Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12
10Mengenali Zat
Secarik catatan kusut, ditulis dengan spidol hitam, ditemukan di tempat sebuah misteri kecil, dan tiga spidol ditemukan di tiga tas yang berbeda. Di mata kita, ketiga tinta itu tampak sama hitamnya. Seorang ahli kimia forensik hanya memerlukan secarik kertas, sedikit air, dan setengah jam untuk mengatakan spidol mana yang menulis catatan itu. Ahli kimia mengenali zat bukan dari penampilannya, melainkan dari perilakunya dalam uji yang dipilih khusus untuknya.
Yang sudah kamu ketahui
Spesies kimia adalah satu jenis zat tertentu; zat murni mengandung satu spesies saja, campuran beberapa spesies (Bab 8). Ada zat yang mudah larut dalam suatu pelarut, ada pula yang sedikit atau sama sekali tidak larut: setiap zat memiliki kelarutannya sendiri (Bab 9).
10.1 Apa itu uji khas
Definisi 10.1 (Uji khas dan reagen)
Sebuah uji khas untuk suatu spesies kimia adalah percobaan sederhana yang memberikan hasil yang terlihat dengan spesies itu, dan tidak dengan spesies lain yang dijumpai dalam situasi yang sama. Uji itu memakai zat yang dipilih untuk keperluan tersebut, yaitu reagen.
Metode 10.2 (Melakukan uji khas)
- Ambil sedikit sampel zat yang akan diuji.
- Tambahkan reagennya, atau sentuhkan reagen itu dengan sampel, seperti yang diuraikan dalam uji.
- Amati: perubahan warna, kekeruhan, nyala api, bunyi.
- Simpulkan: uji itu positif jika hasil yang diharapkan muncul, negatif jika tidak.
- Lakukan uji yang sama pada sampel yang diketahui tidak mengandung spesies itu (blanko): hasilnya harus tetap negatif, kalau tidak, hasil uji itu tidak membuktikan apa pun.
10.2 Empat uji klasik
Proposisi 10.3 (Karbon dioksida mengeruhkan air kapur)
Air kapur adalah larutan yang jernih dan tak berwarna. Jika karbon dioksida dialirkan ke dalamnya, air kapur menjadi keruh seputih susu. Udara yang diembuskan melalui sedotan mengeruhkan air kapur; udara segar yang dipompakan ke dalamnya hampir tidak mengeruhkannya.
Proposisi 10.4 (Air membirukan tembaga sulfat anhidrat)
Tembaga sulfat anhidrat adalah serbuk putih. Setetes air langsung membuatnya biru. Uji ini menunjukkan adanya air, dalam cairan atau dalam padatan yang lembap — bukan bahwa cairan itu air murni.
Keselamatan
Tembaga sulfat: berbahaya jika tertelan dan menyebabkan iritasi kulit (GHS07); dapat merusak mata secara serius (GHS05); sangat beracun bagi kehidupan akuatik, dengan dampak jangka panjang (GHS09). Pakai kacamata pelindung dan sarung tangan; limbahnya dikumpulkan, tidak pernah dibuang ke bak cuci.
Proposisi 10.5 (Oksigen menyalakan kembali bilah kayu yang berbara)
Sebatang bilah kayu dinyalakan, lalu ditiup padam sehingga hanya bara merahnya yang tersisa. Jika dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi oksigen, bilah kayu yang berbara itu menyala kembali.
Proposisi 10.6 (Hidrogen terbakar dengan letupan melengking)
Bilah kayu menyala yang didekatkan ke mulut tabung reaksi kecil berisi hidrogen menimbulkan bunyi “pop” yang pendek dan melengking: hidrogen langsung terbakar bersama oksigen dari udara.
Keselamatan
Hidrogen: gas yang sangat mudah menyala (GHS02), disimpan di bawah tekanan dalam tabung (GHS04). Uji letupan dilakukan hanya dengan beberapa mililiter, oleh guru.
10.3 Kromatografi kertas
Definisi 10.7 (Kromatografi kertas dan kromatogram)
Yang disebut kromatografi kertas adalah cara memisahkan zat-zat warna sebuah campuran. Setitik kecil campuran diletakkan pada garis yang digambar di dekat bagian bawah secarik kertas; ujung bawah kertas itu dicelupkan ke dalam pelarut, yang perlahan naik melalui kertas dan membawa setiap zat warna bersamanya, ada yang lebih cepat daripada yang lain. Ketika pelarut sudah naik hampir sampai ke atas, kertas itu diangkat dan dikeringkan: inilah kromatogram.
Metode 10.8 (Membaca kromatogram)
- Hitung bercak di atas setiap titik awal: satu bercak, satu zat warna; dua bercak atau lebih, campuran zat warna.
- Bandingkan tingginya: pada kromatogram yang sama, satu zat warna selalu naik sampai ketinggian yang sama. Bercak yang setinggi zat warna yang sudah diketahui kemungkinan besar adalah zat warna itu.
- Pakailah garis pensil, jangan tinta: tinta itu sendiri akan dipisahkan oleh pelarut.
Contoh 10.9 (Zat warna permen)
Lapisan berwarna pada permen dikerok ke dalam sedikit air lalu ditotolkan pada secarik kertas, di samping totolan zat-zat warna makanan yang diizinkan untuk permen. Kromatogramnya menunjukkan bahwa lapisan hijau mengandung satu zat warna kuning dan satu zat warna biru, keduanya termasuk zat warna yang diizinkan.
10.4 Membaca bank uji
Proposisi 10.10 (Tabel uji khas)
Para ahli kimia menyimpan uji-uji yang mereka pakai dalam sebuah tabel, bank uji, yang dibaca dari kiri ke kanan:
| spesies yang dicari | reagen atau uji | hasil positif | |
|---|---|---|---|
| karbon dioksida | air kapur | air kapur menjadi keruh | |
| air | tembaga sulfat anhidrat | putih menjadi biru | |
| oksigen | bilah kayu berbara | bilah menyala kembali | |
| hidrogen | bilah kayu menyala | letupan melengking | |
| zat warna campuran | kromatografi kertas | satu bercak per zat warna |
Catatan 10.11 (Yang tidak dikatakan oleh sebuah uji)
Uji yang positif membuktikan bahwa spesies itu ada, bukan bahwa spesies itu sendirian: cairan yang membirukan tembaga sulfat mengandung air, tetapi cairan itu mungkin air asin atau jus jeruk. Uji yang negatif hanya mengatakan bahwa spesies itu tidak ada, atau ada dalam jumlah yang terlalu kecil untuk terlihat.
10.5 Latihan
Latihan 10.1 ★
Uji apa yang mengenali karbon dioksida? Uraikan hasil positifnya.
Solusi
Solusi Latihan 10.1.
Uji air kapur: gas itu dialirkan melalui air kapur yang jernih, yang menjadi keruh jika gas itu karbon dioksida.
Latihan 10.2 ★
Serbuk putih menjadi biru ketika sebuah cairan diteteskan ke atasnya. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang cairan itu?
Solusi
Solusi Latihan 10.2.
Serbuk itu tembaga sulfat anhidrat, dan cairan itu mengandung air.
Latihan 10.3 ★
Bilah kayu berbara dimasukkan ke dalam tabung gas dan menyala kembali. Gas apa yang ada di dalam tabung itu?
Solusi
Solusi Latihan 10.3.
Oksigen.
Latihan 10.4 ★
Mengapa garis awal kromatogram kertas digambar dengan pensil dan bukan dengan tinta?
Solusi
Solusi Latihan 10.4.
Pensil tidak larut dalam pelarut. Garis tinta sendiri akan terbawa naik dan terpisah, sehingga merusak kromatogramnya.
Latihan 10.5 ★★
Mengapa garis awal harus berada di atas permukaan pelarut di dalam gelas kimia?
Latihan 10.6 ★★
Kromatogram tinta hijau memperlihatkan dua bercak, satu setinggi zat warna kuning pembanding, satu setinggi zat warna biru pembanding. Apakah tinta hijau itu zat murni? Terbuat dari apakah tinta itu?
Solusi
Solusi Latihan 10.6.
Bukan, tinta itu campuran dua zat warna: kemungkinan zat warna kuning dan zat warna biru pembanding.
Latihan 10.7 ★★
Dengan bank uji, uji apa yang akan kamu pakai untuk menunjukkan bahwa gas yang dilepaskan sebuah reaksi adalah hidrogen? Apa yang kamu harapkan terlihat?
Solusi
Solusi Latihan 10.7.
Tampung sedikit gas itu dalam tabung reaksi dan dekatkan bilah kayu menyala ke mulutnya: letupan melengking menunjukkan hidrogen.
Latihan 10.8 ★★
Udara yang diembuskan mengeruhkan air kapur jauh lebih cepat daripada udara segar. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang udara yang kita embuskan?
Latihan 10.9 ★★
Sebuah cairan jernih membirukan tembaga sulfat anhidrat. Sam menyimpulkan: “Itu air murni.” Jelaskan mengapa Sam keliru.
Solusi
Solusi Latihan 10.9.
Uji itu menunjukkan bahwa air ada, bukan bahwa air itu sendirian: air asin, jus, atau campuran berair apa pun juga akan membirukan serbuk itu.
Latihan 10.10 ★★
Lihatlah kromatogram tinta hitam dalam bab ini. Berapa zat warna yang dikandung tinta itu? Zat warna mana yang naik paling tinggi?
Solusi
Solusi Latihan 10.10.
Tiga zat warna (tiga bercak). Zat warna kuning naik paling tinggi.
Latihan 10.11 ★★★
Tiga tabung berisi oksigen, hidrogen, dan karbon dioksida, tetapi labelnya hilang. Rencanakan, di atas kertas, uji-uji yang akan menamai setiap tabung, dengan urutan yang memakai uji sesedikit mungkin.
Solusi
Solusi Latihan 10.11.
Misalnya: bilah kayu berbara dimasukkan ke setiap tabung — yang menyalakannya kembali berisi oksigen. Pada dua tabung lainnya, bilah kayu menyala didekatkan ke mulutnya — letupan melengking menunjukkan hidrogen. Tabung terakhir berisi karbon dioksida (dapat dipastikan dengan air kapur). Dua atau tiga uji sudah cukup.
Latihan 10.12 ★★★
Seorang siswa menguji suatu gas dengan air kapur dan tidak melihat apa-apa terjadi. Berikan dua penjelasan yang mungkin, dan uji kontrol yang dapat membantu memutuskannya.
Solusi
Solusi Latihan 10.12.
Gas itu mungkin tidak mengandung karbon dioksida, atau terlalu sedikit untuk terlihat dalam waktu itu. Uji kontrol dengan udara embusan napas, yang diketahui mengandung karbon dioksida, memeriksa bahwa air kapurnya berfungsi.
10.6 Soal: Catatan Palsu
Soal 10.1
Soal akhir pekan — catatan bertulisan spidol, tiga pena tersangka, tiga tabung gas tanpa label, dan sebuah bank uji
Sebuah laboratorium sekolah diminta membantu memecahkan dua misteri kecil. Pertama, sebuah catatan yang ditulis dengan spidol hitam harus dicocokkan dengan salah satu dari tiga pena hitam, 1, 2, dan 3. Setetes tinta diambil dari catatan itu dan dari setiap pena, lalu ditotolkan pada secarik kertas yang sama, yang kemudian dikembangkan dengan air. Kromatogramnya ditunjukkan di bawah.
Bagian I — Kromatogram.
- Mengapa keempat tinta ditotolkan pada kertas yang sama dan dikembangkan bersama-sama?
- Apakah tinta catatan itu zat murni atau campuran? Jelaskan.
- Berapa zat warna yang dikandung tinta pena 1? Mungkinkah pena 1 yang menulis catatan itu?
- Pena 3 juga mengandung tiga zat warna. Mengapa pena 3 tidak mungkin menulis catatan itu?
- Pena mana yang cocok dengan catatan itu? Jelaskan dengan ketinggian bercak-bercaknya.
Bagian II — Tiga tabung gas. Misteri kedua: tiga tabung kecil, X, Y, dan Z, kehilangan labelnya; isinya oksigen, hidrogen, dan karbon dioksida. Sedikit gas dari setiap tabung ditampung dalam tabung reaksi. Gas X menyalakan kembali bilah kayu yang berbara. Gas Y menimbulkan letupan melengking dengan bilah kayu yang menyala. Gas Z mengeruhkan air kapur.
- Sebutkan gas X.
- Sebutkan gas Y.
- Sebutkan gas Z.
- Sebelum menguji gas Z, siswa itu mengalirkan udara biasa melalui air kapur yang sama selama waktu yang sama, dan air kapur itu tetap jernih. Disebut apakah uji kedua ini, dan apa yang ditambahkannya pada kesimpulan?
Bagian III — Bank uji.
- Sebuah cairan tak berwarna yang ditemukan di dekat catatan itu membirukan tembaga sulfat anhidrat. Tuliskan baris bank uji yang dipakai, dan apa yang ditunjukkan hasilnya.
- Apakah hasil ini membuktikan bahwa cairan itu air murni? Jelaskan.
- Simpulkan misteri pertama: berapa zat warna yang dikandung tinta catatan itu, dan pena mana yang menulisnya?
Solusi
Solusi Soal 10.1.
1. Agar kondisinya (kertas, pelarut, waktu) sama untuk keempatnya: hanya dengan begitu ketinggian bercak-bercaknya dapat dibandingkan.
2. Campuran: tintanya memberi tiga bercak terpisah, tiga zat warna.
3. Dua zat warna. Tidak: tinta catatan itu memiliki tiga zat warna, dan pena 1 tidak memiliki zat warna merah maupun kuning.
4. Ketiga bercaknya tidak setinggi bercak-bercak catatan itu: ketiganya zat warna yang berbeda.
5. Pena 2: ketiga bercaknya tepat setinggi ketiga bercak catatan itu.
6. Oksigen.
7. Hidrogen.
8. Karbon dioksida.
9. Blanko (sebuah kontrol). Uji ini menunjukkan bahwa air kapur tidak menjadi keruh dengan sendirinya, ataupun dengan udara biasa dalam waktu itu: jadi kekeruhan dengan gas Z memang berasal dari karbon dioksida.
10. “Air — tembaga sulfat anhidrat — putih menjadi biru”: cairan itu mengandung air.
11. Tidak. Uji yang positif menunjukkan bahwa air ada, bukan bahwa tidak ada yang lain: cairan itu bisa saja larutan atau campuran berair yang lain.
12. Tinta catatan itu mengandung 3 zat warna, dan pena 2 yang menulis catatan itu.