Rangkuman Kimia Kelas 12 dari Larutan dan Koloid hingga Polimer

KALI ini kita mempelajari pelajaran Kimia untuk siswa sekolah menengah atas (SMA) kelas 12 atau XII. Sebelum itu, seyogianya kita mengetahui rangkuman atau garis besar pelajaran Kimia untuk kelas 12. Kimia merupakan salah satu bagian dalam pelajaran ilmu pengetahuan alam.

Hal itu untuk mempermudah kita mengetahui gambaran besar pelajaran Kimia kelas 12 sehingga diharapkan lebih mudah mempelajarinya lebih mendetail. Berikut rangkuman pelajaran Kimia kelas 12

BAB I: LARUTAN DAN KOLOID

PENDAHULUAN: Bab ini membahas berbagai aspek larutan, mulai dari sifat asam-basa, kesetimbangan di dalamnya, hingga sifat-sifat fisiknya yang unik.

Baca juga : Rangkuman Kimia Kelas 11 dari Struktur Atom sampai Kesetimbangan

A. SIFAT DAN KONSEP ASAM BASA

Ada tiga cara utama untuk mendefinisikan asam dan basa:

1. Asam Basa Arrhenius: 

a. Asam: Zat yang jika dilarutkan dalam air akan melepaskan ion H+ (ion hidrogen). Contoh: HCl -> H+ + Cl-

Baca juga : Rangkuman Biologi Kelas 11 dari Sel sampai Tumbuh Kembang Makhluk Hidup

b. Basa: Zat yang jika dilarutkan dalam air akan melepaskan ion OH- (ion hidroksida). Contoh: NaOH -> Na+ + OH-

c. Keterbatasan: Hanya berlaku untuk larutan dalam air.

2. Asam Basa Bronsted-Lowry:

a. Asam: Spesies yang menjadi DONOR (pemberi) proton (H+).

b. Basa: Spesies yang menjadi AKSEPTOR (penerima) proton (H+).

c. Konsep Pasangan Konjugasi: Ketika asam mendonorkan proton, sisanya menjadi "basa konjugasi". Ketika basa menerima proton, ia menjadi "asam konjugasi".

d. Kelebihan: Konsep ini lebih luas, tidak terbatas pada pelarut air.

Baca juga: Rangkuman Biologi SMA Kelas 12 dari Metabolisme sampai Bioteknologi

3. Asam Basa Lewis:

a. Asam: Spesies yang menjadi AKSEPTOR (penerima) pasangan elektron.

b. Basa: Spesies yang menjadi DONOR (pemberi) pasangan elektron.

c. Keterbatasan: Konsep paling luas, mencakup reaksi yang tidak melibatkan transfer proton.

Baca juga: Rangkuman IPA SMA Kelas 10 dari Pengukuran sampai Pemanasan Global

B. KEKUATAN DAN pH ASAM BASA

1. Kekuatan Asam/Basa: Ditentukan oleh seberapa banyak zat tersebut terionisasi dalam larutan.

2. Asam/Basa Kuat: Terionisasi sempurna (derajat ionisasi, alfa = 1). 

3. Asam/Basa Lemah: Terionisasi sebagian (0 < alfa < 1).

4. pH (power of Hydrogen): Skala untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan.

5. pH < 7: Asam.

6. pH = 7: Netral. 

7. pH > 7: Basa

8. Rumus:

a. pH = -log[H+]

b. pOH = -log[OH-]
  
c. pH + pOH = 14

C. KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN

1. Asam Lemah dan Basa Lemah:

a. Karena terionisasi sebagian, reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan.
   
b. Memiliki tetapan kesetimbangan asam (Ka) atau basa (Kb). Semakin besar nilai Ka/Kb, semakin kuat sifat asam/basanya.

2. Hidrolisis Garam:

a. Reaksi antara salah satu ion dari garam (yang berasal dari asam/basa lemah) dengan air.

b. Garam dari Asam Kuat + Basa Kuat: Tidak terhidrolisis, pH = 7.

c. Garam dari Asam Kuat + Basa Lemah: Terhidrolisis sebagian, pH < 7 (asam).

d. Garam dari Asam Lemah + Basa Kuat: Terhidrolisis sebagian, pH > 7 (basa).

3. Larutan Penyangga (Buffer):

a. Larutan yang dapat MEMPERTAHANKAN pH meskipun ditambahkan sedikit asam, basa, atau diencerkan.

b. Komponen: Campuran asam lemah dengan basa konjugasinya, ATAU basa lemah dengan asam konjugasinya.

4. Titrasi Asam Basa:

a. Metode untuk menentukan konsentrasi suatu larutan asam atau basa dengan mereaksikannya dengan larutan basa atau asam yang konsentrasinya sudah diketahui.

5. Kelarutan (s) dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp): 

a. Kelarutan (s): Jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut pada suhu tertentu.

b. Ksp: Tetapan kesetimbangan untuk garam yang sukar larut. Nilai Ksp menunjukkan seberapa mudah suatu garam larut.

D. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

1. Konsep: Sifat-sifat larutan yang hanya bergantung pada JUMLAH PARTIKEL zat terlarut, dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut.

2. Ada empat sifat koligatif utama: 

a. Penurunan Tekanan Uap (delta P): Adanya zat terlarut nonevolatil akan menurunkan tekanan uap pelarutnya.

b. Penurunan Titik Beku (delta Tf): Larutan akan membeku pada suhu yang lebih rendah daripada pelarut murninya. Contoh: Menabur garam di jalan bersalju.

c. Kenaikan Titik Didih (delta Tb): Larutan akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada pelarut murninya. Contoh: Menambah garam saat memasak air.

d. Tekanan Osmosis (pi): Tekanan yang diperlukan untuk mencegah terjadinya osmosis (perpindahan pelarut dari konsentrasi rendah ke tinggi melalui membran semipermeabel).

E. KOLOID

1. Konsep: Jenis campuran yang keadaannya berada di ANTARA larutan sejati dan suspensi kasar.

2. Ukuran partikel: 1 - 100 nanometer.

3. Sifat-sifat Khas Koloid: 

a. Efek Tyndall: Kemampuan menghamburkan cahaya. Ini yang membedakan koloid dari larutan sejati. Contoh: Sorot lampu mobil di udara berkabut.

b. Gerak Brown: Gerak acak (zigzag) partikel koloid akibat tumbukan dengan molekul medium.

c. Adsorpsi: Penyerapan ion pada permukaan partikel koloid.

d. Koagulasi: Penggumpalan partikel koloid.

e. Contoh Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari: Susu, santan, kabut, asap, cat, jeli.

BAB II: ELEKTROKIMIA

PENDAHULUAN: Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dan energi listrik.

A. ELEKTROLIT

1. ELEKTROLIT KUAT, ELEKTROLIT LEMAH DAN NONELEKTROLIT

a. Elektrolit: Zat yang dapat menghasilkan ion-ion ketika dilarutkan dalam air, sehingga larutannya dapat menghantarkan listrik.

b. Berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik, larutan dibagi menjadi: 

• Elektrolit Kuat: Zat yang terionisasi sempurna (alfa = 1) dalam air. Menghasilkan banyak ion, sehingga daya hantar listriknya sangat kuat. Contoh: Garam (NaCl), Asam Kuat (HCl), Basa Kuat (NaOH).
• Elektrolit Lemah: Zat yang hanya terionisasi sebagian (0 < alfa < 1) dalam air. Menghasilkan sedikit ion, daya hantar listriknya lemah. Contoh: Asam Lemah (CH3COOH), Basa Lemah (NH3).
• Nonelektrolit: Zat yang tidak terionisasi sama sekali (alfa = 0) dalam air. Tidak menghasilkan ion, tidak dapat menghantarkan listrik. Contoh: Gula (C12H22O11), Urea (CO(NH2)2).

B. REAKSI REDOKS

1. OKSIDASI DAN REDUKSI

a. Redoks adalah singkatan dari Reduksi dan Oksidasi, yaitu reaksi kimia yang melibatkan transfer elektron.

b. Oksidasi: 

• Pelepasan elektron.
• Kenaikan bilangan oksidasi (biloks).
• Pengikatan oksigen.

c. Reduksi: 

• Penerimaan elektron.
• Penurunan bilangan oksidasi (biloks).
• Pelepasan oksigen.

d. Oksidator adalah zat yang menyebabkan oksidasi (ia sendiri mengalami reduksi).

e. Reduktor adalah zat yang menyebabkan reduksi (ia sendiri mengalami oksidasi).

C. SEL ELEKTROKIMIA

Wadah atau sistem tempat berlangsungnya reaksi redoks yang menghasilkan atau membutuhkan energi listrik.

1. SEL VOLTA (SEL GALVANI)

a. Konsep: Mengubah energi KIMIA dari reaksi redoks yang SPONTAN menjadi energi LISTRIK.

b. Prinsip: Reaksi redoks terjadi secara alami dan menghasilkan aliran elektron (listrik).

c. Komponen: 

• Anoda: Elektrode tempat terjadinya OKSIDASI (bermuatan NEGATIF).
• Katoda: Elektrode tempat terjadinya REDUKSI (bermuatan POSITIF).
• Jembatan Garam: Menjaga kenetralan muatan larutan.
• Jembatan Keledai: KAPAN (Katoda Positif, Anoda Negatif).
• Contoh: Baterai, Aki.

2. SEL ELEKTROLISIS

a. Konsep: Mengubah energi LISTRIK untuk memaksa terjadinya reaksi redoks yang TIDAK SPONTAN.

b. Prinsip: Listrik dari sumber eksternal digunakan untuk "memaksa" reaksi kimia terjadi.

c. Komponen: 

• Anoda: Elektrode tempat terjadinya OKSIDASI (bermuatan POSITIF).
• Katoda: Elektrode tempat terjadinya REDUKSI (bermuatan NEGATIF).
• Jembatan Keledai: KENAP (Katoda Negatif, Anoda Positif).
• Contoh: Pelapisan logam (penyepuhan), pemurnian logam.

3. PERBANDINGAN SEL VOLTA DAN SEL ELEKTROLISIS

a. Sel Volta: Reaksi Spontan, Menghasilkan Listrik, Katoda (+), Anoda (-).

b. Sel Elektrolisis: Reaksi Tidak Spontan, Membutuhkan Listrik, Katoda (-), Anoda (+).

c. Persamaan: Oksidasi selalu terjadi di Anoda, Reduksi selalu terjadi di Katoda (disingkat KRAO: Katoda Reduksi, Anoda Oksidasi).

D. POTENSIAL ELEKTRODE STANDAR (E_o)

Konsep: Ukuran kecenderungan suatu elektrode untuk mengalami reduksi pada keadaan standar (konsentrasi 1 M, tekanan 1 atm, suhu 25 C).

Semakin positif nilai E_o, semakin mudah zat tersebut mengalami reduksi.

1. MENGUKUR POTENSIAL ELEKTRODE

a. Potensial satu elektrode tunggal tidak dapat diukur. Pengukuran dilakukan dengan membandingkannya terhadap elektrode lain.

2. POTENSIAL ELEKTRODE ACUAN STANDAR

a. Sebagai acuan, digunakan Elektrode Hidrogen Standar (SHE) yang nilai potensialnya ditetapkan secara konvensi sebesar 0.00 Volt.

3. PENGGUNAAN DATA POTENSIAL ELEKTRODE STANDAR

a. Menghitung Potensial Sel (E_o sel):
  E_o sel = E_o (reduksi/katoda) - E_o (oksidasi/anoda)

b. Memprediksi Spontanitas Reaksi: 

• Jika E_o sel > 0 (positif): Reaksi berlangsung SPONTAN (terjadi di Sel Volta).
• Jika E_o sel < 0 (negatif): Reaksi TIDAK SPONTAN (bisa dipaksa di Sel Elektrolisis).
• Menentukan logam mana yang lebih mudah teroksidasi/tereduksi dalam deret Volta.

E. APLIKASI ELEKTROKIMIA

1. PELAPISAN LOGAM (PENYEPUHAN/ELECTROPLATING)

a. Proses: Menggunakan prinsip SEL ELEKTROLISIS untuk melapisi suatu logam dengan logam lain yang lebih tahan karat atau lebih indah.

b. Cara Kerja: Logam yang akan dilapisi dijadikan KATODA, sedangkan logam pelapis dijadikan ANODA dalam larutan elektrolit yang mengandung ion logam pelapis.

2. MOBIL LISTRIK

a. Sumber Energi: Baterai, yang merupakan kumpulan SEL VOLTA. Reaksi kimia spontan di dalam baterai menghasilkan energi listrik untuk menggerakkan motor.

b. Proses Pengisian Ulang (Charging): Merupakan proses SEL ELEKTROLISIS, di mana energi listrik dari luar digunakan untuk membalik reaksi kimia di dalam baterai, menyimpannya kembali sebagai energi kimia.

BAB III: GUGUS FUNGSI DALAM SENYAWA KARBON

PENDAHULUAN: Jika hidrokarbon adalah "kerangka", maka gugus fungsi adalah "organ" yang memberikan sifat dan identitas unik pada senyawa karbon.

A. SENYAWA ORGANIK TERSUSUN ATAS RANTAI KARBON

1. Senyawa organik adalah senyawa berbasis karbon. Kekhasan atom karbon yang dapat membentuk 4 ikatan memungkinkan terbentuknya berbagai macam struktur rantai karbon.

B. GUGUS FUNGSI SEBAGAI PUSAT AKTIF PADA SENYAWA ORGANIK

1. Gugus Fungsi: Atom atau sekelompok atom spesifik dalam sebuah molekul yang bertanggung jawab atas sebagian besar reaksi kimia dan sifat khas molekul tersebut.

2. Konsep: Rantai karbon (alkil, -R) umumnya kurang reaktif. Gugus fungsilah yang menjadi pusat reaktivitas kimia.

C. TATA NAMA SENYAWA ORGANIK

Berikut beberapa gugus fungsi utama dan tata namanya:

1. Alkanol (Alkohol), -OH

Tata Nama: Akhiran "-ol". Contoh: Metanol, Etanol.

2. Alkoksi Alkana (Eter), -O-

Tata Nama: Alkoksi alkana. Contoh: Metoksi metana.

3. Alkanal (Aldehida), -CHO

Tata Nama: Akhiran "-al". Contoh: Metanal, Etanal.

4. Alkanon (Keton), -CO-

Tata Nama: Akhiran "-on". Contoh: Propanon (Aseton).

5. Asam Alkanoat (Asam Karboksilat), -COOH

Tata Nama: Diawali "Asam" dan diakhiri "-oat". Contoh: Asam metanoat, Asam etanoat (Asam cuka).

6. Alkil Alkanoat (Ester), -COO-

Tata Nama: Alkil alkanoat. Contoh: Metil etanoat.

7. Haloalkana (Alkil Halida), -X (F, Cl, Br, I)

Tata Nama: Haloalkana. Contoh: Klorometana.

D. REAKSI-REAKSI SPESIFIK PADA GUGUS FUNGSI

1. Reaksi Oksidasi: 

a. Alkohol primer -> Aldehida -> Asam karboksilat.

b. Alkohol sekunder -> Keton. 

c. Alkohol tersier tidak teroksidasi.

d. Reaksi Esterifikasi: Reaksi antara Asam Karboksilat dan Alkohol yang menghasilkan Ester dan air.

e. Reaksi Adisi: Terjadi pada senyawa yang punya ikatan rangkap (alkena, alkuna).

f. Reaksi Substitusi: Penggantian satu atom/gugus dengan atom/gugus lain.

g. Reaksi Eliminasi: Penghilangan atom/gugus dari molekul yang menghasilkan ikatan rangkap.

E. BEBERAPA SENYAWA ORGANIK PENTING DAN MANFAATNYA

1. Alkohol: Etanol (minuman, pelarut), Metanol (spiritus, beracun).

2. Asam Karboksilat: Asam asetat (cuka makan).

3. Ester: Memberikan aroma buah-buahan, digunakan sebagai esens.

4. Keton: Aseton (pembersih cat kuku).

BAB IV: MAKROMOLEKUL ORGANIK (POLIMER)

PENDAHULUAN: Makromolekul adalah molekul raksasa yang terbentuk dari penggabungan unit-unit kecil.

A. PENGERTIAN DAN STRUKTUR POLIMER

1. Polimer: Senyawa makromolekul yang terbentuk dari penggabungan unit-unit molekul kecil yang berulang.

2. Monomer: Unit molekul kecil yang menjadi penyusun polimer.

3. Derajat Polimerisasi: Jumlah unit monomer yang menyusun satu rantai polimer.

B. REAKSI POLIMERISASI

Proses penggabungan monomer menjadi polimer.

1. POLIMERISASI ADISI

a. Proses: Pemutusan ikatan rangkap pada monomer, lalu monomer-monomer tersebut saling bergabung membentuk rantai panjang.

b. Syarat: Monomernya harus memiliki ikatan rangkap (tak jenuh).

c. Ciri: Tidak ada produk samping yang dihasilkan.

d. Contoh: Pembentukan polietilena (plastik PE) dari etena.

2. POLIMERISASI KONDENSASI

a. Proses: Penggabungan monomer-monomer yang masing-masing memiliki dua gugus fungsi.

b. Ciri: Setiap kali monomer bergabung, akan dilepaskan satu molekul kecil sebagai produk samping, biasanya air (H2O).

c. Contoh: Pembentukan nilon, pembentukan protein dari asam amino.

C. JENIS-JENIS POLIMER

1. Berdasarkan Asal:

a. Polimer Alam: Sudah ada di alam. Contoh: amilum, selulosa, protein, karet alam.

b. Polimer Sintetis: Dibuat oleh manusia. Contoh: plastik, nilon, teflon.

c. Berdasarkan Sifat Termal:

• Termoplas: Melunak jika dipanaskan dan dapat dibentuk ulang. Contoh: PE, PVC.
• Termoset: Mengeras permanen jika dipanaskan dan tidak dapat dibentuk ulang. Contoh: bakelit.

D. HUBUNGAN STRUKTUR DAN SIFAT POLIMER

1. Rantai lurus vs. Bercabang: Rantai lurus lebih kuat dan kaku.

2. Ikatan Silang (Cross-linking): Adanya ikatan silang antar rantai polimer membuat polimer menjadi lebih kaku dan getas (seperti termoset).

E. PLASTIK

1. Plastik adalah contoh polimer sintetis yang paling umum.

2. Contoh-contoh Plastik: 

a. PE (Polietilena): Kantong plastik.

b. PP (Polipropilena): Botol minuman, furnitur.

c. PVC (Polivinil Klorida): Pipa air.

d. PET (Polietilena Tereftalat): Botol air mineral.

e. Degradasi Plastik: Plastik sangat sulit terurai secara alami (non-biodegradable), menyebabkan masalah lingkungan yang serius.

F. POLIMER ALAM

1. Karbohidrat (Polisakarida): Polimer dari monosakarida. Contoh: Amilum (pati) dan Selulosa (monomernya glukosa).

2. Protein: Polimer dari asam amino.

3. Karet Alam: Polimer dari isoprena.

G. BIOPOLIMER ORGANIK

1. Konsep: Polimer yang dapat dibuat dari sumber daya terbarukan (biomassa) dan/atau dapat terurai secara hayati (biodegradable).

2. Tujuan: Mengatasi masalah lingkungan yang disebabkan oleh plastik konvensional.

3. Contoh: PLA (Polylactic acid) yang dibuat dari pati jagung atau tebu. (I-2)