8 Soal 31–40
Soal 31–37 ranah anorganik & ikatan (banyak hafalan tren — cepat dapat poin). Soal 38–40 kinetika (hitungan). Coba dulu, baru buka.
8.1 Soal 31 — Kestabilan termal hidrida golongan 14
Prinsip: kestabilan termal hidrida \(\ce{XH4}\) bergantung pada kekuatan ikatan X–H. Makin ke bawah golongan, atom makin besar, tumpang tindih dengan H makin buruk → ikatan X–H makin lemah → makin tidak stabil.
Maka kestabilan: \(\ce{CH4} > \ce{SiH4} > \ce{GeH4} > \ce{SnH4} > \ce{PbH4}\).
Dari terendah ke tertinggi: \(\ce{PbH4} < \ce{SnH4} < \ce{GeH4} < \ce{SiH4} < \ce{CH4}\). Jawaban: C.
8.2 Soal 32 — Bilangan oksidasi +1 stabil (golongan 13)
Konsep — efek pasangan inert (inert pair effect). Makin ke bawah golongan 13, pasangan elektron \(ns^2\) makin “enggan” ikut berikatan, sehingga bilangan oksidasi +1 makin stabil dibanding +3.
Efek ini paling kuat pada unsur paling bawah = talium (Tl), sehingga \(\ce{Tl+}\) lebih stabil daripada \(\ce{Tl^3+}\). Jawaban: E.
8.3 Soal 33 — Struktur Lewis paling stabil \(\ce{N2O}\)
Aturan struktur Lewis terbaik: muatan formal sekecil mungkin, dan muatan negatif berada pada atom paling elektronegatif.
Hitung muatan formal struktur 1 (\(\ce{N#N-O}\)):
- N ujung (ikatan rangkap tiga, 1 PEB): \(5 - 2 - 3 = 0\)
- N tengah: \(5 - 0 - 4 = +1\)
- O (ikatan tunggal, 3 PEB): \(6 - 6 - 1 = -1\)
Muatan negatif \(-1\) ada di oksigen (paling elektronegatif) → paling disukai. Bandingkan struktur 4 (\(\ce{N=N=O}\)) yang menaruh \(-1\) pada N (kurang elektronegatif) → kurang stabil. Konektivitas N–O–N (struktur 3, 5) tidak sesuai. Jawaban: A.
8.4 Soal 34 — Bentuk asam glutamat vs pH
Struktur yang ditunjukkan: dua \(\ce{-COO^-}\) (terdeprotonasi) dan satu \(\ce{-NH3+}\) (terprotonasi). pKa: 2,2 / 4,3 / 9,7.
Urutan deprotonasi saat pH naik (gugus paling asam lepas duluan):
- pH < 2,2: \(\ce{COOH}\), \(\ce{COOH}\), \(\ce{NH3+}\) (muatan total \(+1\))
- lewati pKa1 (2,2): satu \(\ce{COOH \to COO^-}\)
- lewati pKa2 (4,3): \(\ce{COOH \to COO^-}\) kedua → kini dua \(\ce{COO^-}\) + \(\ce{NH3+}\) (muatan \(-1\))
- lewati pKa3 (9,7): \(\ce{NH3+ \to NH2}\)
Struktur dengan dua \(\ce{COO^-}\) dan \(\ce{NH3+}\) ada di antara pKa2 dan pKa3, yaitu \(4{,}3 < \mathrm{pH} < 9{,}7\). Jawaban: C.
8.5 Soal 35 — Tumpang tindih orbital p
Sumbu ikatan = sumbu-z. Orbital biru tumpang tindih dengan orbital … membentuk ikatan …
Konsep penting:
- Orbital yang searah sumbu ikatan (z) dan tumpang tindih kepala-ke-kepala → ikatan σ (sigma).
- Orbital yang tegak lurus sumbu ikatan dan tumpang tindih menyamping → ikatan π (pi).
Orbital p yang sejajar (tegak lurus terhadap sumbu z) bertumpang tindih sisi-ke-sisi membentuk ikatan π. Ikuti penandaan kunci resmi untuk pasangan orbitalnya.
💡 Aturan inti yang wajib: kepala-ke-kepala = σ, menyamping = π. Itu yang paling sering ditanya.
8.6 Soal 36 — Urutan titik didih
Prinsip: titik didih naik dengan kekuatan gaya antarmolekul.
- \(\ce{C3H8}\) (propana): hanya gaya London (nonpolar) → titik didih terendah.
- \(\ce{CH3COCH3}\) (aseton): dipol–dipol → lebih tinggi.
- \(\ce{C3H7OH}\) (propanol): ikatan hidrogen → lebih tinggi lagi.
- \(\ce{H2O}\) (air): ikatan hidrogen sangat kuat (2 donor + 2 akseptor per molekul, molekul kecil) → tertinggi.
Urutan: \(\ce{C3H8} < \ce{CH3COCH3} < \ce{C3H7OH} < \ce{H2O}\). Jawaban: D.
8.7 Soal 37 — Sel satuan: jumlah atom & bilangan koordinasi
Gambar menunjukkan struktur kubus intan (diamond cubic).
Langkah a — hitung atom per sel satuan:
- 8 atom sudut × \(\tfrac18\) = 1
- 6 atom muka × \(\tfrac12\) = 3
- 4 atom di dalam sel (penuh) = 4
\[ \text{Total} = 1 + 3 + 4 = 8\ \text{atom} \]
Langkah b — bilangan koordinasi. Pada struktur intan, tiap atom terikat secara tetrahedral ke 4 atom tetangga → BK = 4.
Jawaban: A (8, 4).
8.8 Soal 38 — Tetapan laju dari data kinetika
\(\ce{A + 2B -> C}\). Cari \(k\) dari tiga baris data.
Langkah a — tentukan orde tiap reaktan dengan membandingkan data (R-Laju). Analisis data menunjukkan orde 1 terhadap A dan orde 1 terhadap B (total orde 2): \[ \text{laju} = k[\ce{A}][\ce{B}] \]
Langkah b — hitung \(k\) dari tiap baris (harus konsisten): \[ k = \frac{\text{laju}}{[\ce{A}][\ce{B}]} \] Baris 1: \(k = \dfrac{5{,}53\times10^{-11}}{(1{,}46\times10^{-4})(2{,}28\times10^{-5})} \approx 0{,}0166\)
Ketiga baris memberi \(k \approx 0{,}0166\ \text{M}^{-1}\text{s}^{-1}\) (rata-rata). Jawaban: D.
💡 Satuan \(k\) untuk reaksi orde-2 total = \(\text{M}^{-1}\text{s}^{-1}\) — bisa dipakai untuk eliminasi opsi (opsi A, B bersatuan \(\text{M}^{-2}\text{s}^{-1}\) → orde 3, salah).
8.9 Soal 39 — Derajat disosiasi (orde 1)
\(\ce{A -> B + C}\), \(k=2{,}26\times10^{-4}\ \text{s}^{-1}\), 320 °C. Setelah 30 menit. Derajat disosiasi?
Langkah a — fraksi A tersisa (reaksi orde 1, R-Orde1): \[ \frac{[\ce{A}]_t}{[\ce{A}]_0} = e^{-kt}, \quad t = 30\times60 = 1800\ \text{s} \] \[ e^{-(2{,}26\times10^{-4})(1800)} = e^{-0{,}4068} = 0{,}666 \]
Langkah b — derajat disosiasi = fraksi yang sudah terurai: \[ \alpha = 1 - 0{,}666 = 0{,}334 \approx 0{,}33 \]
(Data tekanan 1,2 atm konsisten: untuk \(\ce{A->B+C}\), \(P_\text{total}/P_0 = 1+\alpha\).) Jawaban: A.
8.10 Soal 40 — Suhu untuk laju 4× (Arrhenius)
\(E_a = 50{,}2\) kJ/mol. Suhu agar laju 4× lebih cepat dari 25 °C?
Langkah a — persamaan Arrhenius dua suhu (R-Arrhenius), dengan \(k_2/k_1 = 4\), \(T_1 = 298{,}15\) K: \[ \ln 4 = \frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right) \]
Langkah b — selesaikan \(T_2\). \[ \frac{1}{T_2} = \frac{1}{298{,}15} - \frac{R\ln 4}{E_a} = \frac{1}{298{,}15} - \frac{8{,}314\times1{,}386}{50\,200} \] \[ T_2 = 320{,}1\ \text{K} = 46{,}9\ ^\circ\text{C} \]
Jawaban: B. Ingat: \(E_a\) harus dalam J/mol agar cocok dengan \(R = 8{,}314\ \text{J/mol·K}\).