternae. Posisi dan struktur aparatus Golgi memungkinkan bahan

diproduksi dalam retikulum endoplasma akan segera diproses dan “dikirim”

dari membran sel.

Fungsi utama dari aparat Golgi

bertanggung jawab untuk menangani

makromolekul yang diperlukan untuk

fungsi sel yang tepat. Ini proses dan

paket makromolekul ini untuk

digunakan dalam sel atau sekresi.

Terutama, aparatus Golgi memodifikasi protein

yang diterima dari retikulum endoplasma kasar,

namun juga mengangkut lipid ke bagian penting dari sel dan menciptakan

lisosom.

Untuk menyimpan dan mengangkut molekul, aparatus Golgi

menggunakan vesikel. Vesikel kecil, kantung membran-tertutup yang

digunakan untuk penyimpanan, transportasi, dan pencernaan. Vesikel juga

digunakan untuk memindahkan zat keluar dari sel melalui proses yang

dikenal sebagai eksositosis, di mana vesikel menyatu dengan membran sel

dan melepaskan isinya di bagian luar.

Badan Golgiwww.sridianti.com


14/133

5. Bacterial Microcompartment (BMC) “merupakan” organel sel. Bacterial

Microcompartment (BMC) ini dulunya disangka virus karena dindingnya

tersusun dari protein-protein. Beberapa keunikan BMC membuatnya dapat

diaplikasikan dalam industri dan bioteknologi. Secara umum, karena

cangkang protein dari BMC dapat berkumpul sendiri, maka cangkang kosong

dapat dibentuk, hal ini mendorong keinginan untuk meng”engineer” BMC agar

dapat mengemas bahan yang kita inginkan. Dengan ditemukannya

enkapsulasi peptida pada beberapa protein yang terasosiasi dengan BMC

menjadi awal mula untuk meng”engineer” BMC dengan menggabungkan

protein asing ke peptida tersebut dan ekspresi dengan cangkang proteinnya.

Atau contoh lain, peptida tersebut diambil dan kemudian diikat pada enzim

yang kita inginkan kemudian dimasukkan dan dikemas dalam mikro

kompartemen. Dengan mikro kompartemen tersebut, enzim dapat

diimobilisasi untuk keperluan industri.

6. Bagian luar sel bakteri terdiri dari: kapsula, dinding sel, dan membran plasma.

Kapsula yaitu bagian yang paling luar berupa lendir yang berfungsi untuk

melindungi sel. Bahan kimia pembangun kapsula adalah polisakarida. Dinding

sel terdiri dari berbagai bahan seperti karbohidrat, protein, dan beberapa

garam anorganik serta berbagai asam amino.

Fungsi dinding sel yaitu sebagai pelindung, mengatur pertukaran zat dan

reproduksi. Sedangkan membran dalam merupakan bagian penutup yang

paling dalam. Membran plasma bakteri mengadung enzim oksida dan

respirasi. Fungsinya serupa dengan fungsi mitokondria pada sel eukariotik.

Pada beberapa daerah membran plasma membentuk lipatan ke arah dalam

disebut mesosom. Fungsi mesosom yaitu untuk respirasi dan sekresi dan


15/133


16/133

sebagian DNA ditemukan dalam inti sel). Yang penting, DNA mitokondria dan

kloroplas tidak sama dengan DNA dalam inti, dan DNA di dalam mitokondria

dan kloroplas dalam bentuk melingkar, yang merupakan bentuk DNA pada

prokariota (organisme sel tunggal tanpa inti). DNA dalam inti eukariot sebuah

melingkar dalam bentuk kromosom.

Penjelasan untuk struktur DNA serupa dalam kloroplas mitokondria

dengan dijelaskan oleh teori endosimbiosis, yang awalnya diusulkan oleh

Lynn Margulis pada tahun 1970 dalam karyanya “The Origin of Sel

eukariotik.” Menurut teori Margulis, sel eukar iotik berasal dari bergabungnya

simbiosis prokariota, secara efektif, sel prokariotik bergabung bersama dan

akhirnya berkembang menjadi satu sel. Teori ini menjelaskan mengapa

mitokondria dan kloroplas masih memiliki DNA independen mereka sendiri

karena mereka adalah sisa-sisa apa yang digunakan untuk menjadi

organisme individual.


17/133

SOAL DAN PEMBAHASAN KIMIA ANALITIK

A.

Isilah dengan jawaban yang tepat.

1. Manfaat jembatan garam dalam proses elektrolisis adalah

2. Peranan elektroda indikator adalah

3. Kurva kalibrasi adalah

4. Berapa gram yang diperlukan untuk membuat 5 liter larutan Na2CO3 0,1 M dari

padatan Na2CO3 yang memiliki berat molekul sebesar 105,99 g/mol?

5. Tentukan volume larutan HCL pekat yang diperlukan untuk membuat 100 ml

larutan HCL 6,0 M. Diketahui densitas larutan HCL pekat adalah 1.18 g/ml

dengan konsentrasi 37% dan BM HCL sebesar 36.5 g/mol

6. Ubahlah konsentrasi larutan Ni (II) 1 ppm menjadi konsentrasi dalam Molaritas,

diketahui BA Ni = 58,70 g/mol

7. Tentukan potensial elektroda Cd dalam larutan Cd2+

0.01 M, bila diketahui dari

tabel bahwa potensial elektroda standar Cd adalah -0.403V

8. Untuk sel berikut ini, tentukan besarnya konstanta kesetimbangan

2Ag+

+ Cu 2 Ag + Cu2+

Bila diketahui besarna potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar

0,799V dan 0,337 V

JAWAB

1. Jembatan garam berfungsi untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan.

Konsentrasi larutan elektrolit pada jembatan garam lebih tinggi daripada

konsentrasi elektrolit di kedua bagian elektroda, maka ion negatif dari jembatangaram masuk ke salah satu sel yang kelebihan muatan positif dan ion positif dari

jembatan garam berdifusi ke bagian lain yang kelebihan muatan negatif. Dengan

adanya jembatan garam terjadi aliran elektron yang kontinu melalui kawat pada

rangkaian luar dan aliran ion-ion melalui larutan sebagai akibat dari reaksi redoks

yang spontan yang terjadi pada kedua elektroda.

2. Jenis elektroda dalam sel:


18/133

Jenis elektroda indicator:

Elektroda logam

Elektroda jenis pertama

Elektroda jenis kedua

Elektrodda jenis ketiga

Elektroda inert

Elektroda membran

Elektroda kaca

3.

Kalibrasi adalah suatu proses menghubungkan sinyal analitik yang diukur

(respon alat) dengan konsentrasi analit.

Kurva kalibrasi: sejumlah larutan baku dengan variasi konsentrasi disiapkan

kemudian diukur menggunakan instrument, dan respon instrument dicatat.

Larutan baku : Larutan analit yg telah diketahui konsentrasinya. Larutan baku

dibuat agar dalam pengukuran menggunakan instrumen tidak melampaui batas

linearitas (LOL = Limit of Linearity) dari instrumen

Kurva kalibrasi : Plot konsentrasi baku (X) versus respon instrumen (Y).

Hubungan antara konsentrasi baku dan respon instrumen adalah linier.

4. =

, dimana =

5. Gunakan 11 = 22


19/133

B. Jawablah pertanyaan di bawah ini.

Kasus:

Dilaporkan, bahwa pekerja yang menderita anemia dapat menurunkan produktiitasnya

hingga 5-10% dan kapasitas kerjanya 6,5 jam per minggu. Anemia yang

menyebabkan turunnya daya tahan juga membuat penderita rentan terhadap penyakit,

sehingga frekuensi tidak masuk kerja meningkat. Maka benarlah bila disimpulkan,

anemia difisiensi zat besi sangat memengaruhi produktivitas kerja seseorang.

Pada penderita anemia, lebih sering disebut kurang darah, kadar sel darah merah

(hemoglobin atau Hb) di bawah nilai normal. Penyebabnya bisa karena kurangnya zat

gizi untuk pembentukan darah, misalnya zat besi, asam folat, dan vitamin B12. Tetapi

yang sering terjadi adalah anemia karena kekurangan zat besi.

Pengukuran kandungan Fe ini seharusnya dapat dilakukan dengan uji darah yang

sederhana. Anda sebagai mahasiswa Teknik Kimia berada dalam suatu tim untu

kmerancang suatu alat pengukur Fe dalam sampel darah, serum dan cairan badan

lainnya.

1.

Dapatkah anda menjelaskan usulan tentang metoda analisis elektrokimiawi

yang menentukan kandungan ion logam besi pada sampel yang diambil

dari pasien dengan masalah anemia, untuk membuktikan dugaan bahwa

pasien anemia biasanya memiliki kandungan zat besi yang rendah. Apa

alasan anda memilih teknik analisis ini dibandingkan teknik lain untuk

menganalisis darah atau serum?

2.

Anda memeroleh data dari laboratorium sbb:

Vol lar. Fe standar (750 mg/L) ...mL Potensial sel ...mV

200 -35.6

100 -17.8

50 0.4

25 16.8

12.5 34.9

6.25 52.8

3.125 70.4

1.563 89.3


20/133

Bagaimana menentukan kemiringan kurva kalibrasi yang merupakan

ukuran respons elektroda ion selektif yang digunakan

3. Bila anda memiliki sample dnegan konsentrasi yang relatif tinggi metode

penambahan mana yang anda gunakan? Standar addition atau sample

addition? Jelaskan argumentasi anda.

Keterangan: soal hitungan dan studi kasus dibahas saat asistensi


21/133

1

DIKTAT Semester 3 ~ Departemen Teknik Kimia

UJIAN TENGAH SEMESTER III –

KIMIA ANALISIS 2006/2007

HARI:Senin, 18 Desember 2006; JAM : 11.00-12.30 (90 MENIT)

Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H., Meng

Sifat Ujian : OPEN BOOK

Soal no. 1 (bobot 50%)

A. Suatu senyawa aromatik dianalisis menggunakan teknik spektroskopi. Hasil spektroskopi

massa diketahui bahwa rumus molekul senyawa tersebut adalah C8H8O. Hasil dari spektrum

infra merah menunjukkan bahwa senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak

memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid – C(=O)-H. Spektrum NMR

dari senyawa tersebut adalah seperti berikut ini. Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri

ke kanan adalah 1:4:3.

Tentukan struktur molekul yang tepat beserta argumentasinya.

B. Apa kelebihan dan kelemahan spektroskopi NMR dibandingkan dengan spektroskopi IR

dan spektroskopi massa.

KIMIA ANALITIK


22/133

2


Soal no. 2 (bobot 50%)

Bila dalam suatu percobaan anda menggunakan gas chromatograph untuk menguji

kandungan senyawa hidrokarbon terkhlorinasi dalam air minum yang tercemar.Sampel

standar anda terdiri dari campuran hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene. Sampeldiinjeksikan pada gas chromatograph (GC) yang dilengkai dengan electron capture detector

(EC). Data berupa luas area puncak akan digunakan sebagai kuantitas senyawa yang

terdeteksi, yang juga terdapat dalam sampel.

Spesifikasi GC yang digunakan :

Flow rate : 50 mL/min; use Argon or helium carrier gas

Filament current : 180mA.

Column temperature : 90 degrees C. Column packing : 10% DC-200 on Chromosorb P

Column size:25 m, 0.25 mm ID, 0.25 mm film thickness

Attenuation : 7

Sample size: 5 microliters

Suggested column : DC-200, 10% or Carbowax 20M, 10% on 60-80 mesh

Chromosorb P

Hasil yang diperoleh :

Dari 5 μL larutan standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene masing -masing

menunjukkan puncak pada 3.4 dan 7.8 menit

Sebanyak 5μL dari campuran sampel standar menghasilkan data sbb:

# Hexachlorobenzene

(mL)

Pentachlorobenzene (mL) Luas area puncak

hexachlorobenzene (Unit luas)1 0.1 1.9 125.5

2 0.2 1.8 251.0

3 0.3 1.7 376.5

4 0.4 1.6 502.5

5 0.5 1.5 627.5

Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 μL sampel airminum diperoleh puncak pada 3.4 menit dengan luas puncak senilai 309.56 unit luas


23/133

3


Pada salah satu campuran standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene yang

digunakan menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada hexachlorobenzene dan

pentachlorobenzene berturut-turut adalah 2.45 menit dan 3.85 menit.

Bagaimana anda menentukan :

1. konsentrasi senyawa hexachlorobenzene dalam sampel air minum

2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]

3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)

4. tinggi piringan (H) dalam m

5. panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusiterbaik)

6. waktu elusi yang diperlukan untuk mengelusi semua senyawa hidrokarbon terkhlorinasi

pada nilai

resolusi terbaik di atas.

7. Apa yang terjadi pada efisiensi kolom bila hal berikut terjadi :

a. meningkatkan laju alir fasa gerak

b. mengurangi ukuran partikel isi kolom


24/133

4


Jawaban

1.

A. Rumus molekul C8H8O dari spektroskopi massa.

Senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki guguskarbonil (C=O) dan aldehid – C(=O)-H, data tersebut diperoleh dari spektrum IR.

Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan 1:4:3

Dari spektrum NMR a singlet diperoleh R – CO- H(δ=9,4-10,4 ppm)

Dari spektrum NMR b kwartet diperoleh Ar-H (δ= 6,0-8,0 ppm)

Dari spektrum NMR c singlet diperoleh Ar-CH3 (δ=2,2-2,5 ppm)

a: 1 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada

yang berdekatan (sebuah proton yang tak memiliki proton tetangga).

b:4 kwartet : memiliki 3 proton tetangga dari lingkungan C.

c:3 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada

yang berdekatan.

Jadi, senyawa yang mungkin adalah :


25/133

5


Karena senyawa tersebut cocok dengan rumus molekulnya (C8H8O) yang diperoleh dari MS,

karena senyawa tersebut cocok dengan data yang diperoleh dari spektrum IR dan sesuai

dengan data yang diperoleh dari pembacaan spektrum NMR.

B.

Kelebihan NMR dibanding IR dan MS:

- Spektroskopi NMR dapat mempelajari struktur molekul dari suatu senyawa,

sedangkan spektroskopi IR hanya dapat mengetahui gugus fungsionalnya, untuk

spektroskopi massa kita hanya dapat mengetahui data bobot molekul & perumusan

tentang tatanan gugus spesifik dalam molekul.

-

Pada spektroskopi NMR kita dapat mengetahui jumlah, sifat dan lingkunganhidrogen dalam molekul.

- Pada spektroskopi NMR juga dapat mempelajari proses dinamik & laju proses

mempelajari reaksi balik yang tidak dapat diikuti dengan metode kinetika klasik.

-

Pada spektrum NMR suatu senyawa dapat dibuat secara langsung dari senyawa

bentuk cairan murni.

Kekurangan NMR dibandingkan IR dan MS:

- Pada spektroskopi NMR dipengaruhi suhu karena sawar rotasi sekitar ikatan karbonil

nitrogen yang memiliki karakter sebagai ikatan rangkap dua.

- Untuk melakukan spektroskopi NMR/ didukung data-data dari spektroskopi IR dan

spektroskopi massa sehingga sebelum melakukan spektroskopi NMR dilakukan

spektroskopi IR dan spektroskopi massa.

-

Spektrum NMR hanya dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang

telah diketahui.

2.a.

Diket :

Volume

Hexacholorobenzene (ml)

Volume

Pentachlorobenzene (ml)

Luas Puncak

Hexachlorobenzene (unit

luas)

0.1 1.9 125.5

0.2 1.8 251.0


26/133

6


0.3 1.7 376.5

0.4 1.6 502.5

0.5 1.5 627.5

Dibuat kurva kalibrasi antara % volume antara hexachlorobenzene dengan luas puncak.

% volume hexachlorobenene Luas Puncak

5 125.5

10 251.0

15 376.5

20 502.5

25 627.5

Untuk mengetahui kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel yang mempunyai

puncak 3,4 menit dengan luas 309,56 unit luas, maka :

y= 25,1 x

309,56=25,1 x

x=12,33


27/133

7


Sehingga diperoleh untuk kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel adalah

12,33% volume dari 5 μL atau sama dengan 0,617 μL dalam 5 μL.

b. Diketahui :

1:HexachlorobenzeneTR1 : 3,4 menit

W1 : 2,45 menit.

2: PentachlorobenzeneTR2: 7,8 menit

W2: 3,85 menit

= 2 = 27.83.42.453.85 = 1.4

c. Jumlah piringan rata-rata (Nrata-rata)

Diketahui :

1: Hexachlorobenzene

TR1 : 3,4 menit

W1 : 2,45 menit.

2: Pentachlorobenzene

TR2: 7,8 menit

W2: 3,85 menit; persamaan menghitung N:

= 16

= 16 = 16 3.42.45

= 30.8138

= 16 = 16 7.83.85 = 6567166 Dapat diperoleh Nrata-rata

̅ = 2 = 31 66

2 = 485.149

d. Tinggi piringan (H) dalam meter.

Jawab :

Diketahui :

L(pjg kolom)=25 m

N= 49 piringan.

= = 2549 = 0,51


28/133

8


e. Panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi

terbaik) = Rs = 1,5.

Rs1 = 1,4

R S2 = 1,5 N1 = 49

Dari persamaan :

= 14 √ 1

′

1 Kita dapat mengetahui hubungan antara Rs dengan Rs ≈ √ Sehingga,

= 1.41.5 =

7

0.93 = 7 = 56.6 = 57

Untuk memperoleh nilai panjang kolom, menggunakan rumus :

H=L/N

L2 = H.N2= 0,51.57= 29,07 m

f. waktu elusi yang diperlukan :

Diketahui :

A: kondisi awal B : setelah terkhlorinasi TRA : 3,4 menit

= 16

1 1 ′

′

= = √ , =

= 77 6677 =

7,8

= 8,4 g. Hal yang terjadi pada efisiensi kolom bila :

a. meningkatkan laju alir fasa gerak:


29/133

9


Apabila laju alir fasa gerak ditingkatkan maka efisiensi kolom akan meningkat, hal ini

dikarenakan kepolaran akan semakin kecil. Dengan fasa diam, maka rantai hidrokarbon

semakin panjang dan waktu retensi semakin kecil.

b. mengurangi ukuran partikel isi kolom : Dengan mengurangi ukuran partikel isi kolom,efisiensi kolom akan ikut meningkat pula dikarenakan laju alir fasa meningkat.


30/133

10


UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2006/2007

HARI : RABU 11 OKTOBER 2006 ; JAM : 10.00-11.40 (100 MENIT)

Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D , dan Ir. Dianursanti, MT

1.

Anda mendapat tugas untuk merancang suatu sel elektrokimia. Di lab anda menggunakansatu gelas kimia, voltmeter yang dihubungkan ke elektroda perak, elektrode platina

dengan kawat tembaga. Gelas kimia anda isi dengan larutan HCl dan garam AgCl

berlebih, sehingga terdapat sejumlah padatan AgCl yang tidak terlarut di dasar gelas,

serta dialiri dengan gas Hidrogen. Pada keadaan awal anda menggunakan konsentrasi

HCl sebesar 1 M dan hidrogen bertekanan 1 atm. Anda memastikan bahwa larutan

elektrolit HCl telah jenuh oleh AgCl dengan melihat adanya endapan AgCl di dasar

gelas. Bagaimana anda menentukan :

a. Bagaimana anda menjelaskan kedua reaksi setengah yang terjadi pada masing-

masing elektroda di sel tersebut? (karena konsentrasi ion Ag dalam larutan

kecil, reaksi hidrogen dengan ion Ag dianggap tidak signifikan). Diketahui

Ksp AgCl adalah 1.82 x 10-10

b. Karena sel ini adalah sel galvanik, elektroda mana yang menjadi anoda dan

katoda? Berapa besarnya potensial sel yang akan terukur pada voltmeter pada

kondisi awal ini?

c. Pada kondisi berikutnya, anda mengganti larutan dalam gelas kimia dengan

larutan HCl 0.25 M dan tekanan hidrogen yang dialirkan menjadi 1.25 atm.

Dapatkah anda memperkirakan besarnya potensial sel yang akan terbaca pada

voltmeter?

2.

Untuk suatu sel elektrokimia dengan menggunakan penulisan sebagai berikut :

Pt| H2O2 (0.025 M) | H+ (?M) || Ag

+(0.010 M) |Ag

Bagaimana Anda menjelaskan hal berikut:

a.

Elektroda mana yang berfungsi sebagai katoda dan anoda serta bagaimana anda

menentukan potensial sel standar pada suhu 298 K?

b. Bila anda gunakan konsentrasi ion H+ sebesar 0.01 M, berapa potensial selnya? Jenis

sel elektrokimia apa bila dilihat dari besaran potensial selnya?

c. Berapa nilai potensial sel pada saat tercapai kesetimbangan kimia? Dapatkah anda

menentukan nilai tetapan kesetimbangan pada kondisi tersebut?


31/133

11


3. Anda mendapat tugas menganalisis kandungan ion nitrat dari sampel air sungai. Anda

melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan larutan standar nitrat dengan

berbagai konsentrasi dari 50-300ppm, sehingga diperoleh kurva kalibrasi dengan

kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti, anda melakukanteknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur potensialnya terbaca

nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda masukkan larutan standar

sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur potensial sebesar 59.7 mV.

a. Bagaimana anda menetapkan kandungan nitrat dalam sampel air tersebut dengan

teknik adisi standar?

b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar nitrat dan apakah masih

layak untuk diminum?

c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva

kalibrasi?

d.

Mengapa pada analisis ion nitrat dengan potensiometri langsung digunakan larutan

(NH4)2SO4 sebagai larutan TISAB?

e. Apa keuntungan penggunaan elektroda indikator ISE berbentuk membran untuk

pengukuran ion?


32/133

12


Jawaban

1. Diket : elektrode inert : Pt

Ksp AgCl : 1,82 x 10-10

Padatan yang tersisa : AgCl

Konsentrasi HCl : 1M

Tekanan H+ : 1 atm

a. Tanya asisten

b. Karena merupakan sel galvanik, dimana reaksi harus berlangsung spontan tanpa

sumber tenaga dari luar maka Esel harus postif. Untuk mendapatkan Esel yang positif,

reaksi Ag + Cl- ↔AgCl + e- haris dinalik menjadi realsi reduksi sehingga Esel

menjadi

+0,22. Alasan mengapa yang mengalami reduksi AgCl sebab potensial reduksi standar

dari H+ adalah nol sehingga arah reaksi tidak memberikan pengaruh terhadap

perhitungan potensial sel. Karena AgCl yang mengalami reduksi, maka AgCl

merupakan katode dan H+ sebagai anode.

Katode : AgCl + e- ↔ Ag + Cl- E0 = +0,22V x2

Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e

- E

0= 0 x1

Katode : 2AgCl + 2e- ↔ 2Ag + 2Cl- E0 = +0,22V x2

Anode : H2 ↔ 2H+ + 2e- E0 = 0 +

2AgCl(s) + H2(g) ↔ 2Ag(s) + 2H+

(aq) + 2Cl-(aq) E

0 = +0,22V

c.

HCl ↔ H+ + Cl-

0,25M 0,25 M 0,25M

= 0,0592 log = 0,05922 log

[+][−][]

= 0,22 0,05922 log[0,25][0,25]

1,25 E sel = 0,294V

2. Tanya asisten


33/133

13


UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2007/2008

HARI: Rabu, 24 Oktober 2007; JAM: 08.00-09.30 (100 MENIT)

Sifat Ujian: Buka Buku

Pengajar: Ir. Dianursanti, MT dan Ir. Eva Fathul Karamah, MT

1. Untuk suatu reaksi kimia ini:

2Ag++Cu== 2Ag+Cu2+

Bagaimana anda menjelaskan hal berikut:

a. Bagaimana anda menentukan besarnya konstanta kesetimbangan reaksi bila diketahui

besarnya potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar 0.799 V dan 0.337

V?(15%)

b. Berdasarkan nilai kesetimbangan tersebut, dapatkah anda menentukan nilai molar

Cu2+ dan Ag2+ dalam kesetimbangan bila diketahui jumlah awal konsentrasi AgNO3

adalah 0.05 M.(15%)

2. Anda mendapat tugas untuk menganalisis kandungan ion Cu dari sampel air sungai.

Anda melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan elktroda selektif ion

tembaga dengan berbagai konsentrasi dari 50-300 ppm, sehingga diperoleh kurva

kalibrasi dengan kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti,

anda melakukan teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur

potensialnya terbaca nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda

masukkan larutan standar sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur

potensial sebesar 59.7 mV.

a. Bagaimana anda menetapkan kandungan ion Cu dalam sampel air tersebut dengan

teknik adisi standar?(15%)

b.

Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar ion Cu dan apakah masih

layak untuk diminum?(5%)

c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva

kalibrasi?(12%)

d. Mengapa pada analisis ion Cu dengan potensiometri langsung digunakan larutan

Na2HPO4 dan KH2PO4 sebagai larutan TISAB?(10%)


34/133

14


3. Anda sedang mendapat tugas untuk mempelajari pencegahan korosi menggunakan cara

proteksi katodik. Anda tertarik dengan menggunakan batang magnesium sebagai anoda

sehingga pipa besi yang diamati dapat dicegah mengalami korosi.

a.

Mengapa magnesium dapat digunakan sebagai lgam pencegahan korosi untuk logam besi?(10%)

b. Bagaimana rancangan proteksi katodik besi dengan batang magnesium?(10%)

c. Reaksi apakah yang terjadi pada anoda dan katoda?(5%)


35/133

15


Jawaban

1. a. + + = . [] . []

+

+

20.0592 = [+

][ +] log = [+][ +] =

20.7990.3370.0592

log = 15.61 = 4.1 × 10

b. [+] = ([]−[])

[+] =

0.05 [

+]2 [+] = 0.025 [ +]2

Dari harga K, dapat diasumsikan seluruh Ag+ tereduksi menjadi Ag pada saat kesetimbangan,

sehingga pada kesetimbangan dapat dikatakan bahwa konsentrasi [Ag+] mendekati NOL

sehingga

[+] = 0.025

= [+

][ +] 4.1×10 = 0.025 [ +] [ +] = 2.5 × 10− Karena [Ag+] mendekati NOL, maka asumsi benar

2. a.

= 10−

= 300 0.9 100.9 10.−−. 100 100.9

= 2.676 2.222 0.991 = 2.174


36/133


37/133

17


Magnesium akan berfungsi sebagai pereduktor yang menyebabkan reduksi pada besi. Maka

pada reaksi tersebut, yang mengalami oksidasi adalah Mg, bukan Fe.Magnesium pada hal ini

harus diganti secara berkala.

b. Korosi terjadi saat arus listrik meninggalkan Mg. Mg bertindak sebagai anoda dan pipa besi bertindak sebagai katoda. Pipa besi yang diproteksi, dialiri arus listrik melalui

anoda.

c. Reaksi pada anoda: Mg(s) Mg2+ + 2 e-

atau 2Mg(s) 2Mg2+

+ 4e-

Reaksi pada katoda (Fe): 2 H2O(l)+O2+4e-4OH-(aq)

Besi sebagai katoda tidak mengalami reaksi reduksi. Akibatnya besi sebagai katoda

tidak ikut dalam reaksi redoks, melainkan air dan gas O2 yang ikut dalam reaksi (mengalami

reaksi reduksi).

Bila digabungkan:

Anoda: 2Mg(s) 2Mg2+

+ 4e-

Katoda Fe(+): 2 H2O(l) + O2(g)+4e-4OH

-(aq)

2Mg(s)+ 2 H2O(l)+ O2(g)2Mg2+

(aq) + 4 OH-(aq)


38/133

18


UJIAN TENGAH SEMESTER II – KIMIA ANALISIS 2006/2007

HARI : Senin, 27 November 2006; JAM : 13.00-14.40 (100 MENIT)

Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H.,Meng

Sifat Ujian : OPEN BOOK

Soal No. 1 (35 point)

Dua spektrum IR di bawah ini (A dan B) berasal dari dua senyawa yaitu etil etanoat dan

etanol.Tentukan spektrum IR yang sesuai untuk masing-masing senyawa dengan memberikan

penjelasan untuk setiap puncak absorpsi karakteristik dari senyawa tersebut.

(A)

(B)


39/133

19


Soal No. 2 (35 point)

For Cu atoms, the first excited state is reached by absorption of light with λ=324.7 nm. The

energy difference between the ground state and the excited state depends on the electronic

structure of each different atom. Each energy difference can be observed when light isabsorbed by an atom in its Ground State and formas an Excited State.

a. How do you determine the energy difference in Cu when the Excited State relaxes by

emitting light and reverts to the ground state?

b. Why do you design your experiment with AAS instrument using internal standard

addition method?

c. Why do we use calibration curve in AAS analysis and how we develop a calibration

curve?

d. What is your explanation about reducing the atomic absorption signal?

Soal no. 3 (30 point)

Cuplikan petroleum sejumlah 4.97 g yang mengandung senyawa Co dilarutkan menjadi 500

ml. 35 ml larutan sampel cuplikan dicampur dengan senyawa ligan dan air sehingga dapat

ditentukan absorbansinya dengan AAS. Pada pengamatan ini dilakukan metode adisi standar

dengan 35 mL larutan sampel dengan perlakuan yang sama seperti pada sampel cuplikan.

Komposisi kedua campuran tersebut adalah sbb:

Campuran Cuplikan Co, ml Ligan+air, ml Standar Co

[3mg/L], ml

Absorban

1 35 35 0 0.478

2 35 30 5 0.630

a.

Bagaimana menentukan besarnya perubahan absorbansi karena penambahan 5 ml

larutan standar Co

b. Bagaimana menentukan berat Co (mg) di dalam larutan cuplikan pada campuran

pertama dan prosentasi (% berat) kandungan Co di dalam cuplikan petroleum tersebut


40/133

20


Jawaban

1. Diket : Senyawa A & B = etil etanoat & etanol.

Ditanya : Tentukan spektrum IR yang sesuai dan penjelasannya?

Jawab :

Spektrum inframerah Gambar A

Pada daerah sekitar 3200-3600 merupakan gugus fungsional O-H.Ikatan O-H terdapat pada

alkohol di mana dalam spektrum ini ikatan tersebut menyerap sinar dengan bilangan

gelombang yang lebih besar.

Penyerapan 1050-1150 merupakan ikatan C-O.

Dari data spektrum IR kita peroleh :

- Ikatan O-H (sekitar 3500)

-

Ikatan C-O (sekitar 1100)

Sehingga dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah etanol dengan bentuk

senyawa CH3-CH2-

OH

Spektrum inframerah Gambar B

- Pada nomor gelombang 3000 terdapat ikatan C-H (2850-3000)

-

Pada nomor gelombang 1740 terdapat ikatan rangkap C=O dengan daerah nomor

gelombang 1670-1820.

- Pada nomor gelombang 1000-1300 menunjukkan adanya ikatan C-O. Dari data

spektrum IR kita dapat data adanya :


41/133

21


o Ikatan C-H

o Ikatan C=O

o Ikatan C-O

Sehingga dapat disimpulkan bahwa spektrum IR (B) merupakan spektrum IR senyawa etiletanoat dengan bentuk senyawa

2.

b. Metode Adisi standar dilakukan dengan menambahkan larutan standar dengan kosentrasi

dan volume yang telah diketahui ke dalam sampel kemudian setiap larutan diukur

absorbansinya. Metode adisi standar dilakukan pada larutan sampel yang mana masih

terdapat zat-zat lain. Adanya zat-zat ini menyebabkan pengukuran konsentrasi zat analit oleh

metode spektroskopi menjadi kurang akurat untuk memperkecil kesalahan maka

digunakanlah metode adisi standar yang dikombinasikan dengan metode spektroskopi.Dari

metode adisi standar inilah kita dapat membuat kurva kalibrasi dalam menentukan

konsentrasi dari cuplikan dalam sampel yang diujikan.

c. Kurva kalibrasi mengambil prinsip dari hukum lambert beer konsentrasi dari analit di

dalam sampel dapat ditentukan dengan membandingkan larutan yang tidak diketahui


42/133

22


konsentrasinya (larutan sampel) dengan kurva kalibrasi, setelah mengkalibrasikan instrumen

dengan larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya. Caranya : dengan menyiapkan

beberapa larutan yang diketahui konsentrasinya lalu membuat kurva kalibrasinya.

Untuk membuat kurva kalibrasi dapat dilakukan dengan cara sbb :- Bergantung pada data apa yang diketahui (data yang keluar dari alat)

Data berupa intensitas radiasi/ absorbansi. Dapat dibuat persamaan :

Sehingga kita dapat memplot C vs I. Dari persamaan y = bx+a kita dapat mengetahui

konsentrasi sampel dengan menggunakan kurva kalibrasi yang telah dibuat. Jika data berupa

absorbansi,

Dari persamaan di atas, kita dapat mengetahui konsentrasi sampel setelah mengetahui nilai a

& b.


43/133

23


d. Pada AAS atom mengabsorpsi cahaya (radiasi elektromagnetik) atom-atom menyerap

cahaya pada panjang gelombang tertentu sehingga mempunyai energi untuk mengubah

tingkat elektronik atom. Dengan mengabsorpsi energi, suatu atom pada keadaan dasar

dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Elektron yang pindah dari tingkat energirendah ke tingkat energi tinggi akan menyerap energi (absorpsi). Gangguan pada AAS dapat

dikurangi dengan menghilangkan efek matriks dan gangguan-gangguan berupa gangguan

spektral, gangguan kimia, dll.

3. Diket :

-cuplikan petroleum = 4.97 gr

-Co (dalam cuplikan)

-dilarutkan menjadi 500 ml

-35 ml larutan sampel cuplikan + ligan + air

-metode adisi standar 35 ml

Ax= Absorbansi sampel

As = Absorbansi standar.

Komposisi :

Campuran Cuplikan Co (ml) Ligan+air (ml) Standar Co

[3mg/L], (ml)

Absorbans

1 35 35 0 0,478 (Ax)

2 35 30 5 0,630 (As)

Dit :

a. Perubahan absorbansi?

b. Berat Co? % berat?

Jawab :

a. Besarnya perubahan absorbansi = As-Ax

= 0,630-0,478

= 0,152


44/133

24


b.

Massa Co dalam 500 mL = (500/35) . 0,04178 mg

= 0,674 mg

% berat Co = (0,674. 10-3 g/4,97). 100%

= 0,136%


45/133

KIMIA FISIKA 1

2007/2008

1. Suatu enzim berhasil diekstrak dari biji tanaman X. Enzim tersebut akan digunakan untuk menghidrolisis

biomasa dalam penelitian pembuatan etanol. Beberapa cara dilakukan untuk mengidentifikasi enzim

tersebut, salah satu caranya adalah menentukan massa molar rata-rata dari enzim tersebut dengan

memanfaatkan teori tekanan osmosa. Cara yang dilakukan adalah dengan melarutkan enzim dalam air, dan

kemudian diukur dengan tekanan osmosanya pada suhu 20oC untuk tiap konsentrasi enzim. Data yang

didapatkan dari percobaan tersebut adalah sbb :

l.c/ (mg cm-3

) 3,221 4,618 5,112 6,722

Π tekanan osmosa/ cm 5,746 8,238 9,119 11,990

Berdasarkan data tersebut di atas, tentukanlah massa molar enzim yang diekstrak dari biji tanaman X.

Hasil analisis kromatografi gas memperlihatkan bahwa konsentrasi produk etanol yang diperoleh dari

biomasa adalah 50% berat, dan sisanya diasumsikan sebagai air. Jika volume produk yang didapatkan

adalah 100 cm3, tentukanlah berat dari air dan etanol dalam campuran tersebut.

Diberikan kurva hubungan fraksi mol etanol dengan volume molar parsial air dan etanol di halaman

berikut.

a). Tekanan osmosa π = MRT = Mr

C RT

Keterangan π = tekanan osmosa (mmHg)

M = konsentrasi molar ( g.mol / cm3)

R = konsentrasi gas ideal (62360 cm3 mmHg K-1 g.mol-1)

KIMIA FISIKA


46/133


47/133

Volume campuran = 100 cm3

M air = 18 g/gmol

M etanol = 46 g/gmol

*menentukan fraksi mol masing-masing komponen

M a = M e = 0,5 m

,

,

n total = na + ne

n total =

dengan fraksi mol etanol 0,28 dan fraksi mol air 0,72, dilihat pada grafik maka didapatkan

Vm air = 175 cm3/mol

Vm etanol = 56,2 cm3/mol

V campuran = na.Vma + ne.Vme

100 36 17,5

92

56,2

100 0,486 0,612

1001,098

1001,098 91,075

Massa air= massa etanol = 0,5m = 0,5 x 91,075 gram

= 45,538 gram

2. Hukum pengenceran ostwald dirumuskan dengan persamaan berikut:

Dengan K adalah konstanta kesetimbangan. Hasil dari suatu penelitian disosiasi (CH 3)4 SnCl dalam larutan

etil alkohol pada 25oC mendapatkan data hubungan antara konsentrasi dengan konduktivitas elektronik

sebagai berikut :

K )(-1

)c(

mm

2

mm


48/133

c x 104 mol/L 1,566 2,600 6,219 10,441

K x 106 Ω

-1 cm

-1 1,788 2,418 4,009 5,336

Dengan memanfaatkan persamaan diatas dan berdasarkan data yang diberikan, tentukanlah konduktivitasmolar pada pengeceran tak hingga dan konstanta kesetimbangan K .

Jawab

Persamaan di atas dapat disusun ulang menjadi

∞ 1

∞

Plot data hubungan CΛm dengan 1/Λm

1/Λm CΛm

559284 2,8 . 10-16

413565 6,28. 10-16

249439 2,49. 10-15

187406 5,57. 10-15

Dengan C dalam mol/cc

Λm dalam Ω-1

cm-1

-KΛm∞

= 6,75 x 10-15

Λm∞

=,

−

∞

1,279 .10−

y = -12.793x + 67.504

R² = 0.7848-10

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6

Series1

Linear (Series1)

K )(-1

)c(

mm

2mm


49/133

6,75.10−

1,279 .10−

4,556.10−

1,279 .10−

4,55610−

1,27910− 3,562 10−

Λm∞

=,

−−,

Λm∞

=1,895

UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2003/2004

MATA KULIAH: KIMIA FISIKA 1

HARI/TANGGAL: JUM'AT/26 MARET 2004

WAKTU: 90 MENIT

1.

Suatu gas akan ditentukan berat molekulnya. Gas tersebut dimasukkan ke dalam suatu tabung pada suhu23oC dan tekanan 741 torr, dan kemudian di timbang. Hasil penimbangan menunjukkan angka 65,3324 g.

Ketika tabung tersebut diisi dengan air, hasil penimbangan menunjukkan angka 170,15 g. Berapakah

berat molekul gas tersebut, jika diketahui berat tabung kosong adalah 65.2649 g.

Diketahui :

Gas T : 23oC

P : 741 torr = 741 mmHg

M1 (massa gas dan tabung) : 65,3324 g

M2 (massa air dan tabung) : 170,15 g


50/133

M0 (massa tabung) : 65.2649 g

Ditanya :

MR Gas…?

Jawab

M air = (170,15 - 65,3324) g

= 104,8851 g

Vol air = Vol tabung

= 104,8851 ml

M gas = 65,3324 g – 65,2649 g

= 0,0675 g

PV = nRT

16,03gasMr

K 296xK mol.

mmHgml. 6230x

gasMr

0,0675 ml04,8851xmmHg741

2. Untuk mempelajari bagaimana pengaruh tekanan terhadap kondisi kesetimbangan, dilakukan dengan

cara mereaksikan (g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1322 , pada suhu 500

oC, dengan perbandingan

reaktan 1:3. Fraksi mol NH3 yang dihasilkan pada setiap tekanan dicatat. Data yang diperoleh adalah

sebagai berikut:

Buatlah persamaan yang menghubungkan Kp dengan P, dan hitunglah nilai Kp pada saat tekanan 100 bar.

Diketahui :

(g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1322

Pada suhu 500oC

Perb. Reaktan = 1 : 3

P

(bar)

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56


51/133

Ditanya :

Buat persamaan hubngan Kp dengan P?

Jawab

2a 3a-3 a-1 : s

2a 3a- a- : b

- 3 1 :m

(g) NH (g)H2

3 (g) N

2

1 322

Mol total = 1-a + 3-3a +2a

= 4-2a

11

2 a

2a0,2a-0,4

2a-42a 1,0

2a-4

2a X

P

(bar)

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

x (NH3) 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,5 0,53 0,56


52/133

3

2

3

2

1

2

3

2

1

2

3

2

1

2

3

22

1

2

3

10.801,3Kp

100.))11

23(-3( .))

11

2(-1(

))11

22(-4(.)

11

22(

Kp

P)3a-3( .)a-1(

)2a-42a( Kp

P])2a-4

3a-3[(]P)

a24

a1[(

]P)

2a-4

2a[(

Kp

])HP() NP[(

) NHP( Kp


53/133

UAS KIMIA FISIKA 1

Senin/ 18 mei 2009

1. Acetic acid evaporated in container of volume 21.45 cm3 at 473 K and at an

external pressure of 200 kPa, and the container was then sealed. The mass of

acid present in the sealed container was 0,,0519 g. the experiment was repeated

with the same container but at 471 K, and it was found that 0,0380 g of acetic

acid was present. Calculate the equilibrium constant for the dimerization of the

acid in the vapour and the enthalpy of vaporization.

Jawab

Kondisi 1

Awal : V =21,45 cm3 = 21,45 x 10-6 m3

T = 47k

P = 200 kPa

Akhir : m = 0,0519 gr

Asumsi : gas ideal

200 10 21,45 10−

8,314 . 437 1,18 10−

Terjadi reaksi dimerisasi (misal acetic acid dilambangkan A)

A2 2A

Awal 1,18mmol -

Reaksi -1,18αmmol 2,36αmmol

setimbang (1-α)1,18 mmol 2,36αmmol

saat kesetimbangan

massa asam = 0,0519 gram

0,0519 180 0,288

Mol A2 setimbang =

+ 0,288 0,,096 1 1,18 α = 0,9186

MolAsetimbang = 2,36α mmol = 2,168 mmol

[][] ,,

,,

= 2,2799M

Kondisi 2

(pengerjaan seperti kondisi 1)

T = 471 K

= =,


54/133

Saat kesetimbangan :

nasam= 0,211 mmol

nA2 = 0,0704mmol

α = 0,9358

nA2 = 2,05mmol

K2 = 2,7841 M

Enthalpy of vaporization

∆

, , ∆,

∆ 10,057

2. The following table gives the mole fraction of methylbenzene (A) in liquid and

gaseous mixture with butanone at equilibrium at 303,15 K and the total pressure

P.

XA YA P (kPa)

00 36,066

0,08980,0410 34,121

0,2476 0,1154 30,900

0,35770,1762 28,626

0,51940,2772 25,239

0,60360,3393 23,402

0,71880,4450 20,6984

0,90190,5435 18,592

0,91050,7284 15,496

1 1 12,295

Take the vapour to be perfect, calculate the partial pressures of the two

components and find the Hendry’s Law constant for the two components.

Jawab

HukumRoult :

PA = XA PAo untuk pelarut murni

PB = XB PBo untuk zat terlarut yang mudah menguap

XB = 1- XA PA = YAPtot

YB = 1- YA PB = YBPtot


55/133


56/133

UAS Kimia Fisika

2008/2009

1. Pada 25oC tekanan uap kloroform CHCL3 = 199,1 mmHg dan karbon tetraklorida = 114,5 mmHg. Kedua

cairan membentuk larutan ideal. Jika 2 mol CHCl3 dan 3 mol CCl4 dicampur, tentukan fraksi masing-masing

dalam uap yang setimbang dengan cairannya dan tekanan uap campuran, dalam mmHg.

2.

Suatu zat mempunyai berat molekul = 100 gram/g-mol. Jika W gram zat tersebut dimasukkan ke dalam 50gram kloroform, titik didih kloroform naik = 0,01

oC. Diketahui kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-

mol. Berapa w?

3. Tabel di bawah ini menunjukkan nilai konduktansi ekuivalen untuk tiap konsentrasi larutan sodium laktat :

c x 103, mol/L 0,1539 0,3472 0,6302 1,622 2,829 4,762

konduktansi

ekuivalen

87,89 87,44 86,91 85,80 84,87 83,78

tentukan nilai Λo dengan memanfaatkan data-data tersebut:

(a) secara grafik

(b) dengan menggunakan persamaan Onsager ,/ ,

/ √

tentukan juga nilai Ao untuk asam laktat.

1. Dik : pada suhu 25oC

P CHCl3 = 199,1 mmHg

P CCl4 = 114,5 mmHg

n CHCl3 = 2 mol

n CCl4 = 3 mol

Dit:

a) XCHCl3 dan XCCl4 dalam uap yang setimbang dengan cairannya

b) Tekanan uap campuran ?

Jawab

a) 0,4

3 5 0,6

b) P campuran = XCHCl3 . PCHCl3 + XCCl4 . PCCl4

= 0,4 (199,1 mmHg) + 0,6 (114,5 mmHg)

= (79,64 + 68,7)mmHg

= 148,34 mmHg


57/133

2. Dik : Mr zat = 100 g/g-mol

M pelarut (kloroform) = 50 gram

ΔTb = 0,01oC

Titik didih kloroform (To) = 81,2oC = 354,2 K

Kalor penguapan kloroform = 7305,8 kal/g-mol = ΔHv

Dit : m zat (w).?

Jawab

.

. 1000 .

.

1000

0,01 1,987 .354,2 .119,5 ;

1000 . 7305,8 .

100 . 1000

50

0,01 0,8155

0,01226 3. Λ = Λo - b√

Λ = - b√ + ΛoY = mx + c

√ 12,4 87,89

18,6 87,44

25,1 86,91

40,3 85,80

53,2 84,87

69 83,78

Dengan interpolasi

(x2, y2) = (69. 10-3

; 83,78)

(x1, y1) = (12,4 . 10-3

; 87,89)


58/133

87,8983,7887,89

12,4 .10−6912,4. 10−

87,894,11

12,4.10−56,6.10−

(56,6 .

10−)y – 4,9746 = -4,11x + 0,051

y = -72,615x + 88,792

Λ = - b√ + ΛoJadi Λo = 88,793−−

Ujian Tengah Semester Ganjil 2005/2006

Kimia Fisika 2

Tanggal : 21 Oktober 2005

Waktu : 60 menit (08.00-09.00)

Sifat : Open book

1. Sulfuryl chloride (SO2Cl2) merupakan senyawa yang berbahaya bagi manusia dan bersifat

korosif. SO2Cl2 (g) dapat terdekomposisi menjadi SO2 (g) dan Cl2 (g). untuk menentukan

persamaan laju reaksi dekomposisi ini, dilakukan penelitian pada suhu tinggi, dengan data

yang diperoleh adalah tekanan total untuk setiap rentang waktu t, seperti pada tabel di

bawah ini:

t (jam) 0 3 6 9 12 15

Ptot (kPa) 11,07 14,79 17,26 18,90 19,99 20,71


59/133

Dari data yang diberikan, perkirakanlah metode apa yang paling tepat untuk menentukan

orde reaksi dan persamaan laju reaksinya. Kemudian tentukanlah orde reaksi dekomposisi

SO2Cl2 tersebut.

2. Reaksi pirolisis dari asetaldehid, untuk produksi metana,

∆→ Merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada perrsamaan laju reaksi di bawah ini:

[] []

Reaksi yang terjadi tidaklah sesederhana seperti yang digambarkan pada persamaan

reaksi di atas. Reaksi tersebut merupakan reaksi rantai yang terdiri atas beberapa tahap

reaksi. Mekanisme reaksi untuk pirolisis asetaldehid ini diusulkan oleh Rice-Herzfeld,

yaitu: →

→

Pada kenyataannya, mekaniksme reaksi yang terjadi jauh lebih rumit dibandigkan dengan

yang diusulkan oleh Rice-Herzfeld. Buktikanlah bahwa persamaan laju reaksi

pembentukan metana merupakan reaksi orde 3/2, seperti pada persamaan laju reaksi di

atas.


60/133

Jawaban

1. Note: Jika tidak tahu persamaan turunannya uraikan sendiri.

Asumsi: orde reaksi 1

Reaksi dekomposisi: SO2Cl2 SO2 + Cl2

m Po

r x x x

s Po – x x x

Ptotal = PSO2Cl2 + PSO2 + PCl2

P = (Po – x) + x + x = Po + x

x = P - Po

Persamaan turunan umum: , .log Dimana: Po = PSO2Cl2 saat t = 0

PA = PSO2Cl2 setelah terdekompresi

PA = Po – x = Po – (P - Po) = 2 Po – P

Sehingga: , .log − Lalu masukkan data t dan P ke dalam rumus di atas sehingga diperoleh nilai k. Ternyata

nilai k tetap untuk setiap variasi t. Maka reaksi tersebut berorde satu.

2.

Reaksi pirolisis: ∆→ Persamaan laju reaksi:

[] []

[] [][ ] (1)

[ ]

[] [][

] [

] 2[

][

] 0 (2)[ ] [][ ] [ ] 0 (3)

Laju reaksi CH3 dan CH3CO adalah 0

(3) (2)

[] [][ ] [ ] 2[ ] 0 [] 0 2 [ ] 0

[] 2[ ]

[

] [] (4)(4) (1)

[] []

2

/[]/

2/

[]/ []

[]/ terbuktiReaksi tersebut berorde 3/2 karena n = 3/2

v = k [A]n


61/133

Ujian Tengah Semester 2006/2007

Mata Ajaran : KIMIA FISIKA 2

Hari/Tanggal : Jumat/10 Nopember 2006

Waktu : 60 menit (08.00 s/d 09.00)

Sifat Ujian : Buku Terbuka

1. Suatu penelitian dilakukan untuk menentukan dekomposisi dari suatu senyawa. Ternyata,

dibutuhkan waktu selama 8000 detik agar konsentrasi dari senyawa tersebut tinggal

setengah dari konsentrasi awal. Dari pengolahan data konsentrasi sisa setiap interval

waktu didapatkan dari eksperimen, diperoleh bahwa reaksi dekomposisi senyawa tersebut

adalah reaksi orde satu. Penelitian diharapkan dapat memberikan hasil 70% dari senyawa

tersebut harus terdekomposisi. Untuk itu harus dihitung waktu yang diperlukan olehreaksi dekomposisi tersebut. Bantulah peneliti tersebut!!!

2. The reaction below; A + B C, was performed at known concentration of A and

temperature of T = 35 oC. The activation energy for the reaction is Ea = 33 kJ mol -2, the

rate was found to be 0.97 mols L-1

s-1

and the rate constant was determined as k = 2.76 x

10-2 L mol-1 s-1. Determine the rate of reaction at the same concentration of species, A, if

the temperature is now raised to 427 oC. What is the order of the reaction?

3. Ada 5 tipe isothermal adsorpsi, yaitu tipe satu untuk monolayer dan tipe 2-5 untuk

multilayer. Jelaskan dengan kalimat anda sendiri, kenapa bentuk kurva tipe 1 disebut

isotherm adsorpsi monolayer dan kurva 3 disebut multilayer.

4. The following data were obtained for the adsorption of liquid on surface of the solid at

77.3 K:

P (torr)31.7 40.1 56.6 64.5 82.7 96.7 112.4 128.8 148.6 169.3

N (10- mol

s-1)

8.31 8.53 8.90 9.03 9.53 9.85 10.15 10.45 10.81 11.81

If the vapor pressure (Po) of liquid is 759.0 torr at this temperature, show that the data can

be described by the BET isotherm:

[1 1( ⁄ )]

where c is a constant. Determine the values of c.


62/133

Jawaban

1. Dik : t½ = 8000 s

Reaksi orde 1

Dit : Waktu saat 70% senyawa terdekompiosisi

Jawab :

Gunakan metode paruh waktu untuk reaksi orde satu untuk mendapatkan nilai k

Dimana

t½ = 0,69/k

k = 0,69/ t½ = 0,69/8000 = 8,625 x 10-5

s-1

karena reaksi orde satu maka persamaan laju reaksinya

-(d[C]/dt) = k[C]

Bila persamaan ini diintegrasikan maka akan menjadi

ln [C] = ln [C]o – kt

karena yang ditanya adalah waktu saat 70% senyawa terdekomposisi, maka [C] =

0,3[C]o, jadi:

ln [C] - ln[C]o = kt

t = ln {[C]/ [C]o}/k = {ln (1/0,3)}/8,625 x 10-5 s-1 = 13959,1 sekon

2.

Dik :

Reaksi A +B C

T1 = 35oC = 308 K

Ea = 33 kJ mol-2

V = 0,97 mol L-1 s-1

k 1 = 2,76 x 10-2 L mol-1 s-1

T2 = 427oC = 700 K


63/133

Dit : k 2 = ? ; orde reaksi = ?

Jawab :

Gunakan persamaan Arrhenius

l n Atau persamaan tersebut dapat ditulis

k = A . e-E/RT

Sehingga nilai k 2 dapat dicari dengan

k 1 = A . e-E/RT1

k 2 = A . e-E/RT2

Sehingga k 2 = k 1 x (e-E/RT2 / e-E/RT1)

= 2,76 x 10-2 L mol-1 s-1 x [(3,4468 x 10-3) / (2.5306 x 10-6)]

= 37,59 L mol-1 s-1

Untuk mencari orde reaksi dapat digunakan analisis satuan

v = k [A]x

Dimana satuan V adalah mol L-1 s-1

k = L mol-1 s-1 dan [A] = mol L-1

sehingga

mol L-1

s-1

= L mol-1

s-1

[mol L-1

]x

[mol L-1]x = mol2 L-2

Sehingga didapat nilai x = 2

Jadi orde dari reaksi tersebut adalah 2

Persamaan laju reaksi: v = 37,59[A]2

4. Dik: Po = 759 torr

T = 77,3 KDit: c = ?

Jawab:

--asumsi gas ideal, PV = nRT sehingga

V ≈ n

Dari persamaan BET tersebut dapat dibuat menjadi

P / {V(Po-P)} = {1/(Vmc)} + {(c-1)/(Vmc)} (P/Po) .................................................. (1)

Dimana persamaan tersebut dapat dibuat menjadi sebuah persamaan garis y = bx + a,

dimana


64/133

y = P / {V(Po-P)} , x = (P/P

o) , a = {1/(Vmc)} , dan b = {(c-1)/(Vmc)}

data-data soal dapat diolah menjadi

No. P V x Y

1 31.7 8.31 0.041765 0.005245

2 40.1 8.53 0.052833 0.006539

3 56.6 8.9 0.074572 0.009054

4 64.5 9.03 0.08498 0.010285

5 82.7 9.53 0.108959 0.012831

6 96.7 9.85 0.127404 0.014823

7 112.4 10.15 0.14809 0.017126

8 128.8 10.45 0.169697 0.019558

9 148.6 10.81 0.195784 0.022521

10 169.3 11.81 0.223057 0.024309

Dari grafik terlihat data-data tersebut mengikuti pola garis lurus sehingga terbukti

data-data tersebut dapat digambarkan dalam persamaan BET

Dengan menggunakan metode least square didapat nilai a dan b yaitu

a = 0,001

b = 0,1077

Untuk mencari nilai c, nilai a dan b pada dimasukkan dalam persamaan:

b = {(c-1)/(Vmc)}

a = {1/(Vmc)} atau Vmc = 1/a

Sehingga dengan melakukan substitusi didapatkan

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

P /

V ( P o - P )

P/Po

grafik isoterm BET

grafik BET

Linear(grafik BET)


65/133

c – 1 = b/a

c = b/a + 1

= (0,1077 / 0,001) +1

= 108,7

Ujian Tengah Semester - Kimia Fisika 2

(75 menit)

1. Reaksi dalam fasa gas antara nitrogen oksida dengan hydrogen, mengikuti persamaan

reaksi berikut:

2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O

Data yang diperoleh dari suatu penelitian yang dilakukan untuk reaksi tersebut dapat

dilihat di tabel berikut:

Tekanan awal, mm 354 288 243 202

Waktu paruh, detik 81 140 176 224

Tentukanlah persamaan laju reaksi berdasarkan data yang diberikan di atas.

2. Seorang peneliti mengamati dekomposisi dari suatu senyawa (A). ketika konsentrasi dari

senyawa tersebut tinggal setengah dari konsentrasi awal, ternyata dibutuhkan waktu

selama 8000 detik. Dari pengolahan data konsentrasi sisa setiap interval waktu yang dia

dapatkan dari eksperimen, diperoleh bahwa reaksi dekomposisi senyawa tersebut adalah

reaksi orde satu. Peneliti menginginkan 70% dari senyawa tersebut harus terdekomposisi.

Untuk itu dia harus menghitung waktu yang diperlukan oleh reaksi dekomposisi tersebut.Bantulah peneliti tersebut untuk menentukan berapa lama reaksi yang harus dia lakukan.

3.

Reaksi penguraian N2O5, 2 N2O5 4 NO2 + O2, mengikuti mekanisme sbb.:

k1

N2O5 NO2 + NO3

k2k3

NO2 + NO3 NO + O2 + NO2

k4

NO + NO3 2 NO2


66/133

Buktikan bahwa persamaan laju reaksinya adalah sbb.:

[]

2 2 []


67/133

Jawaban

1. Dik: 2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O

Tekanan awal, mm 354 288 243 202

Waktu paruh, detik 81 140 176 224

Dit: Pers. Laju reaksi = ?

Jawab:

Untuk orde-n

log ⁄ l og 2− 1

1 1 log[] y = b - m x

Dengan metode least square didapatkan data :

Pawal T 1/2 log Po log t1/2

354 81 2.549003 1.908485

288 140 2.459392 2.146128

243 176 2.385606 2.245513

202 224 2.305351 2.350248

1,7826,484 1 1,782 2,782 6,484log 2− 1 1

6,484log 2, 11,7821

y = -1.7823x + 6.4844

R² = 0.9633

0

0.5

1

1.5

2

2.5

2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

l o g t 1 / 2

log Po

Grafik log Po vs log t1/2

Series1

Linear (Series1)


68/133

4,51 10− Maka persamaan laju reaksinya adalah:

v = 4,51 x 10-7 [NO]a [H2] b

dimana a+b = 2,782

2. Untuk reaksi orde satu persamaannya

t½ = 0,69/k

k = 0,69/ t½

k = 0,69/8000 = 8,664 x 10-5 s-1

70% senyawa terdekomposisi, maka [C] = 0,3[C]o

Untuk reaksi orde satu:

-(d[C]/dt) = k[C]

Diintegrasikan, menjadi:

ln [C] = ln [C]o – kt

ln [C] - ln[C]o = kt

t = ln {[C]/ [C]o}/k

= {ln (1/0,3)}/8,664 x 10-5

s-1

= 13896,269 sekon

3.

[] [] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 []

[][] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … …2 []

[] [][] [][] [][] 2[][]

[] [][] 2[][] … … … … … … … … … … … 3 [] [] [][] [][] [][] … … … … 4

∗ [] 0 [][] [][] … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5

∗ [] 0


69/133

[] [][] [][] [][] (. 5) [] [][] 2[][] [] 2[][]

[][] 2 [] … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6

Substitusi persamaan (6) ke (1)

[] [] [][]

[] []

2 []

[] [] 2 [] []

2

2 [] []

2

2 [] []

2

2 [] > ‼

Ujian Tengah Semester Genap 2007/2008


70/133

Kimia Fisika 1

(90 menit)

1. Sebuah reactor, dengan volume V, digunakan untuk mengamati reaksi pembentukan

air. Ke dalam reactor tersebut dialirkan gas hydrogen dan oksigen, sampai tekanan-

tekanan total campuran gas tersebut adalah 1,00 bar. Campuran kemudian bereaksi

membentuk air pada suhu T. Reaksi dibiarkan terjadi sampai selesai dan tekanan

parsial hydrogen yang tersisa adalah 0,35 bar. Jika diasumsikan bahwa tekanan diukur

pada kondisi suhu dan volume yang sama, hitunglah komposisi awal dari kedua gas

tersebut.

Jawab :

Dik. V, T

Ptotal = 1,00 bar H2(g) + ½ O2(g) H2O(l)

PH2 = 0,35 bar 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

Dit. Komposisi awal ?

Jawab :

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

Asumsitekanan O2 yang bereaksi = x

M 0,35+2x x

B 2x x

S 0,35

Ptotal = 1 atm

Ptotal = PH2 +PO2

1 = (0,35 + 2X) + X

1 = 0,35 + 3X


71/133

3X = 0,65

X = 0,22

Awal

P parsial O2 = 0,22atm

P parsial H2 =0,35 + 2 x 0,22 = 0,78 atm

JadiO2 : H2 = 2 : 7

2.

Reaksi pembuatan ammonia dari nitrogen dan hydrogen merupakan reaksi reversible.

Penelitian sedang mempelajari bagaimana pengaruh tekanan terhadap kondisi

kesetimbangan reaksi ini. Penelitian tersebut mencoba mereaksikan nitrogen dan

hydrogen dengan perbandingan mol 1 : 3, dan tekanan dibuat bervariasi dari 100

sampai 1000 atm dengan ΔP adalah 100 atm, dan untuk tekanan dihitung nilai fraksi

NH3 yang terbentuk 0,1 ; 0,18; 0,25; 0,32; 0,37; 0.42; 0,46; 0,50; 0,53; 0,56, berturut-

turut dengan kenaikan tekanan. Hitunglah nilai Kp berdasarkan data tersebut.

Jawab :

Dik. →

N2 : H2 = 1 : 3

P 100 200 300 400 500 600 700 800 900

X 0,1 0,18 0,25 0,32 0,37 0,42 0,46 0,50 0,53

Dit.Kp ?

Jawab:

“Saat 100 atm”


72/133

PNH3 = x NH3 X 100 atm

= 0,1 x 100 atm

= 10 atm

P N2 + P H2 = 100 -10 =90 atm

P N2 = 90

=22,5atm

P H2 = 90

= 67,5atm

Kp =

=

√ , ,. −

= 3,801.10-3 atm-1

Dengan cara yang sama :

“ saat 200 atm

PNH3 = 36 atm

PNH2 = 41 atm

PH2 = 123 atm

Kp = 4,121 x 10-3 atm-1

“ saat 300 atm

PNH3 = 75 atm


73/133

PNH2 = 56,25atm

PH2 = 168,75atm

Kp = 4,562 x 10-3 atm-1

“ saat 400 atm

PNH3 = 128 atm

PNH2 = 68 atm

PH2 = 204 atm

Kp = 5,327 x 10-3 atm-1

“ saat 500 atm

PNH3 = 185 atm

PNH2 = 78,75atm

PH2 = 236,25atm

Kp = 5,741 x 10-3 atm-1

“ saat 600 atm

PNH3 = 252 atm

PNH2 = 87 atm

PH2 = 261 atm

Kp = 6,407 x 10-3 atm-1

“ saat 700 atm


74/133

PNH3 = 322 atm

PNH2 = 94,5atm

PH2 = 283,5atm

Kp = 6,939 x 10-3 atm-1

“ saat 800 atm

PNH3 = 400 atm

PNH2 = 100 atm

PH2 = 300 atm

Kp = 7,698 x 10-3

atm-1

“ saat 900 atm

PNH3 = 477 atm

PNH2 = 105,75atm

PH2 = 317,25atm

Kp = 8,209 x 10-3 atm-1

“ saat 1000 atm

PNH3 = 560 atm

PNH2 = 110 atm

PH2 = 330 atm

Kp = 8,902 x 10-3

atm-1


75/133

3. The dissociation vaspor pressure of NH4Cl 4270C IS 608 kPa but at 459

0C it has risen

to 1115 kPa. Calculate:

a.

The equilibrium constant

b. The standard reaction free energy

c. The standard enthalpy

d.

The standard entropy of dissociation

All at 4270C.assume that the vaspor behaves as a perfect gas and the standard

enthalpy and entropy are independent of temperature in the range given. (solid

ammonium chloride dissociates to gaseous ammonia and HCl.

Jika dimisalkan V total=100 liter, maka didapat V N2=30L, V CO=50L, VH2=15L,

dan V O2=5L.

30 2 14

840

50 12 16 1400

15 2 1 30

5 2 16 160

840140030160 2430

% 8402430 100%34,57%

% 14002430 100% 57,61%

% 302430 100% 1,23%


76/133

% 1602430 100% 6,59%

Dik :

Dis. Vapor P NH4Cl = 608 kPa = 6,08atm, 427oC = 700 K

Dis. Vapor P NH4Cl = 11,5kPa = 11,15 atm, 459oC = 732 K

ΔH,ΔS tidakdipengaruhiolehsuhu

NH4Cl (S) NH3 (g) + HCl(g)

Dit :

a)

Kp

b) ΔG

c) ΔH

d)

ΔS

Jawab :

NH4Cl (S) NH3 (g) + HCl(g)

Awal x - -

Reaksi αx αx αx

Sisa x-αx αx αx PNH3 = PHCl

a)

PNH3 + PHCl = 6,08 atm

PNH3 + PNH3 = 6,08atm

2PNH3 = 6,08atm

PNH3 = 3,04atm = PHCl

Kp = [PNH3][PHCl]

Kp = [3,04][3,04]

Kp = 9,2416

b)

ΔG = -RT ln KP


77/133

ΔG =- (1,982 cal. K-1

. mol-1

)(700K) ln 9,2416

ΔG =- (1,982 cal. K-1

. mol-1

)(700K) 2,223715031

ΔG =- 3092,96523 cal. mol-1

ΔG =- 3092,97 cal. mol-1

c)

T = 732 K

PNH3 + PHCl = 11,15atm

2PNH3 = 11,15atm

PNH3 = 5,575 atm = PHCl

Kp = [PNH3][PHCl]

Kp=[ 5,575][5,575]

Kp = 31,080615 atm

Kp = 31,0806atm

∆

31,08069,2416 ∆

1,987 732700700.732

31,08069,2416 ∆

1,987 32512400

31,08069,2416 ∆1,987 732700700.732

∆ 1,987. 512400ln 31,08069,2416

32

∆ 1234868,784

32

∆ 38589,6495

∆ 38589,65

d)

ΔGo = ΔH

o - TΔS

-3092,97 = 38589,65

– 700 K ΔS

700K ΔS = 41682,62

ΔS =,

K

ΔS = 59,5466

ΔS = 59,55


78/133

UTS KIMFIS I 2007

1.

For the reaction 2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g) , ΔHo = 46980 cal and ΔGo = 33460 cal at 25oT. Assuming ΔHo to

be independent of temperature, calculate :

a).

ΔGo

2…?

b).

The degree of dissociation α, of 2SO2(g) at 600 K and 0,5 atm total pressure


79/133

1. Diketahui :

ΔHo= 46980 cal, ΔH=/f(T)

ΔGo

1= 33460 cal

T1 = 298 K

T2 = 600 K

Ptot = 0,5 atm

Ditanya

a).

ΔGo

2...?

b). α...?

Jawab

a).

ΔGo

1 = - RT1 ln K1

33460 = -1,987. 298 ln K1

ln K1 = -56,508

atm10x6,346K

16,573-K ln

39,93556,508-K ln

600.298

298-600

1,987

46980 K ln-K ln

R

H K

K ln

8-

2

2

2

12

21

12

1

2

T T

T T

kal19758 G

73)600.(-16,51,987.-G

lnK RT G

0

2

0

2

22

0

2

b).

2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)

M x - -

B αx αx ½ αx

S x- αx αx ½ αx


80/133

Ptot = x- αx +αx + ½ αx

0,5 = x+ ½ αx

10x312,6

010x38,210x1,5865-0,0625

0,062510x1,586510x38,210x1,5865

125,0375,025,0

0,0625 10x6,346

3-

8-8-3

338-8-8-

2

28-

a

2

2

2

2

8-

2

8-

2

2

8-

2

3

2

2

2

2

11

0,5-0,5

2

11

25,0

2

11

0,25

10x6,346

2

11.

2

11

0,5

2

11

5,0.

2

1

2

11

0,5 .

10x6,346

½

10x6,346

SOP

POSOPK

2

11

5,0

x

ax x

axax

x


81/133

Ps : nilai α ini didapat dari kalkulator. Kalau sama bu Rita, musti pake trial and error. Jadi pinter-pinter aja

kombinasiin k

diktat teknologi bioproses semester 3

Documents