1. Tujuan
[kembali]2. Komponen
A. Alat
Tabung reaksi, adalah peralatan gelas yang umum ada di laboratorium berbentuk tabung sebesar kira-kira jari tangan manusia dewasa, terbuat dari kaca atau plastik, terbuka di bagian atasnya, biasanya alasnya berbentuk huruf-U.
Tabung reaksi besar khusus untuk mendidihkan cairan disebut labu didih.
Tabung reaksi tersedia dalam berbagai ukuran panjang dan diameter, umumnya dari diameter 10 sampai 20 mm dan panjang 50 sampai 200 mm.[1] Bagian atasnya sering kali dilengkapi dengan bibir yang melebar untuk membantu menuang isinya; beberapa sumber mempertimbangkan bahwa adanya bibir tersebut membedakan tabung reaksi dari tabung biasa.[2] Tabung reaksi ada yang memiliki dasar rata, bulat, atau mengerucut. Beberapa tabung reaksi dibuat agar dapat dipasangi sumbat kaca atau tutup berulir. Ada pula yang dilengkapi dengan kaca kasar (ground glass) atau area berglazuur di bagian atas agar mudah diberi tanda menggunakan pensil.
B. Bahan
Tabung reaksi, adalah peralatan gelas yang umum ada di laboratorium berbentuk tabung sebesar kira-kira jari tangan manusia dewasa, terbuat dari kaca atau plastik, terbuka di bagian atasnya, biasanya alasnya berbentuk huruf-U.
Tabung reaksi besar khusus untuk mendidihkan cairan disebut labu didih.
Tabung reaksi tersedia dalam berbagai ukuran panjang dan diameter, umumnya dari diameter 10 sampai 20 mm dan panjang 50 sampai 200 mm.[1] Bagian atasnya sering kali dilengkapi dengan bibir yang melebar untuk membantu menuang isinya; beberapa sumber mempertimbangkan bahwa adanya bibir tersebut membedakan tabung reaksi dari tabung biasa.[2] Tabung reaksi ada yang memiliki dasar rata, bulat, atau mengerucut. Beberapa tabung reaksi dibuat agar dapat dipasangi sumbat kaca atau tutup berulir. Ada pula yang dilengkapi dengan kaca kasar (ground glass) atau area berglazuur di bagian atas agar mudah diberi tanda menggunakan pensil.
B. Bahan
Besi(III) nitrat Nama Nama IUPACBesi(III) nitrat Nama lainFeri nitrat
Garam besi(3+), asam nitrat Penanda - 10421-48-4
- 13476-08-9 (heksahidrat)
- 7782-61-8 (nonahidrat)
Model 3D (JSmol) ChemSpider PubChem CID Nomor RTECS NO7175000 UNII Sifat Fe(NO3)3 Massa molar 403.999 g/mol (nonahidrat)
241.86 g/mol (anhidrat) Penampilan Kristal ungu pucat
higroskopis Densitas 1.68 g/cm3 (heksahidrat)
1.6429 g/cm3(nonahidrat) Titik lebur 47,2 °C (117,0 °F; 320,3 K) (nonahidrat) Titik didih 125 °C (257 °F; 398 K) (nonahidrat) 150 g/100 mL (heksahidrat) Kelarutan larut dalam alkohol, aseton +15,200.0·10−6 cm3/mol Struktur oktahedral Bahaya[3] Lembar data keselamatan External SDS Piktogram GHS 
[1]Keterangan bahaya GHS WARNING H272, H302, H319 P210, P220, P221, P264, P270, P280, P301+312, P305+351+338, P330, P337+313, P370+378, P501 Titik nyala non-flammable Batas imbas kesehatan AS (NIOSH): REL (yang direkomendasikan) TWA 1 mg/m3[2] Related compounds Senyawa terkait Besi(III) klorida
Besi(III) sulfat Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
 |
| |
| Nama | |
|---|---|
| Nama IUPAC Besi(III) nitrat | |
| Nama lain Feri nitrat Garam besi(3+), asam nitrat | |
| Penanda | |
| |
Model 3D (JSmol) | |
| ChemSpider | |
PubChem CID | |
| Nomor RTECS | NO7175000 |
| UNII | |
| Sifat | |
| Fe(NO3)3 | |
| Massa molar | 403.999 g/mol (nonahidrat) 241.86 g/mol (anhidrat) |
| Penampilan | Kristal ungu pucat higroskopis |
| Densitas | 1.68 g/cm3 (heksahidrat) 1.6429 g/cm3(nonahidrat) |
| Titik lebur | 47,2 °C (117,0 °F; 320,3 K) (nonahidrat) |
| Titik didih | 125 °C (257 °F; 398 K) (nonahidrat) |
| 150 g/100 mL (heksahidrat) | |
| Kelarutan | larut dalam alkohol, aseton |
| +15,200.0·10−6 cm3/mol | |
| Struktur | |
| oktahedral | |
| Bahaya[3] | |
| Lembar data keselamatan | External SDS |
| Piktogram GHS |   [1] |
| Keterangan bahaya GHS | WARNING |
| H272, H302, H319 | |
| P210, P220, P221, P264, P270, P280, P301+312, P305+351+338, P330, P337+313, P370+378, P501 | |
| Titik nyala | non-flammable |
| Batas imbas kesehatan AS (NIOSH): | |
REL (yang direkomendasikan) | TWA 1 mg/m3[2] |
| Related compounds | |
Senyawa terkait | Besi(III) klorida Besi(III) sulfat |
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 |
3. Dasar Teori
[kembali]Chapter 20.1
Atmosfir Bumi
Bumi unik di antara planet-planet tata surya kita dalam memiliki atmosfer yang aktif secara kimia dan kaya akan oksigen. Mars, misalnya, memiliki jauh lebih tipisatmosfer yang sekitar 90 persen karbon dioksida. Jupiter, di sisi lain, telah tidak ada permukaan padat; terdiri dari 90 persen hidrogen, 9 persen helium, dan 1 persen zat lain.
Umumnya diyakini bahwa 3 hingga 4 miliar tahun yang lalu, atmosfer Bumi terdiri terutama amonia, metana, dan air, juga sedikit oksigen. Radiasi ultraviolet (UV) dari matahari mungkin menembus atmosfer, merender permukaan Bumi steril. Namun, radiasi UV yang sama mungkin memiliki memicu reaksi kimia (mungkin di bawah permukaan) yang akhirnya menyebabkan kehidupan di Bumi. Organisme primitif menggunakan energi dari matahari untuk memecah karbon dioksida (diproduksi oleh aktivitas vulkanik) untuk mendapatkan karbon, yang mereka masukkan dalam sel mereka sendiri. Produk per produk utama dari proses ini, yang disebut fotosintesis, adalah Oksigen.
Tabel 20.1 menunjukkan komposisi udara kering di permukaan laut. Massa total dari suasana sekitar 5,3 3 1018 kg. Air dikecualikan dari tabel ini karenakonsentrasi di udara dapat bervariasi secara drastis dari lokasi ke lokasi.
Gambar 20.1 menunjukkan proses utama yang terlibat dalam siklus nitrogen di Alam. Nitrogen molekul, dengan ikatan tiga, adalah molekul yang sangat stabil. Namun melalui fiksasi nitrogen biologis dan industri, konversi molekuler nitrogen menjadi senyawa nitrogen, gas nitrogen atmosfer dikonversi menjadi nitrat dan senyawa lain yang cocok untuk asimilasi oleh ganggang dan tanaman.Mekanisme penting lainnya untuk memproduksi nitrat dari gas nitrogen adalah petir.
Langkah-langkahnya adalah
Sekitar 30 juta ton HNO3 diproduksi dengan cara ini setiap tahun. Asam nitrat dikonversi menjadi garam nitrat di tanah.
Gambar 20.1 Siklus nitrogen.
Proses utama siklus oksigen global ditunjukkan pada Gambar 20.2. Ini siklus rumit oleh fakta bahwa oksigen mengambil begitu banyak bahan kimia yang berbeda Bentuk. Oksigen atmosfer dihilangkan melalui pernapasan dan berbagai industri proses (sebagian besar pembakaran), yang menghasilkan karbon dioksida. Fotosintesis adalah mekanisme utama di mana oksigen molekul diregenerasi dari karbon dioksida dan air.
Para ilmuwan membagi atmosfer menjadi beberapa lapisan yang berbeda sesuai dengan suhu variasi dan komposisi (Gambar 20.3). Sejauh peristiwa yang terlihat yang bersangkutan, wilayah yang paling aktif adalah troposfer, lapisan atmosfer yang berisi sekitar 80 persen dari total massa udara dan praktis semua uap air atmosfer
Gambar 20.2 Siklus oksigen. Siklus ini rumit karena oksigen muncul dalam begitu banyak bentuk kimia dan kombinasi, terutama sebagai oksigen molekuler, dalam air, dan dalam senyawa organik dan anorganik.
Di atas troposfer adalah stratosfer, yang terdiri dari nitrogen, oksigen, dan ozon. Di stratosfer, suhu udara naik dengan ketinggian. Efek pemanasan ini adalah hasil reaksi eksotermik yang dipicu oleh radiasi UV dari matahari (akan dibahas di Bagian 20.3). Salah satu produk dari urutan reaksi ini adalah ozon (O3), yang, seperti yang akan kita lihat segera, berfungsi untuk mencegah sinar UV berbahaya mencapai permukaan Bumi. Dalam mesosfer, yang berada di atas stratosfer, konsentrasi ozon dan gas lainnya rendah, dan suhu menurun dengan ketinggian yang meningkat.
Termosfer, atau ionosfer, adalah lapisan paling atas atmosfer. Kenaikan suhu di wilayah ini adalah hasil dari pemboman oksigen molekuler dan nitrogen dan spesies atom oleh partikel energik, seperti elektron dan proton, dari matahari. Reaksinya adalah
Gambar 20.3 Wilayah atmosfer Bumi. Perhatikan variasi suhu dengan ketinggian
20.2 Fenomena di Lapisan Luar Atmosfer
Aurora Borealis dan Aurora Australis
Letusan keras di permukaan matahari, yang disebut suar matahari, mengakibatkan lonjakan segudang elektron dan proton ke luar angkasa, di mana mereka mengganggu transmisi radio dan memberi kami pertunjukan cahaya surgawi spektakuler yang dikenal sebagai aurora (Gambar 20.4). Elektron dan proton ini bertabrakan dengan molekul dan atom di atas Bumi suasana, menyebabkan mereka menjadi terionisasi dan bersemangat secara elektronik. Akhirnya molekul dan ion yang bersemangat kembali ke keadaan tanah dengan emisi cahaya. Misalnya, atom oksigen yang bersemangat memancarkan foton pada panjang gelombang 558 nm (hijau) dan antara 630 nm dan 636 nm (merah):
di mana tanda bintang menunjukkan spesies yang bersemangat secara elektronik dan hv foton yang dipancarkan (lihat Bagian 7.2). Demikian pula, warna biru dan ungu sering diamati dalam aurora hasil dari transisi dalam molekul nitrogen terionisasi:
Panjang gelombang untuk transisi ini jatuh antara 391 dan 470 nm.
Aliran proton dan elektron matahari yang masuk berorientasi pada medan magnet Bumi sehingga sebagian besar tampilan auroral terjadi di zona berbentuk donat berdiameter sekitar 2000 km yang berpusat di Kutub Utara dan Selatan. Aurora borealis adalah nama yang diberikan untuk fenomena ini di Belahan Bumi Utara. Di Belahan Bumi Selatan, itu disebut aurora australis
Gambar 20.4 Aurora borealis, biasa disebut sebagai lampu utara (northern lights).
Cahaya Misteri Pesawat Ulang-alik
Pada tahun 1983, astronot pertama kali melihat cahaya oranye yang menakutkan di permukaan luar pesawat ruang angkasa mereka di ketinggian sekitar 300 km di atas Bumi (Gambar 20.5). Cahaya, yang biasanya memanjang sekitar 10 cm dari pelindung ubin panas silika dan bahan permukaan lainnya, paling jelas pada bagian-bagian pesawat ulang-alik yang menghadap ke arah perjalanannya. Fakta ini menyebabkan para ilmuwan mendalilkan bahwa tabrakan antara atom oksigen di atmosfer dan pesawat ulang-alik yang bergerak cepat entah bagaimana menghasilkan cahaya oranye.
Diyakini bahwa atom oksigen berinteraksi dengan oksida nitrat yang di-adsorbed pada (yaitu, terikat pada) permukaan pesawat ulang-alik untuk membentuk secara elektronik nitrogen dioksida yang ada:
Ketika NO2* meninggalkan cangkang pesawat ruang angkasa, ia memancarkan foton pada panjang gelombang 680 nm (oranye).
20.3 Penipisan Ozon di Stratosfer
Seperti disebutkan sebelumnya, ozon di stratosfer mencegah radiasi UV yang dipancarkan oleh matahari
dari mencapai permukaan Bumi. Pembentukan ozon di wilayah ini dimulai dengan photodissociation molekul oksigen oleh radiasi matahari pada panjang gelombang di bawah 240 nm
Atom O yang sangat reaktif dikombinasikan dengan molekul oksigen untuk membentuk ozon sebagai berikut:
di mana M adalah beberapa zat inert seperti N2. Peran M dalam reaksi eksotermik ini adalah untuk menyerap beberapa kelebihan energi yang dilepaskan dan mencegah dekomposisi sponta molekul O3. Energi yang tidak diserap oleh M diberikan sebagai panas.
(Ketika molekul M sendiri menjadi de-excited, mereka melepaskan lebih banyak panas kelingkungan sekitarnya.) Selain itu, ozon sendiri menyerap sinar UV antara 200 dan 300 nm:
Proses berlanjut ketika O dan O2 recombine untuk membentuk O3 seperti yang ditunjukkan dalam Persamaan
(20.2), pemanasan lebih lanjut stratosfer.
Jika semua ozon stratosfer dikompresi menjadi satu lapisan di STP di Bumi, lapisan itu hanya akan sekitar 3 mm tebal! Dalam stratosfer, ia bertindak sebagai perisai pelindung terhadap radiasi UV, yang dapat menginduksi kanker kulit, menyebabkan mutasi, dan menghancurkan tanaman dan bentuk vegetasi lainnya. Pembentukan dan penghancuran ozon oleh proses alami adalah keseimbangan dinamis yang mempertahankan konsentrasi ozon yang konstan di stratosfer. Sejak pertengahan 1970-an para ilmuwan telah khawatir tentang efek berbahaya dari chlorofluorocarbons tertentu (CFC) pada lapisan ozon. CFC, yang umumnya dikenal dengan nama dagang Freons, pertama kali disintesis pada tahun 1930-an. Karena senyawa ini mudah dicacak, relatif inert, nontoksik, noncombustible, dan volatile, mereka telah digunakan sebagai pendingin di lemari es dan udara kondisir, menggantikan cairan sulfur dioksida yang sangat beracun (SO2) dan amonia (NH3).
(Gambar 20.6). Pada tahun 1977, tahun puncak produksi, hampir 1,5 3 x 106 ton CFC diproduksi di Amerika Serikat. Sebagian besar CFC yang diproduksi untuk penggunaan komersial dan industri akhirnya dipulangkan ke atmosfer.
Gambar 20.6 Penggunaan CFC. Sejak 1978, penggunaan propelan aerosol telah dilarang di Amerika Serikat.
Karena inertness relatif mereka, CFC perlahan-lahan menyebar tidak berubah hingga stratosfer, di mana radiasi UV panjang gelombang antara 175 nm dan 220 nm menyebabkan mereka untuk membusuk:
Atom klorin reaktif kemudian mengalami reaksi berikut:
Hasil keseluruhan [jumlah Persamaan (20,4) dan (20,5)] adalah penghapusan bersih O3 molekul dari stratosfer
Kelompok senyawa lain yang dapat menghancurkan ozon stratosfer adalah nitrogen oksida, umumnya ditandai sebagai NOx. (Contoh NO x adalah NO dan NO2.) Senyawa ini berasal dari knalpot pesawat supersonik ketinggian dan dari dan kegiatan alam di Bumi. Radiasi matahari membusuk sejumlah besar nitrogen oksida lainnya untuk oksida nitrat (NO), yang berpartisipasi dalam penghancuran ozon sebagai berikut:
Keseluruhan :
Gambar 20.7 Variasi dalam konsentrasi CLO dan O3 dengan garis lintang.
Gambar 20.8 Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah menemukan bahwa lapisan ozon di stratosfer di atas Kutub Selatan menjadi lebih tipis. Peta ini, berdasarkan data yang dikumpulkan selama beberapa tahun, menunjukkan menipisnya ozon berwarna merah. (Sumber: NASA/Goddard Space Flight Center)
Dalam hal ini, NO adalah katalis dan NO2 adalah perantara. Nitrogen dioksida juga bereaksi dengan klorin monoksida untuk membentuk klorin nitrat:
Nitrat klorin relatif stabil dan berfungsi sebagai "reservoir klorin," yang dimainkan peran dalam menipisnya ozon stratosfer di atas Kutub Utara dan Selatan.
Lubang Ozon Kutub
Pada pertengahan 1980-an, bukti mulai terakumulasi bahwa "lubang ozon Antartika" dikembangkan pada akhir musim dingin, menguras ozon stratosfer di atas Antartika sebanyak 50 persen
(Gambar 20,8). Di stratosfer, aliran udara yang dikenal sebagai "kutub pusaran" mengelilingi Antartika di musim dingin. Udara yang terperangkap dalam pusaran ini menjadi sangat dingin saat malam kutub. Kondisi ini mengarah pada pembentukan partikel es dikenal sebagai awan stratosfer kutub (PSC)
(Gambar 20.9). Bertindak sebagai katalis heterogen,
Gambar 20.9 Kutub stratosferik awan yang mengandung partikel es dapat catalyze pembentukan atom Cl dan menyebabkan kehancuran Ozon.
PSC ini menyediakan permukaan untuk reaksi yang mengkonversi HCl (dipancarkan dari Bumi) dan klorin nitrat untuk molekul klorin yang lebih reaktif:
Pada awal musim semi, sinar matahari membagi klorin molekul menjadi atom klorin
Mengenali implikasi serius dari hilangnya ozon di stratosfer, di seluruh dunia telah mengakui perlunya benar-benar menghentikan produksi CFC. Pada tahun 1978 Amerika Serikat adalah salah satu dari sedikit negara-negara untuk melarang penggunaan CFC dalam semprotan rambut dan aerosol lainnya. Sebuah internasional perjanjian—protokol Montreal—ditandatangani oleh sebagian besar negara industri pada tahun 1987, menetapkan target untuk pemotongan dalam produksi CFC dan penghapusan lengkap pada tahun 2000.
Upaya intens sedang dilakukan untuk menemukan pengganti CFC yang merupakan pendingin yang efektif tetapi tidak berbahaya bagi lapisan ozon. Salah satu kandidat yang menjanjikan adalah hydrochlorofluorocarbon 134a, atau HCFC-134a (CH2FCF3). Kehadiran hidrogen atom membuat senyawa lebih rentan terhadap oksidasi di atmosfer bawah, sehingga tidak pernah mencapai stratosfer. Secara khusus, itu diserang oleh hidroksil radikal di troposfer
Memang, beberapa ahli kimia telah menyarankan mengirim armada pesawat untuk menyemprotkan 50.000 ton ethane (C2H6)ataupropana (C3H8)tinggi di atas Kutub Selatan dalam upaya untuk menyembuhkan lubang di lapisan ozon. Menjadi spesies reaktif, atom klorin akan bereaksi dengan hidrokarbon sebagai berikut:
20.4 Gunung Berapi
Letusan gunung berapi, tampilan energi alami paling spektakuler di Bumi, sangat penting dalam membentuk bagian besar kerak Bumi. Mantel atas, segera di bawah kerak, hampir cair. Sedikit peningkatan panas, seperti yang dihasilkan oleh gerakan satu lempengan tentara salib di bawah yang lain, melelehkan batu. Batu cair, disebut magma, naik ke permukaan dan menghasilkan beberapa jenis letusan gunung berapi (Gambar 20.10).
Gunung berapi aktif memancarkan gas, cairan, dan padatan. Gas memuntahkan ke dalam suasana termasuk terutama N2,CO2,HCl, HF, H2S, dan uap air. Diperkirakan bahwa gunung berapi adalah sumber sekitar dua pertiga belerang di udara. Di lereng Gunung St. Helens, yang terakhir meletus pada tahun 1980, endapan belerang unsur terlihat di dekat lokasi letusan. Pada suhu tinggi, gas hidrogen sulfida diberikan oleh gunung berapi teroksidasi oleh udara:
Beberapa SO2 dikurangi lebih banyak H2S dari gunung berapi ke belerang elemen dan Air:
Sisa SO2 dilepaskan ke atmosfer, di mana ia bereaksi dengan air untuk terbentuk
hujan asam (lihat Bagian 20.6).
Kekuatan luar biasa dari letusan gunung berapi membawa sejumlah besar gas ke dalam stratosfer. Ada SO2 dioksidasi ke SO3, yang akhirnya dikonversi menjadisulfur aerosol asam dalam serangkaian mekanisme yang kompleks. Selain menghancurkan ozon di stratosfer (lihat p. 910), aerosol ini juga dapat mempengaruhi iklim. Karena stratosfer berada di atas pola cuaca atmosfer, awan aerosol sering bertahan selama lebih dari setahun. Mereka menyerap radiasi matahari dan dengan demikian menyebabkan penurunan suhu di permukaan Bumi. Namun, efek pendinginan ini lokal daripada global, karena tergantung pada lokasi dan frekuensi letusan gunung berapi.
Gambar 20.10 Letusan gunung berapi di pulau Hawaii
4. Prinsip Kerja
[kembali]Pada percobaan pertama dimana tabung 1 dijadikan sebagai pembanding atau standar bagi tabung lainnya. Diperoleh data bahwa setelah larutan besi nitrat direaksikan dengan larutan ion tiosianat menghasilkan larutan yang berwarna hitam pekat. Reaksi yang terbentuk adalah:
Fe+(aq) + SCN- (aq) FeSCN2+(aq)
Perubahan warna ini terjadi karena adanya perubahan konsentrasi larutan. Seperti yang diketahui bersama bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia yaitu perubahan konsentrasi, perubahan tekanan, perubahan volume dan perubahan suhu. Sedangkan katalis hanya berfungsi sebagau suatu zat yang mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Jika dilakukan pada sistem tertutup sehingga dapat dikatakan katalis tidak mempengaruhi terhadap pergeseran kesetimbangan. Untuk tabung kedua ketika larutan awal ditambah (KSCN pekat) maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Pada tabung ketiga, larutan awal ditambah dengan larutan Fe(NO3) 0,2 M, warna laruta yang semula merah berubah menjadi hitam pekat dan lebih pekat daripada tabung 1 maupun tabung 2
5. Gambar Rangkaian
[kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar