Berikut ini contoh soal kontekstual untuk materi ikatan kimia (ikatan ion & kovalen), dan sifatnya, kepolaran molekul, bentuk molekul, dan gaya/interaksi antarmolekul. Soal konstektual di sini menyajikan beberapa fakta yang terjadi kemudian dikaitkan bahasan kimia dalam pokok bahasan ikatan kimia dan sifatnya yang dapat digunakan memperkaya wawasan siswa.
1. Garam Laut dari Madura
Di Pulau Madura, petani garam memproduksi NaCl dari air laut. Proses ini melibatkan penguapan air laut hingga tersisa kristal garam. Mengapa NaCl dapat membentuk kristal yang kuat dan memiliki titik leleh tinggi?
NaCl tersusun dari ikatan ion antara Na+ dan Cl-. Ikatan ion terjadi karena transfer elektron dari Na (logam) ke Cl (nonlogam), membentuk senyawa dengan gaya tarik-menarik elektrostatik yang kuat antara ion positif dan negatif. Struktur kristal NaCl berupa kisi tiga dimensi yang teratur, sehingga energi kisi (lattice energy) sangat besar. Hal ini menyebabkan NaCl memiliki titik leleh tinggi (801°C) dan struktur kristal yang kuat.
2. Air Minum di Pegunungan Bali
Air dari mata air pegunungan di Bali terasa segar dan mudah mengalir. Molekul air (H2O) memiliki sifat kepolaran. Bagaimana kepolaran molekul air memengaruhi sifat fisiknya, seperti titik didih yang relatif tinggi dibandingkan senyawa sejenis?
Molekul H2O bersifat polar karena perbedaan elektronegativitas antara O (3,5) dan H (2,1), serta bentuk molekulnya yang bengkok (bentuk V, sudut ikatan 104,5°). Kepolaran ini memungkinkan terjadinya ikatan hidrogen antarmolekul H2O, yang merupakan gaya antarmolekul kuat. Ikatan hidrogen meningkatkan energi yang diperlukan untuk memisahkan molekul, sehingga titik didih H2O (100°C) jauh lebih tinggi dibandingkan H2S (nonpolar, -60°C).
3. Bau Ammonia di Pasar Ikan Jakarta
Di pasar ikan Jakarta, bau menyengat ammonia (NH3) sering tercium akibat pembusukan ikan. Mengapa molekul NH3 memiliki bau khas dan dapat larut dalam air?
NH3 memiliki ikatan kovalen polar karena perbedaan elektronegativitas N (3,0) dan H (2,1). Bentuk molekulnya piramida trigonal (sudut 107°) dengan pasangan elektron bebas pada N, membuatnya polar. Kepolaran dan pasangan elektron bebas memungkinkan NH3 membentuk ikatan hidrogen dengan air, sehingga larut. Bau khasnya berasal dari interaksi molekul polar dengan reseptor penciuman.
4. Kekuatan Batuan Kapur di Gunungkidul
Batuan kapur (CaCO3) di Gunungkidul, Yogyakarta, dikenal kuat dan tahan lama. Jelaskan bagaimana ikatan dalam CaCO3 berkontribusi pada sifat kekerasannya!
CaCO3 tersusun dari ion Ca2+ dan CO32-. Ikatan ion antar ion-ion ini membentuk struktur kristal yang kuat. Dalam ion CO32-, terdapat ikatan kovalen antara C dan O dengan resonansi, meningkatkan stabilitas. Kombinasi ikatan ion dan kovalen ini memberikan kekerasan dan ketahanan tinggi pada batuan kapur.
5. Pestisida di Sawah Jawa Tengah
Petani di Jawa Tengah menggunakan pestisida mengandung senyawa karbon tetraklorida (CCl4). Mengapa CCl4 tidak larut dalam air meskipun mengandung atom klorin yang elektronegatif?
CCl4 memiliki ikatan kovalen antara C dan Cl. Meskipun Cl elektronegatif (3,0) dibandingkan C (2,5), bentuk molekulnya tetrahedral simetris menyebabkan momen dipol saling meniadakan, sehingga CCl4 nonpolar. Sifat nonpolar ini membuatnya tidak dapat berinteraksi dengan molekul air yang polar, sehingga tidak larut.
6. Uap Bensin di SPBU Surabaya
Di SPBU Surabaya, bensin (campuran hidrokarbon seperti C8H18) mudah menguap. Jelaskan hubungan bentuk molekul dan gaya antarmolekul dengan sifat ini!
C8H18 adalah molekul nonpolar dengan ikatan kovalen C-H dan bentuk rantai lurus atau bercabang. Gaya antarmolekulnya adalah gaya dispersi London, yang relatif lemah karena hanya bergantung pada jumlah elektron dan ukuran molekul. Gaya lemah ini menyebabkan titik didih rendah dan kemudahan menguap.
7. Sabun Mandi dari Minyak Kelapa Sumatra
Sabun dari minyak kelapa di Sumatra mengandung natrium stearat (NaC18H35O2). Bagaimana struktur molekulnya memungkinkan sabun melarutkan minyak dalam air?
NaC18H35O2 terdiri dari ion Na+ (polar) dan rantai stearat (C18H35O2-) dengan bagian hidrokarbon nonpolar dan ujung karboksilat polar. Ikatan ion antara Na+ dan rantai stearat larut dalam air, sementara bagian nonpolar berinteraksi dengan minyak melalui gaya dispersi, membentuk misel yang melarutkan minyak dalam air.
8. Larutan Garam di Tambak Suramadu
Di tambak garam dekat Jembatan Suramadu, larutan NaCl menghantarkan listrik. Mengapa senyawa ini bersifat konduktor dalam larutan, tetapi tidak dalam bentuk padat?
Dalam bentuk padat, NaCl memiliki ikatan ion yang kuat dalam kisi kristal, sehingga ion Na+ dan Cl- tidak bebas bergerak. Dalam larutan, air memutus ikatan ion, membebaskan ion-ion tersebut untuk bergerak dan menghantarkan listrik.
9. Bau Kamera di Pasar Loak Bandung
Di pasar loak Bandung, bau khas pelarut kamera (C2H5OH) tercium. Jelaskan mengapa etanol memiliki titik didih lebih tinggi daripada dimetil eter (CH3OCH3) meskipun massa molekulnya sama!
Etanol (C2H5OH) polar dengan gugus -OH, memungkinkan ikatan hidrogen antarmolekul. Dimetil eter (CH3OCH3) juga polar, tetapi tidak memiliki H yang terikat pada atom elektronegatif, sehingga hanya memiliki gaya dipol-dipol yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada etanol menyebabkan titik didihnya (78°C) lebih tinggi daripada dimetil eter (-24°C).
10. Kristal Gula di Pabrik Jawa Timur
Di pabrik gula Jawa Timur, sukrosa (C12H22O11) membentuk kristal padat. Mengapa sukrosa tidak menghantarkan listrik meskipun memiliki banyak gugus -OH?
Sukrosa tersusun dari ikatan kovalen antar atom C, H, dan O. Meskipun memiliki gugus -OH yang polar dan membentuk ikatan hidrogen, sukrosa tidak terionisasi dalam larutan atau padatan karena tidak ada ion bebas. Ikatan kovalen ini membuatnya tidak menghantarkan listrik.
11. Vulkanisasi Karet di Kalimantan
Di Kalimantan, petani karet menggunakan sulfur untuk vulkanisasi, mengubah karet alam (polimer C5H8) menjadi lebih kuat. Mengapa proses ini melibatkan pembentukan ikatan kovalen baru?
Karet alam (polisoprena) memiliki ikatan kovalen ganda (C=C). Dalam vulkanisasi, atom sulfur membentuk jembatan kovalen (S-S) antar rantai polimer, mengikat atom karbon melalui ikatan kovalen baru. Ini meningkatkan kekuatan dan elastisitas karena rantai molekul menjadi lebih terhubung dan sulit bergeser.
12. Air Terjun di Lombok
Air terjun di Lombok memiliki suhu rendah dan terasa dingin. Mengapa molekul H2O memiliki kapasitas panas tinggi dibandingkan senyawa lain seperti CH4?
H2O bersifat polar dengan bentuk bengkok dan memiliki ikatan hidrogen antarmolekul yang kuat. Ikatan hidrogen ini membutuhkan energi besar untuk dilepaskan, sehingga kapasitas panasnya tinggi. Sebaliknya, CH4 nonpolar dengan gaya dispersi London yang lemah, sehingga kapasitas panasnya rendah.
13. Bau Durian di Medan
Di Medan, bau durian (mengandung senyawa seperti CH3CH2SH) sangat menyengat. Jelaskan mengapa senyawa ini memiliki titik didih lebih tinggi daripada CH3CH3!
CH3CH2SH (etantiol) polar karena adanya gugus -SH dan memiliki ikatan hidrogen lemah antarmolekul. CH3CH3 (etan) nonpolar dengan hanya gaya dispersi London. Ikatan hidrogen pada etantiol menyebabkan titik didihnya (35°C) lebih tinggi daripada etan (-89°C).
14. Keramik dari Tanah Liat Aceh
Keramik dari tanah liat di Aceh mengandung silikat (SiO44-). Mengapa struktur ini memberikan sifat keras dan tahan panas pada keramik?
SiO44- memiliki ikatan kovalen kuat antara Si dan O dalam struktur tetrahedral yang terhubung membentuk jaringan tiga dimensi. Jaringan kovalen ini sangat stabil, memberikan kekerasan dan ketahanan terhadap panas tinggi pada keramik.
15. Garam Dapur dari Rembang
Di Rembang, garam dapur (NaCl) diproduksi dari air laut. Mengapa NaCl larut dalam air tetapi tidak larut dalam minyak kelapa?
NaCl adalah senyawa ionik dengan ikatan ion antara Na+ dan Cl-. Air (polar) dapat menghidrasi ion-ion ini, memutus ikatan ion sehingga larut. Minyak kelapa (nonpolar) tidak memiliki dipol untuk berinteraksi dengan ion, sehingga NaCl tidak larut.
16. Asap Rokok di Makassar
Di Makassar, asap rokok mengandung nikotin (C10H14N2) yang larut dalam air liur. Jelaskan hubungan kepolaran molekul nikotin dengan kelarutannya!
Nikotin memiliki ikatan kovalen dengan atom N yang elektronegatif, membentuk bagian polar pada molekul. Bentuk molekulnya asimetris, sehingga bersifat polar. Kepolaran ini memungkinkan nikotin berinteraksi dengan molekul air melalui gaya dipol-dipol dan ikatan hidrogen, sehingga larut.
17. Lilin dari Parafin di Palembang
Lilin parafin (C20H42) di Palembang mudah mencair saat dipanaskan. Mengapa senyawa ini memiliki titik leleh rendah dibandingkan NaCl?
C20H42 adalah hidrokarbon nonpolar dengan ikatan kovalen, hanya memiliki gaya dispersi London yang lemah antarmolekul. NaCl memiliki ikatan ion yang kuat dalam kisi kristal. Gaya dispersi yang lemah pada parafin menyebabkan titik lelehnya rendah (sekitar 37-60°C) dibandingkan NaCl (801°C).
18. Pupuk Urea di Banten
Pupuk urea (CO(NH2)2) di Banten larut dalam air dan berbau ammonia saat terurai. Mengapa urea memiliki sifat polar dan dapat membentuk ikatan hidrogen?
Urea memiliki ikatan kovalen dengan gugus C=O dan N-H yang polar karena perbedaan elektronegativitas. Bentuk molekulnya tidak simetris, dan gugus -NH2 memungkinkan ikatan hidrogen dengan air, sehingga urea bersifat polar dan larut.
19. Gas Metana dari Rawa Papua
Di rawa Papua, gas metana (CH4) dihasilkan dari pembusukan organik. Mengapa CH4 memiliki titik didih sangat rendah dibandingkan NH3?
CH4 nonpolar dengan bentuk tetrahedral simetris dan hanya memiliki gaya dispersi London yang lemah. NH3 polar dengan ikatan hidrogen yang kuat. Perbedaan gaya antarmolekul ini menyebabkan titik didih CH4 (-161°C) jauh lebih rendah daripada NH3 (-33°C).
20. Kristal Belerang di Kawah Ijen
Di Kawah Ijen, belerang (S8) membentuk kristal kuning. Mengapa S8 tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik seperti benzena?
S8 adalah molekul kovalen nonpolar dengan struktur cincin simetris. Gaya antarmolekulnya hanya dispersi London, sehingga tidak berinteraksi dengan air (polar). Dalam benzena (nonpolar), gaya dispersi London serupa memungkinkan S8 larut.
21. Proses Pengawetan Ikan di Pantai Maluku
Di kawasan pantai Maluku, nelayan mengawetkan ikan menggunakan garam dapur (NaCl) yang ditaburkan pada ikan segar sebelum dikeringkan di bawah sinar matahari. Proses ini memanfaatkan sifat higroskopis garam untuk menarik air keluar dari jaringan ikan, mencegah pembusukan. Mengapa NaCl memiliki kemampuan ini, dan bagaimana ikatan kimianya mendukung sifat tersebut?
NaCl adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion Na+ dan Cl- dengan ikatan ion kuat. Ketika larut dalam air, ion-ion ini terhidrasi oleh molekul H2O yang polar, menciptakan tekanan osmotik tinggi yang menarik air dari jaringan ikan. Sifat higroskopisnya berasal dari interaksi elektrostatik kuat antara ion dan molekul air, didukung oleh energi kisi tinggi dalam struktur kristalnya.
22. Pewarna Alami dari Kunyit di Sulawesi Utara
Di Sulawesi Utara, masyarakat menggunakan ekstrak kunyit (mengandung kurkumin, C21H20O6) sebagai pewarna alami untuk makanan tradisional. Kurkumin larut dalam minyak kelapa, tetapi sulit larut dalam air kecuali dalam kondisi basa. Bagaimana struktur molekul dan kepolaran kurkumin menjelaskan sifat kelarutannya ini?
Kurkumin memiliki ikatan kovalen dengan rantai hidrokarbon panjang dan gugus fenol (-OH), menjadikannya molekul yang sebagian besar nonpolar. Dalam kondisi netral, dominasi bagian nonpolar membuatnya larut dalam minyak kelapa (nonpolar) melalui gaya dispersi London. Dalam kondisi basa, gugus -OH terdeprotonasi menjadi -O-, meningkatkan kepolaran dan memungkinkan ikatan hidrogen dengan air, sehingga kelarutannya meningkat.
23. Gas Karbon Dioksida dari Gunung Merapi
Gunung Merapi di Jawa Tengah sering mengeluarkan gas CO2 selama aktivitas vulkanik, yang dapat membahayakan penduduk di sekitarnya karena sifatnya yang tidak berbau dan sulit dideteksi. Mengapa CO2 memiliki titik didih rendah dan tidak larut baik dalam air dibandingkan senyawa seperti NH3?
CO2 memiliki ikatan kovalen ganda (C=O) dengan bentuk molekul linier simetris, sehingga nonpolar. Gaya antarmolekulnya hanya dispersi London yang lemah, menyebabkan titik didih rendah (-78°C). NH3 polar dengan ikatan hidrogen, sehingga larut baik dalam air dan titik didihnya lebih tinggi (-33°C). Kelarutan CO2 dalam air terbatas karena kurangnya interaksi kuat dengan H2O.
24. Kerajinan Tembaga di Kotagede
Di Kotagede, Yogyakarta, pengrajin tembaga sering melapisi logam dengan senyawa tembaga sulfat (CuSO4) untuk memberikan warna biru kehijauan yang khas. Senyawa ini larut dalam air dan membentuk larutan yang menghantarkan listrik. Jelaskan bagaimana ikatan dalam CuSO4 mendukung sifat-sifat ini!
CuSO4 tersusun dari ion Cu2+ dan SO42- dengan ikatan ion. Dalam air, ikatan ion ini terputus, membebaskan ion-ion yang menghantarkan listrik. Dalam ion SO42-, terdapat ikatan kovalen antara S dan O, tetapi keseluruhan senyawa bersifat ionik, mendukung kelarutan dan konduktivitasnya.
25. Minyak Atsiri dari Cengkeh di Ternate
Di Ternate, minyak atsiri dari cengkeh (mengandung eugenol, C10H12O2) diekstraksi untuk parfum dan obat tradisional. Eugenol memiliki aroma khas dan titik didih tinggi meskipun berbentuk cair pada suhu kamar. Mengapa eugenol memiliki sifat ini dibandingkan senyawa nonpolar seperti toluena (C7H8)?
Eugenol memiliki gugus -OH dan -OCH3, menjadikannya polar dengan kemampuan membentuk ikatan hidrogen antarmolekul. Ini meningkatkan titik didihnya (255°C). Toluena nonpolar dengan hanya gaya dispersi London, sehingga titik didihnya lebih rendah (111°C). Aroma eugenol berasal dari interaksi molekul polar dengan reseptor penciuman.
26. Batu Andesit dari Cianjur
Di Cianjur, Jawa Barat, batu andesit yang kaya silikat (seperti SiO2) digunakan untuk konstruksi karena kekerasan dan ketahanannya terhadap pelapukan. Bagaimana struktur molekul SiO2 memberikan sifat tersebut dibandingkan senyawa ionik seperti CaCl2?
SiO2 memiliki ikatan kovalen jaringan dengan struktur tetrahedral tiga dimensi yang sangat kuat dan stabil, memberikan kekerasan tinggi. CaCl2 bersifat ionik dengan ikatan yang mudah terputus dalam air, sehingga kurang tahan terhadap pelapukan dibandingkan jaringan kovalen SiO2.
27. Fermentasi Tape di Manado
Di Manado, proses fermentasi tape singkong menghasilkan etanol (C2H5OH) yang memberikan rasa khas dan aroma kuat. Etanol mudah bercampur dengan air dalam segala perbandingan. Jelaskan mengapa etanol memiliki sifat ini dibandingkan senyawa seperti heksana (C6H14)!
Etanol polar karena gugus -OH yang membentuk ikatan hidrogen dengan air, memungkinkan kelarutan sempurna. Heksana nonpolar dengan ikatan kovalen C-H dan hanya gaya dispersi London, sehingga tidak larut dalam air. Bentuk molekul etanol yang asimetris mendukung kepolarannya.
28. Gas Hidrogen Sulfida di Kawah Sikidang
Di Kawah Sikidang, Dieng, gas H2S dengan bau telur busuk sering terdeteksi di area geothermal. Gas ini memiliki titik didih lebih tinggi daripada CH4, meskipun massa molekulnya tidak jauh berbeda. Mengapa H2S menunjukkan sifat ini?
H2S polar dengan bentuk bengkok (sudut 92°) dan memiliki gaya dipol-dipol serta dispersi London, meskipun ikatan hidrogennya lemah. CH4 nonpolar dengan hanya gaya dispersi London. Gaya antarmolekul yang lebih kuat pada H2S menyebabkan titik didihnya (-60°C) lebih tinggi daripada CH4 (-161°C).
29. Sabun Kolek dari Limbah Minyak Jelantah di Pontianak
Di Pontianak, masyarakat mengolah limbah minyak jelantah menjadi sabun kolek dengan menambahkan NaOH, menghasilkan natrium oleat (C17H33COONa). Sabun ini efektif membersihkan lemak di air dingin. Bagaimana struktur molekulnya mendukung fungsi ini?
C17H33COONa memiliki ion Na+ (polar) dan rantai oleat (C17H33COO-) dengan bagian hidrokarbon nonpolar dan ujung karboksilat polar. Ikatan ion larut dalam air, sementara rantai nonpolar berinteraksi dengan lemak melalui gaya dispersi, membentuk misel yang efektif meski di air dingin.
30. Kristal Borobudur dari Batu Lava
Struktur Candi Borobudur di Magelang dibangun dari batu lava yang kaya akan senyawa silikat seperti feldspar (KAlSi3O8). Batu ini tahan terhadap erosi selama berabad-abad. Mengapa ikatan dalam KAlSi3O8 memberikan ketahanan tersebut?
KAlSi3O8 memiliki struktur kovalen jaringan dari unit SiO4 tetrahedral yang terikat kuat, dihubungkan dengan ion K+ dan Al3+ dalam kerangka tiga dimensi. Stabilitas ikatan kovalen dan interaksi ionik ini memberikan kekerasan dan ketahanan terhadap pelapukan kimia dan fisik.
31. Proses Penyamakan Kulit di Garut
Di Garut, Jawa Barat, industri penyamakan kulit menggunakan garam kromium sulfat (Cr2(SO4)3) untuk mengikat protein kulit agar tahan lama dan lentur. Senyawa ini larut dalam air dan memberikan warna hijau pada larutan. Mengapa Cr2(SO4)3 memiliki sifat ini, dan bagaimana ikatannya mendukung fungsi tersebut?
Cr2(SO4)3 adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion Cr3+ dan SO42-. Ikatan ion memungkinkan kelarutan dalam air, dengan ion Cr3+ membentuk kompleks hidrat yang memberikan warna hijau. Dalam SO42-, ikatan kovalen antara S dan O stabil, sementara Cr3+ berikatan dengan protein kulit melalui interaksi elektrostatik, meningkatkan ketahanan kulit.
32. Aroma Kopi Luwak dari Lampung
Di Lampung, kopi luwak terkenal dengan aroma khasnya yang dipengaruhi senyawa volatil seperti asam asetat (CH3COOH) dari proses fermentasi dalam saluran pencernaan luwak. Mengapa asam asetat memiliki titik didih lebih tinggi dan larut dalam air dibandingkan senyawa seperti propana (C3H8)?
CH3COOH polar karena gugus -COOH, memungkinkan ikatan hidrogen antarmolekul yang kuat, sehingga titik didihnya tinggi (118°C) dan larut dalam air. Propana (C3H8) nonpolar dengan hanya gaya dispersi London, memiliki titik didih rendah (-42°C) dan tidak larut dalam air.
33. Batu Granit dari Karimun
Di Kepulauan Karimun, Riau, batu granit yang mengandung kuarsa (SiO2) dan feldspar diekspor untuk konstruksi karena kekerasannya yang luar biasa. Granit tahan terhadap asam hujan, tidak seperti batu kapur (CaCO3). Mengapa ikatan dalam SiO2 memberikan ketahanan ini?
SiO2 memiliki ikatan kovalen jaringan dalam struktur tetrahedral tiga dimensi yang sangat kuat dan tidak reaktif dengan asam. CaCO3 bersifat ionik dan bereaksi dengan asam membentuk CO2, sehingga mudah tererosi. Stabilitas ikatan kovalen SiO2 memberikan ketahanan kimia dan fisik.
34. Gas Amonia dari Pabrik Pupuk di Gresik
Di Gresik, Jawa Timur, pabrik pupuk memproduksi amonia (NH3) melalui proses Haber-Bosch untuk pupuk urea. Gas ini memiliki bau menyengat dan mudah larut dalam air hingga membentuk larutan basa. Bagaimana bentuk molekul dan gaya antarmolekul NH3 mendukung sifat-sifat ini?
NH3 memiliki bentuk piramida trigonal (sudut 107°) dengan ikatan kovalen polar dan pasangan elektron bebas pada N, menjadikannya polar. Ikatan hidrogen antarmolekul menyebabkan bau khas dan kelarutan tinggi dalam air, di mana NH3 bereaksi membentuk NH4+ dan OH-, menghasilkan sifat basa.
35. Minyak Kayu Putih dari Ambon
Di Ambon, minyak kayu putih (mengandung sineol, C10H18O) diproduksi dari daun melaleuca dan digunakan sebagai obat gosok karena aroma kuat dan sifatnya yang tidak larut dalam air. Mengapa sineol memiliki sifat ini dibandingkan etanol (C2H5OH)?
Sineol (C10H18O) memiliki struktur siklik dengan gugus eter (C-O-C) yang kurang polar, dan rantai hidrokarbon besar menjadikannya hampir nonpolar, sehingga tidak larut dalam air. Etanol polar dengan gugus -OH yang membentuk ikatan hidrogen, sehingga larut dalam air. Aroma sineol berasal dari volatilitas molekulnya.
36. Proses Pengolahan Nira di Banyuwangi
Di Banyuwangi, petani mengolah nira kelapa menjadi gula merah dengan memanaskannya hingga mengkristal menjadi sukrosa (C12H22O11). Sukrosa ini larut dalam air tetapi tidak menghantarkan listrik. Mengapa sukrosa memiliki sifat ini dibandingkan NaCl?
Sukrosa tersusun dari ikatan kovalen antar atom C, H, dan O, dengan gugus -OH polar yang membentuk ikatan hidrogen dengan air, sehingga larut. Namun, tidak ada ion bebas karena tidak terionisasi, sehingga tidak menghantarkan listrik. NaCl bersifat ionik, terionisasi menjadi Na+ dan Cl-, sehingga konduktor dalam larutan.
37. Pewarna Batik dari Tarum di Pekalongan
Di Pekalongan, pewarna batik dari tanaman tarum (mengandung indigo, C16H10N2O2) memberikan warna biru tua yang tahan lama pada kain. Indigo tidak larut dalam air kecuali direduksi menjadi bentuk larut. Jelaskan hubungan kepolaran molekul indigo dengan sifat ini!
Indigo memiliki ikatan kovalen dengan struktur simetris dan gugus C=O, tetapi rantai aromatik besar menjadikannya nonpolar, sehingga tidak larut dalam air. Dalam reduksi, gugus C=O menjadi -OH, meningkatkan kepolaran dan kemampuan membentuk ikatan hidrogen, sehingga larut.
38. Gas Metana dari Tambang Sawahlunto
Di Sawahlunto, Sumatera Barat, tambang batu bara sering menghasilkan gas metana (CH4) yang mudah terbakar dan berbahaya jika terakumulasi. Mengapa CH4 memiliki titik didih jauh lebih rendah daripada H2O meskipun sama-sama molekul kecil?
CH4 nonpolar dengan bentuk tetrahedral simetris dan hanya gaya dispersi London yang lemah, sehingga titik didihnya rendah (-161°C). H2O polar dengan bentuk bengkok dan ikatan hidrogen kuat, sehingga titik didihnya tinggi (100°C).
39. Sabun dari Minyak Sawit di Riau
Di Riau, minyak sawit diolah menjadi sabun dengan natrium palmitat (C15H31COONa) melalui saponifikasi. Sabun ini efektif menghilangkan minyak pada pakaian meski dalam air keras. Bagaimana struktur molekulnya mendukung sifat ini?
C15H31COONa memiliki ion Na+ (polar) dan rantai palmitat (C15H31COO-) dengan bagian hidrokarbon nonpolar dan ujung karboksilat polar. Ikatan ion larut dalam air, sementara bagian nonpolar berinteraksi dengan minyak melalui gaya dispersi, membentuk misel yang efektif bahkan dalam air keras.
40. Kristal Kalsit dari Gua Jomblang
Di Gua Jomblang, Gunungkidul, kristal kalsit (CaCO3) terbentuk dari tetesan air kapur yang mengendap selama ribuan tahun, menciptakan stalaktit yang indah namun rapuh dibandingkan kuarsa. Mengapa CaCO3 memiliki sifat ini dibandingkan SiO2?
CaCO3 tersusun dari ikatan ion antara Ca2+ dan CO32-, yang kuat tetapi mudah larut dalam air asam. SiO2 memiliki ikatan kovalen jaringan tetrahedral yang jauh lebih stabil dan tahan terhadap pelarutan, sehingga lebih keras dan kurang rapuh.
41. Proses Pengasinan Telur di Brebes
Di Brebes, Jawa Tengah, petani menggunakan larutan garam dapur (NaCl) pekat untuk mengawetkan telur asin dengan merendamnya selama berminggu-minggu. Proses ini memanfaatkan osmosis untuk menarik air keluar dan memasukkan ion garam ke dalam telur, memberikan rasa khas. Mengapa NaCl efektif dalam proses ini, dan bagaimana ikatan kimianya mendukung sifat tersebut?
NaCl tersusun dari ikatan ion antara Na+ dan Cl-. Dalam air, ikatan ini terputus, menghasilkan ion bebas yang meningkatkan tekanan osmotik larutan. Ion-ion ini berinteraksi dengan molekul H2O melalui gaya elektrostatik, menarik air keluar dari telur dan memungkinkan difusi Na+ dan Cl- masuk, didukung oleh energi kisi tinggi NaCl.
42. Aroma Bunga Sedap Malam dari Tuban
Di Tuban, Jawa Timur, bunga sedap malam menghasilkan aroma khas dari senyawa volatil seperti benzil alkohol (C6H5CH2OH) yang diekstraksi untuk parfum. Senyawa ini larut dalam air dan memiliki titik didih tinggi. Mengapa benzil alkohol menunjukkan sifat ini dibandingkan benzena (C6H6)?
Benzil alkohol polar karena gugus -OH yang membentuk ikatan hidrogen, meningkatkan titik didih (205°C) dan kelarutan dalam air. Benzena nonpolar dengan hanya gaya dispersi London, sehingga titik didihnya rendah (80°C) dan tidak larut dalam air. Kepolaran benzil alkohol juga mendukung volatilitas aromanya.
43. Batu Obsidian dari Danau Toba
Di sekitar Danau Toba, Sumatera Utara, batu obsidian yang kaya silikat (SiO2) digunakan untuk perhiasan karena kilap dan ketahanannya terhadap goresan. Berbeda dengan kapur (CaCO3), obsidian tidak bereaksi dengan asam. Mengapa SiO2 memiliki sifat ini?
SiO2 memiliki ikatan kovalen jaringan dalam struktur tetrahedral tiga dimensi yang kuat dan stabil, tidak bereaksi dengan asam kecuali asam fluorida. CaCO3 bersifat ionik dan mudah terurai oleh asam menjadi CO2. Ikatan kovalen SiO2 memberikan kekerasan dan ketahanan kimia.
44. Gas Karbon Monoksida dari Kebakaran Hutan di Palangkaraya
Di Palangkaraya, Kalimantan Tengah, kebakaran hutan gambut menghasilkan gas CO yang beracun dan tidak terdeteksi oleh indra penciuman. Gas ini memiliki titik didih rendah dan kelarutan terbatas dalam air. Mengapa CO berbeda sifatnya dengan CO2 meskipun mirip secara struktural?
CO memiliki ikatan kovalen rangkap tiga (C≡O) dengan bentuk linier, tetapi sedikit polar karena perbedaan elektronegativitas kecil, sehingga gaya antarmolekulnya lemah (titik didih -191°C). CO2 linier simetris dan nonpolar, tetapi lebih berat, dengan titik didih -78°C. Kelarutan CO rendah karena minimnya interaksi dengan H2O.
45. Minyak Nilam dari Aceh
Di Aceh, minyak nilam (mengandung patchouli alkohol, C15H26O) diekstraksi dari daun nilam untuk parfum karena aroma tahan lama dan sifatnya yang tidak larut dalam air. Mengapa patchouli alkohol memiliki sifat ini dibandingkan metanol (CH3OH)?
Patchouli alkohol memiliki rantai hidrokarbon besar (C15) yang dominan nonpolar, meskipun ada gugus -OH polar, sehingga keseluruhan molekul hampir nonpolar dan tidak larut dalam air. Metanol kecil, polar, dan membentuk ikatan hidrogen, sehingga larut dalam air. Aroma tahan lama patchouli berasal dari volatilitas rendah molekul besar.
46. Proses Pembuatan Arang di Pamekasan
Di Pamekasan, Madura, pembuatan arang dari kayu melibatkan pembakaran terkontrol yang menghasilkan karbon murni (C) dengan struktur amorf. Arang ini tidak larut dalam air dan tahan panas tinggi. Mengapa karbon memiliki sifat ini dibandingkan senyawa ionik seperti KCl?
Karbon amorf memiliki ikatan kovalen kuat dalam jaringan tak teratur, memberikan stabilitas termal dan ketidaklarutan dalam air karena sifat nonpolarnya. KCl bersifat ionik, larut dalam air karena interaksi ion-dipol, dan memiliki titik leleh lebih rendah dibandingkan jaringan kovalen karbon.
47. Pewarna Alami dari Manggis di Banjarbaru
Di Banjarbaru, Kalimantan Selatan, kulit manggis mengandung antosianin (misalnya C15H11O6+) yang diekstraksi sebagai pewarna alami dengan warna berubah sesuai pH. Mengapa antosianin larut dalam air dan memiliki sifat ini?
Antosianin polar karena gugus -OH dan muatan positif (C15H11O6+), memungkinkan ikatan hidrogen dengan air, sehingga larut. Struktur konjugasinya berubah dengan pH, memengaruhi warna akibat perubahan ikatan kovalen dalam cincin aromatik.
48. Gas Hidrogen dari Elektrolisis di Bitung
Di Bitung, Sulawesi Utara, elektrolisis air laut menghasilkan gas H2 sebagai sumber energi alternatif. Gas ini sangat ringan dan memiliki titik didih sangat rendah dibandingkan H2S. Mengapa H2 menunjukkan sifat ini?
H2 adalah molekul kovalen nonpolar dengan massa molekul kecil (2 g/mol) dan hanya gaya dispersi London yang sangat lemah, sehingga titik didihnya -253°C. H2S polar dengan gaya dipol-dipol dan massa lebih besar (34 g/mol), sehingga titik didihnya lebih tinggi (-60°C).
49. Sabun dari Minyak Ikan di Sorong
Di Sorong, Papua Barat, limbah minyak ikan diolah menjadi sabun dengan natrium laurat (C11H23COONa) melalui saponifikasi. Sabun ini efektif membersihkan noda minyak di air laut yang asin. Bagaimana struktur molekulnya mendukung fungsi ini?
C11H23COONa memiliki ion Na+ (polar) dan rantai laurat (C11H23COO-) dengan bagian hidrokarbon nonpolar dan ujung karboksilat polar. Ikatan ion larut dalam air asin, sementara rantai nonpolar berinteraksi dengan minyak melalui gaya dispersi, membentuk misel yang efektif.
50. Kristal Gipsum dari Tambang di Tulungagung
Di Tulungagung, Jawa Timur, tambang gipsum menghasilkan kristal CaSO4·2H2O yang digunakan untuk dekorasi karena teksturnya yang lunak namun indah. Mengapa gipsum lebih rapuh dan larut sedikit dalam air dibandingkan kuarsa (SiO2)?
CaSO4·2H2O tersusun dari ikatan ion antara Ca2+ dan SO42-, dengan molekul H2O terikat melalui ikatan hidrogen, sehingga larut sedikit dalam air dan rapuh. SiO2 memiliki ikatan kovalen jaringan yang kuat, tidak larut, dan lebih tahan terhadap tekanan mekanis.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar