Kronologi alam semesta dari kaca mata sains

Kronologi Alam Semesta Dari Kacamata Sains

---

Penemuan radiasi latar belakang kosmik dalam bentuk gelombang mikro (Cosmic Microwave Background atau CMB) merupakan salah satu penemuan terpenting abad ini. Betapa tidak, penemuan ini telah mengubah pandangan modern manusia tentang alam semesta yang dihuninya. Meski fenomena pengembangan alam semesta telah lebih dulu diungkap oleh Edwin Hubble pada tahun 1929, penemuan CMB memperkuat dukungan pada teori Big Bang, suatu teori penciptaan alam semesta melalui ledakan maha dahsyat dari titik berukuran nol dengan kerapatan serta suhu tak berhingga tingginya. Ledakan ini telah menciptakan suatu kesetimbangan termal benda hitam (black body) di masa lampau yang fosilnya ternyata masih dapat teramati  saat ini.

Benda hitam merupakan suatu idealisasi sistem tertutup yang memiliki kesetimbangan termal dengan distribusi intensitas radiasi berbentuk unik dan universal serta hanya bergantung pada temperatur sistem. Benda hitam sempurna tidak pernah eksis di permukaan bumi, namun karena diperkirakan hanya ada satu alam semesta (paling tidak yang berhasil diamati), maka alam semesta yang kita huni ini logis dianggap sebagai benda hitam sempurna.

Adalah Arno Penzias dan Robert Wilson yang telah berjasa menemukan CMB pertamakali pada tahun 1964 dalam bentuk derau (noise) radio yang pada saat itu sangat membingungkan mereka. Kedua ilmuwan tersebut bekerja di laboratorium Bell di New Jersey dengan sebuah teleskop radio ultrasensitif (dipandang saat itu) yang dirancang untuk menerima sinyal dari satelit. Teleskop tersebut menangkap derau yang berasal jauh dari luar angkasa dan, yang paling membingungkan kedua ilmuwan, sinyal tersebut tidak bergantung pada arah fokus teleskop serta tidak bergantung pada waktu pengamatan. Pengukuran yang mereka lakukan mengantar pada kesimpulan bahwa derau tersebut adalah radiasi gelombang mikro dengan panjang gelombang 7 centimeter yang sebenarnya (saat ini) dapat ditangkap oleh televisi biasa jika ditala pada kanal kosong. Untuk penemuan yang sangat menghebohkan ini Penzias dan Wilson dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 1978.

Dari sifat isotropiknya wajar jika diyakini bahwa radiasi CMB berasal dari tempat yang sangat jauh di jagad raya. Namun bagaimana para ilmuwan dapat yakin bahwa radiasi ini merupakan fosil dari ledakan maha dahsyat di masa lampau saat alam semesta tercipta?

Lebih dari duapuluh tahun sebelum penemuan CMB, George Gamow, seorang profesor fisika pada George Washington University di Washington D.C., bersama dengan mahasiswanya mengusulkan teori penciptaan alam semesta melalui ledakan yang sangat dahsyat yang mereka sebut sebagai teori Big Bang. Dua orang mahasiswanya, Ralph Alpher dan Robert Herman, pada tahun 1949 kemudian memperkirakan bahwa temperatur rata-rata alam semesta saat ini sebagai konsekuensi dari ledakan besar di masa lalu serta berkembangnya alam semesta pada kisaran 5 derajat Kelvin (minus 268 derajat Celsius). Sayangnya mereka tidak sempat mengusulkan eksperimen dengan menggunakan teleskop radio, meski pada tahun 1963 dua ilmuwan Rusia sempat menanyakan penemuan Ed Ohm yang melaporkan pengukuran derau statik pada tingkat 3 Kelvin. Ohm sendiri tidak mampu memisahkan derau tadi dengan derau yang berasal dari peralatannya.

Lalu bagaimana hubungan antara derau statik gelombang mikro dengan temperatur alam semesta? Inilah kisah sukses fisika selain mekanika kuantum dan mekanika relativistik. Di dalam termodinamika, salah satu cabang fisika yang banyak membahas hubungan antara temperatur dan sifat suatu zat, dikenal hukum Wien yang menyatakan bahwa untuk distribusi radiasi benda hitam perkalian antara panjang gelombang radiasi berintensitas maksimum dengan temperaturnya ekivalen dengan bilangan 0,3. Pengukuran yang dilakukan oleh Penzias dan Wilson tidak persis tepat pada puncak distribusi, namun karena kegigihan dan keyakinan para ilmuwan, pengukuran-pengukuran yang dilakukan selama lebih dari dua dekade, hingga tahun 1991 dengan menggunakan satelit COBE, berhasil mengkonfirmasi distribusi radiasi benda hitam dari CMB dengan akurasi yang sangat mengesankan (lihat gambar 2). Dari distribusi tersebut diperoleh kesimpulan bahwa temperatur alam semesta saat ini, lebih dari 10 milyar tahun setelah Big Bang, adalah 2,726 Kelvin.

Gambar 1. Galaksi Andromeda yang merupakan tetangga terdekat galaksi kita, meskipun demikian jarak galaksi ini lebih dari dua juta tahun cahaya dari bumi. Jadi, gambar ini memperlihatkan keadaan galaksi Andromeda lebih dari dua juta tahun yang lalu, jauh sebelum peradaban manusia (yang dikenal) lahir. Galaksi ini pertamakali diamati oleh astronom muslim Persia Abdul Rahman Al-Sufi pada tahun 964 dan dipublikasikan dalam bukunya yang berjudul Kitab al-Kawatib al-Thabit al-Musawwar. Di kalangan kaum orientalis buku ini kemudian lebih dikenal dengan nama The Book of Fixed Stars. Diperkirakan, ada sekitar 10 milyar galaksi yang dapat diamati manusia dari permukaan bumi. Gambar diambil dari Astronomy Picture of the Day, http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod.

Gambar 2. Distribusi intensitas radiasi benda hitam dari radiasi CMB (Cosmic Microwave Background) yang berhasil dikonfirmasi secara akurat oleh pengamatan (eksperimen). Garis merah merupakan perhitungan teori untuk temperatur alam semesta rata-rata ekivalen dengan 2,726 Kelvin. Data-data eksperimen diambil dari berbagai sumber. Gambar diambil dari Particle Data Book 2000.

Kronologi Alam Semesta

Distribusi radiasi CMB meyakinkan ilmuwan bahwa jauh di masa lampau telah terjadi kesetimbangan termal di alam semesta. Karena alam semesta terus berkembang hingga kini, masuk akal jika temperatur saat itu diperkirakan sangat tinggi. Para ilmuwan menggunakan hukum-hukum fisika untuk memperkirakan sifat-sifat alam semesta di awal terciptanya, bahkan ekstrapolasi dapat dilakukan hingga mendekati Big Bang. Meski demikian, karena temperatur saat ledakan (pada usia 0 detik) sangat tinggi, menuju nilai tak berhingga, hukum-hukum fisika tidak lagi valid di sini. Dalam matematika keadaan seperti ini dinamakan keadaan singular. Karena matematika tidak dapat sepenuhnya berurusan dengan bilangan tak berhingga, hukum-hukum fisika yang diformulasikan dalam matematika tidak lagi memiliki arti pada kondisi singularitas. Pada awal terciptanya, alam semesta memiliki ukuran tak berhingga kecil (menuju nol) namun kerapatan materinya sangat tinggi. Baru setelah 10^-43 detik (satu per sepuluh juta triliun triliun triliun detik) dari ledakan situasi jagad raya dapat diakses dengan menggunakan teori-teori fisika mutakhir. Diperkirakan pada saat itu temperatur jagad raya mencapai 1032 K atau sepuluh triliun triliun kali lebih tinggi dari temperatur inti matahari. Periode yang dimulai pada usia 0 hingga 10^-43 detik dikenal sebagai periode (masa) Planck yang hingga saat ini masih merupakan misteri bagi sains. Para ilmuwan mengimpikan sebuah teori yang dapat menggabungkan teori kuantum dengan teori gravitasi yang diharapkan dapat menguak apa yang terjadi pada masa Planck. Teori yang dinamakan teori gravitasi kuantum ini tentulah sangat sulit mengingat bahwa domain kuantum (daerah dimana efek kuantum dominan) berukuran mikroskopik maksimal sebesar atom atau molekul, sedangkan gaya gravitasi terlihat superior pada skala planet atau galaksi. Meski demikian, usaha ke arah sana sudah banyak dilakukan, misalnya melalui gagasan teori Superstring yang mempostulasikan ruang dengan dimensi 10 atau 26 pada masa Planck. Dimensi-dimensi tersebut berkontraksi setelah masa Planck dan menyisakan hanya 3 dimensi ruang serta satu dimensi waktu saat ini.

Setelah masa Planck alam semesta memasuki masa Penggabungan Agung (Grand Unification). Pada masa ini semua gaya fundamental kecuali gaya gravitasi sama kuatnya. Saat itu alam semesta masih belum berisi apa-apa kecuali sup plasma dengan temperatur lebih dari seratus ribu triliun triliun Kelvin. Periode ini tidak berlangsung lama dan alam semesta mengalami inflasi (pengembangan secara cepat) yang diakhiri dengan pemisahan gaya lemah dan gaya elektromagnetik. Setelah kedua macam gaya tersebut terbedakan, sup plasma panas berubah menjadi sup elektron-quark beserta partikel-partikel pembawa gaya elektrolemah yaitu partikel W dan Z. Partikel-partikel tersebut eksis di alam semesta bersama anti partikel mereka yang jika bergabung akan bertransformasi menjadi radiasi dan sebaliknya radiasi yang ada dapat segera berubah menjadi partikel dan anti-partikel.

Seperseratus ribu detik setelah ledakan temperatur alam semesta turun menjadi 10 triliun Kelvin atau sekitar seribu kali lebih panas dari temperatur pusat matahari. Pada saat ini sup quark berkondensasi menjadi proton dan netron yang merupakan komponen dasar dari nukleus atau inti atom.

Sekitar tiga menit kemudian temperatur terus menurun menjadi satu milyar Kelvin. Energi kinetik yang dihasilkan temperatur sebesar ini sudah tidak mampu lagi menahan gaya nuklir kuat antara proton dan netron yang selanjutnya bergabung menjadi nucleus-nukleus ringan. Proses ini dinamakan sebagai proses nukleosintesis. Proton dan netron bergabung menjadi nukleus deuterium. Deuterium kemudian menangkap sebuah netron membentuk inti tritium. Selanjutnya Tritium bergabung dengan sebuah proton menjadi inti Helium. Proses ini berlanjut terus hingga mencapai inti atom Lithium, namun dengan peluang yang semakin kecil. Dengan demikian teori Big Bang meramalkan kelimpahan Hidrogen dan Helium di dalam alam ini. Konfirmasi ramalan ini diperoleh melalui spektrum bintang-bintang serta galaksi yang dapat diamati dari bumi.

Setelah 3 menit pertama berlalu tidak banyak perubahan yang terjadi kecuali temperatur terus menurun dan alam semesta semakin besar hingga usia jagad raya mencapai 300.000 tahun. Di usia ini alam semesta telah mendingin menjadi 3000 Kelvin, suatu kondisi temperatur yang masih mampu melelehkan kebanyakan logam yang kita kenal. Walaupun temperatur ini masih sangat tinggi, energi kinetik yang dimiliki oleh elektron tidak mampu lagi menahan gaya tarik menarik Coulomb antara elektron dan nukleus. Elektron kemudian bergabung dengan nukleus membentuk atom sehingga seluruh sup plasma tadi akhirnya berubah menjadi atom-atom. Mulai saat ini radiasi tidak lagi bertransformasi menjadi partikel dan anti-partikel, sehingga dikatakan bahwa alam semesta mulai terlihat transparan oleh radiasi. Radiasi foton selanjutnya dapat bergerak bebas bersama mengembangnya alam semesta. Dengan demikian, radiasi CMB yang teramati oleh para ilmuwan adalah fosil radiasi yang berasal dari 300.000 tahun setelah terjadinya Big Bang.

Gambar 3. Kronologi alam semesta dalam skala yang tidak linier. Suhu rata-rata alam semesta di bagian kanan gambar diperkirakan dengan menggunakan asumsi sederhana dari persamaan Einstein yang menghasilkan persamaan berbanding terbalik terhadap akar dari usia jagad raya.


Dalam beberapa jam setelah Big Bang pembentukan Helium serta elemen-elemen ringan lainnya berhenti. Alam semesta terus berkembang dan mendingin, namun dibeberapa lokasi yang memiliki kerapatan jauh lebih besar dibandingkan di tempat lain proses pengembangan tersebut agak lambat akibat gaya tarik menarik gravitasi yang relatif lebih besar. Bahkan di tempat-tempat tertentu di alam semesta proses pengembangan berhenti sama sekali dan elemen-elemen yang ada di tempat itu mulai merapat. Karena gaya gravitasi semakin bertambah, gas-gas Hidrogen dan Helium mulai berrotasi untuk mengimbangi tarikan gravitasi. Proses ini selanjutnya melahirkan galaksi-galaksi yang berputar dan memiliki berbagai macam bentuk seperti cakram dan elips, bergantung pada kecepatan rotasi serta gaya gravitasinya.

Selanjutnya gas-gas Hidrogen dan Helium dalam galaksi akan pecah menjadi awan-awan yang lebih kecil dan juga mengalami proses kontraksi karena masing-masing memiliki gaya gravitasi sendiri. Karena atom-atom di dalam awan-awan tersebut saling bertumbukan, tarikan gravitasi mengakibatkan tekanan bertambah dan temperatur terus meningkat yang pada akhirnya sanggup untuk menyulut reaksi nuklir fusi. Reaksi ini akan mengubah Hidrogen menjadi Helium dan berlangsung relatif lama karena persediaan Hidrogen yang berlimpah dan terjadi keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya ledakan nuklir. Helium kemudian diubah menjadi elemen-elemen yang lebih berat melalui proses fusi hingga menjadi Karbon dan Oksigen. Tahapan selanjutnya menghasilkan bintang-bintang di dalam galaksi yang sebagian meledak sambil melemparkan bahan bakar untuk membentuk bintang-bintang generasi baru. Matahari kita adalah salah satu contoh dari bintang jenis generasi baru ini. Sebagian kecil pecahan ledakan yang mengandung element-elemen lebih berat tidak lagi sanggup untuk menyalakan reaksi fusi nuklir karena elemen-elemennya relatif sudah stabil dan temperaturnya tidak cukup tinggi. Bagian ini akhirnya membentuk planet-planet yang mengorbit bintang seperti bumi kita yang mengorbit matahari.

Pada saat bumi terbentuk, sekitar 5 milyar tahun yang lalu, temperaturnya sangat tinggi dan tidak memiliki atmosfir. Setelah agak lama barulah temperatur bumi menurun dan atmosfir mulai terbentuk karena adanya emisi gas dari batu-batuan di atas permukaan bumi. Namun, atmosfir pertama ini bukanlah atmosfir yang dapat mendukung kehidupan seperti saat ini, karena atmosfir bumi mula-mula terdiri dari gas-gas beracun seperti Hidrogen Sulfida. Untungnya beberapa makhluk primitif yang ada saat itu membutuhkan gas-gas tersebut untuk bernafas dan menghasilkan Oksigen sebagai gas buangan ke permukaan bumi, sehingga permukaan bumi akhirnya dipenuhi oleh gas Oksigen. Karena gas Oksigen sendiri merupakan racun bagi makhluk primitif ini, sebagian besar dari mereka akhirnya punah secara alami, sedangkan sebagian lagi dapat menyesuaikan diri dengan mengkonsumsi Oksigen sebagai kebutuhan hidupnya.

Masalah yang Dihadapi Teori Big Bang

Teori Big Bang standar (Standard Big Bang atau SBB) berhasil membangun hubungan antara jarak bintang dengan besar pergesaran merah yang teramati, serta dapat menjelaskan berlimpahnya elemen-elemen ringan seperti Helium, Deuterium, dan Lithium. Untuk menjelaskan fenomena-fenomena tersebut SBB hanya memerlukan satu konstanta sebagai input yaitu rasio antara kerapatan baryon dengan kerapatan foton di alam semesta saat ini. Namun yang paling penting sekali adalah SBB berhasil meramalkan keberadaan distribusi radiasi benda hitam dari CMB yang berhasil dikonfirmasi dengan akurasi yang sangat tinggi.

Di balik semua kesuksesan itu teori SBB ternyata memiliki cacat. Teori SBB tidak dapat menjelaskan mengapa radiasi CMB sangat isotropik. SBB juga menghadapi masalah yang dikenal sebagai problem horizon, yaitu jarak maksimal yang dapat ditempuh cahaya setelah ledakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan jarak gelombang mikro dari foton yang teramati pada temperatur yang sama (dengan kata lain, ukuran alam semesta pada saat itu yang terlihat dari masa sekarang jauh lebih besar dari ukuran yang dapat ditempuh cahaya setelah terjadinya Big Bang). Disamping itu, bagi teori SBB fenomena alam semesta yang cenderung flat (fenomena yang memperlihatkan kecenderungan alam semesta untuk terus berkembang) juga masih merupakan misteri. Problem lain adalah SBB secara internal tidak konsisten karena SBB bersandar pada asumsi bahwa materi merupakan zat alir ideal atau fluida klasik, padahal semua ilmuwan tahu bahwa pada temperatur sangat tinggi penjelasan materi sebagai gas ideal klasik tidak lagi valid.

Karena Teori Medan Quantum (Quantum Field Theory atau QFT) merupakan satu-satunya teori yang berlaku pada energi (temperatur) sangat tinggi, maka solusi problem terakhir adalah melalui modifikasi SBB dengan QFT. Masuknya QFT pada kosmologi Big Bang ternyata memberi jalan pada penemuan skenario inflasi alam semesta yang mempostulatkan bahwa pada suatu masa alam semesta mengalami pengembangan secara eksponensial. Pada masa ini energi materi disimpan dalam bentuk lain dan dilepas sebagai energi termal di akhir proses inflasi.

Skenario inflasi tentu saja dapat menyelesaikan problem horizon karena ukuran alam semesta setelah inflasi konsisten dengan kerucut cahaya masa lampau (ukuran alam semesta di masa lampau dilihat dari masa sekarang). Selain itu skenario inflasi juga dapat menyelesaikan masalah flatness karena pada masa inflasi entropi semesta bertambah dengan faktor yang sangat besar yang pada akhirnya mendorong alam semesta untuk mengambil bentuk flat. Pembuktian secara akurat diperoleh dengan menggunakan persamaan Friedmann-Robertson-Walker, yang merupakan kasus khusus dari persamaan Einstein dalam teori relativitas umum.

Masalah Pada Saat Penciptaan

Mungkin, masalah yang paling fundamental dalam teori Big Bang adalah masalah penciptaan atau pada saat alam semesta berusia 0 detik. Seperti sudah dijelaskan di atas, pada saat itu teori Big Bang meramalkan kondisi singularitas yang tidak dapat diakses dengan teori fisika semutakhir apa pun. Namun, kalau pun kita mengabaikan kondisi ini, teori penciptaan alam semesta tampaknya tidak dapat diterima oleh fisika karena menyalahi aturan fisika yang paling fundamental, kekekalan energi. Hukum kekekalan energi merupakan dasar fisika dan belum pernah ada bukti-bukti eksperimen eksplisit bahwa hukum kekekalan energi ini dilanggar. Jika pada saat sebelum alam semesta tercipta tidak terdapat apa-apa sedangkan saat ini kita dapat mengamati alam semesta yang maha luas, maka hukum kekekalan energi telah dilanggar sebesar massa semesta dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya, E = mc² , sesuai dengan teori Einstein. Di manakah letak solusinya?

Sebagian ilmuwan berpendapat bahwa energi total alam semesta tetap nol. Energi yang berasal dari massa alam semesta adalah energi positif, sedangkan energi yang mengikat alam semesta akibat gaya tarik menarik gravitasi yang dialami oleh setiap partikel merupakan energi negatif. Kedua jenis energi tersebut saling menghilangkan, sehingga energi total semesta tetap nol sesuai dengan kondisi sebelum alam semesta diciptakan. Pendapat ini juga mendukung adanya materi yang tidak terdeteksi yang tersebar di alam semesta yang disebut materi gelap (dark matter).

Untuk menjawab masalah penciptaan materi dari keadaan 'tidak ada' menjadi 'ada' ilmuwan berpaling pada teori kuantum. Di dalam teori kuantum keadaan 'tidak ada' ini dikenal dengan istilah vacuum, suatu keadaan yang ternyata tidak kosong sama sekali namun terdiri dari dinamika penciptaan dan pemusnahan partikel serta anti-partikel dalam waktu yang sangat singkat. Mengapa partikel dan anti-partikel dapat diciptakan dari sesuatu yang tidak ada dan keduanya dapat dimusnahkan tanpa ada bukti sisa radiasi anihilasi? Jawabannya adalah melalui ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan bahwa ketidakpastian pengukuran energi berbanding terbalik terhadap ketidakpastian waktu pengukuran dengan konstanta Planck sebagai konstanta pembanding. Ketidakpastian Heisenberg secara implisit memperbolehkan pelanggaran energi dalam suatu sistem asalkan waktu pelanggaran sangat singkat, semakin besar pelanggaran energi semakin singkat waktu yang diperbolehkan. Dengan demikian keadaan vacuum terdiri dari lautan partikel dan anti-partikel yang eksis dan musnah dalam waktu sangat singkat. Fluktuasi vacuum ini juga mengakibatkan black hole (lubang hitam) bersifat tidak 'benar-benar hitam' karena ia dapat menarik partikel sambil meradiasikan anti-partikel dari dalam vacuum.

Setelah terjadinya Big Bang jumlah partikel dan anti-partikel sama banyaknya. Keduanya dapat bergabung menjadi radiasi dan sebaliknya radiasi dapat menghasilkan pasangan partikel dan anti-partikel. Mengapa saat ini yang teramati di alam semesta hanyalah materi, atau dengan kata lain ke mana perginya anti-materi?

Eksperimen dan teori fisika telah berhasil membuktikan bahwa alam semesta beserta isinya memperlihatkan sifat simetri dengan cacat yang sangat kecil. Pada saat terjadi kesetimbangan termal antara pasangan partikel dan anti-partikel dengan radiasi, tidak semua proton beranihilasi dengan anti-proton dan sebaliknya tidak semua radiasi menghasilkan pasangan partikel dan anti-partikel. Cacat simetri yang sangat kecil ini akhirnya meninggalkan lebih banyak materi dibandingkan dengan anti-materi, sehingga alam semesta yang terlihat sekarang disusun sepenuhnya oleh materi. Beberapa jenis anti-partikel yang teramati di ruang angkasa diperkirakan berasal dari reaksi nuklir yang berasal dari bintang-bintang tertentu.


Nasib Alam Semesta di Masa Mendatang

Jauh sebelum CMB terdeteksi oleh Penzias dan Wilson, seorang ilmuwan Rusia bernama Alexander Friedmann mencatat kekeliruan Einstein pada persamaan relativitas umumnya. Sementara Einstein dan para fisikawan lain sibuk memodifikasi persamaan gravitasi untuk membuat alam semesta bersifat statik, Friedmann mengajukan dua asumsi sederhana tentang alam semesta. Pertama: alam semesta terlihat sama ke arah mana pun kita memandang. Kedua: hal tersebut benar dari mana pun kita memandang alam semesta. Untuk skala manusia tentu saja asumsi ini terlihat terlalu ceroboh, namun untuk skala milyaran galaksi simulasi-simulasi komputer saat ini memperlihatkan kebenarannya. Dari kedua asumsi tersebut Friedmann memperlihatkan bahwa alam semesta haruslah berkembang. Bahkan pada tahun 1922 ia dapat meramalkan secara akurat apa yang akhirnya ditemukan oleh Hubble pada tahun 1928.

Dalam pemikiran Friedmann ada tiga kemungkinan (model) yang akan terjadi pada alam semesta di masa mendatang. Kemungkinan pertama adalah alam semesta bersifat tertutup (closed universe). Kemungkinan ini terjadi jika gaya gravitasi yang dihimpun oleh semua galaksi relatif sangat kuat, sehingga mampu untuk menekuk ruang (space) menjadi bentuk seperti permukaan sebuah bola jika kita bayangkan alam semesta hanya terdiri dari dua dimensi. Untuk model ini alam semesta akan berhenti berkembang pada suatu masa dan gaya gravitasi akan kembali menyatukan semua galaksi menuju ke satu titik. Apa yang terjadi kemudian adalah kehancuran semesta yang dikenal dengan istilah Big Crunch atau kebalikan dari Big Bang.

Kemungkinan kedua adalah gaya gravitasi terlalu lemah untuk mengatasi proses pengembangan alam semesta sehingga alam semesta akan terus menerus berkembang dengan cepat dan selamanya.

Kemungkinan yang terakhir akan terjadi jika proses pengembangan alam semesta tidak terlalu cepat namun hanya cukup untuk mengeliminasi gaya gravitasi, sehingga alam semesta berkembang menuju ukuran tertentu dan kecepatan pengembangannya berkurang sedikit demi sedikit menuju nol. Pada kasus ini alam semesta dikatakan bersifat flat.

Dari ketida model tersebut mana yang paling mungkin menurut para ilmuwan? Karena peluang untuk setiap model sangat bergantung pada laju berkembangnya semesta serta besar gaya gravitasi yang dimilikinya, maka informasi tentang kerapatan rata-rata alam semesta sangat menentukan. Jika kerapatan rata-rata ini lebih kecil dari suatu nilai kritis maka alam semesta akan terus berkembang untuk selamanya. Namun jika sebaliknya maka kehancuran alam semesta akan terjadi melalui proses Big Crunch.

Hingga saat ini hasil pengukuran dan perhitungan kebanyakan mengarah pada nilai kritis yang berarti bahwa alam semesta cenderung untuk bersifat flat. Meski demikian, banyak ketidakpastian yang harus diperhitungkan para ilmuwan. Salah satu dari yang paling membingungkan para ilmuwan adalah pada pengukuran konstanta Hubble, suatu konstanta yang menghubungkan antara jarak bumi-bintang dengan pergeseran merah (red shift) bintang tersebut. Konstanta Hubble yang banyak diyakini oleh para astronom saat ini menghasilkan usia alam semesta pada kerapatan kritis sekitar 10 milyar tahun. Kontrasnya, pengukuran memperlihatkan bahwa usia bintang tertua dalam galaksi kita paling tidak telah 14 milyar tahun. Wajar saja jika perdebatan yang sangat sengit masih mewarnai masalah ini.

Bagi kita sendiri, sebagai manusia yang hidup di masa kini, model mana yang mungkin terjadi tidak akan menjadi masalah. Meski alam semesta keesokan hari mulai mengkerut menuju kehancuran, waktu yang dibutuhkan tentulah paling tidak 10 milyar tahun lagi. Pada saat itu tentu saja seluruh manusia dan peradabannya di permukaan bumi telah lama punah karena matahari sudah kehabisan bahan bakar. Kecuali, seperti kata Stephen Hawking dalam bukunya A Brief History of Time, jika manusia sudah mengkoloni tatasurya atau galaksi-galaksi lain yang masih memungkinkan berjalannya kehidupan. Jika kasus terakhir ini terjadi maka manusia-manusia di akhir zaman akan dapat "menikmati" perubahan warna langit menjadi merah lalu membara dan terang benderang karena peningkatan temperatur menuju ke tak hingga.

Apa yang akan terjadi setelah Big Crunch tidak ada yang tahu, karena apa yang terjadi setelah keadaan singularitas tidak dapat diprediksi dengan menggunakan pengetahuan manusia saat ini. Namun jika alam semesta ini terus berkembang, maka ia akan menuju ke temperatur nol absolut. Alam semesta akan terus menerus mendingin dan mati karena tidak ada lagi proses transfer energi yang merupakan prinsip dasar dari kehidupan.

(Dr. Terry Mart, staf pengajar dan peneliti pada Jurusan Fisika FMIPA UI)
post by aribhetet

Read More

Supported by :

briliant.net

IPA - Kimia

1.

Sebanyak 50 mL larutan  K₂CrO₄ 10^-2 M, masing-masing dimasukkan ke dalam lima wadah yang berisi ion Ba²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Sr²⁺, dan Pb²⁺ , dengan volume dan konsentrasi yang sama.
Jika Ksp:
BaCrO₄ = 1,2 x 10^-10
CaCrO₄ = 7,1 x 10^-4
SrCrO₄ = 4 x 10^-5
CuCrO₄ = 3,6 x 10^-6
PbCrO₄ = 2,8 x 10^-13
Senyawa yang terbentuk dalam wujud larutan adalah …..

• BaCrO₄ dan CaCrO₄

• CaCrO₄ dan SrCrO₄

• CaCrO₄ dan CuCrO₄

• SrCrO₄ dan CuCrO₄

• BaCrO₄ dan PbCrO₄

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

K₂CrO₄ → 2K⁺ + CrO₄^2-
5 x 10^-3 M                                5 x 10^-3 M
M K₂CrO₄ =
                   = = 5 x 10^-3 M
Ba CrO₄ →Ba²⁺ + CrO₄²⁺
5 x 10-3 M               5 x 10-3 M
M Ba CrO₄ = = 5 x 10^-3 M
Pengerjaan:
CaCrO₄ = SrCrO₄ = CuCrO₄ =PbCrO₄ = BaCrO₄
M Ca²⁺ = M Sr²⁺ = MC₄²⁺ = M Pb²⁺ = M Ba²⁺
= 5 x 10^-3 M

Q (hasil kali ion)	Tanda	Ksp	Kesimpulan
BaCrO4 = [Ba2+].[CrO42+] = 5 x 10-3 . 5 x 10-3 = 2,5 x 10-5	>	1,2 x 10-10	Mengendap
CaCrO4 = [Ca2+][CrO42+] = 2,5 x 10-5	<	7,1 x 10-4	Tidak mengendap
SrCrO4 = 2,5 x 10-5	<	4 x 10-5	Tidak mengendap
CuCrO4 = 2,5 x 10-5	>	3,6 x 10-6	Mengendap
PbCrO4 = 2,5 x 10-5	>	2,8 x 10-13	mengendap

Jadi, senyawa yang masih berbentuk larutan (tidak mengendap) adalah CaCrO₄ dan SrCrO₄
Ingat!
Q(hasil kali ion) < Ksp larutan belum mengendap
Q = Ksp larutan tepat jenuh
Q > Ksp larutan sudah mengendap

2.

Konfigurasi elektron X^2- dari suatu ion unsur X adalah ….

• 1s²2s²2p⁶3s²3p²

• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²

• 1s²2s²2p⁶3s²3p²3d²

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Struktur Atom
Unsur memiliki 16 elektron.
Ion X^2- adalah unsur X yang menangkap dua electron sehingga jumlah elektronnya = 16 + 2 = 18
Konfigurasi elektron dari kedelapan belas electron pada ion X^2- adalah 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶
Ingat!
Prinsip pengisian elektron-elektron dalam suatu orbital berdasarkan asas Aufbau
Urutan pengisian elektron:
1S, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, dst.

3.

Nama proses pembuatan/pengolahan senyawa tersebut adalah …..

• Wohler

• Kontak

• Bilik Timbal

• Down

• Frasch

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Pembuatan H₂SO₄ dapat dilakukan dengan 2 cara:
Proses Kontak
S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

SO₃(g) + H₂SO₄(aq) → H₂S₂O₇(l)
H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)
Proses bilik timbal
S(g) + O₂(g) → SO₂(g)
NO(g) + ½ O₂(g) → NO₂(g)
SO₂(g) + NO₂(g) → SO₃(g) + NO(g)
SO₃(g) + H₂O(l) →H₂SO₄(aq)

4.

Ke dalam wadah yang berbeda dimasukkan masing-masing 100 mL; 0,001 M larutan yang mengandung Ca(NO₃)₂, Ba(NO₃)₂, Mg(NO₃)₂, Fe(NO₃)₂ dan Pb(NO₃)₂
Diketahui:
Ksp Ba(OH)₂   : 4 x 10^-3
       Mg(OH)₂  : 3 x 10^-12
       Ca(OH)₂   : 5 x 10^-6
       Pb(OH)₂   : 3 x 10^-16
       Fe(OH)₂   : 5 x 10^-16
Jika ke dalam tiap wadah ditetesi KOH 0,001 M, maka campuran yang tidak menghasilkan endapan adalah …..

• Fe(OH)₂ dan Mg(OH)₂

• Mg(OH)₂ dan Pb(OH)₂

• Ca(OH)₂ dan Ba(OH)₂

• Ba(OH)₂ dan Mg(OH)₂

• Pb(OH)₂ dan Fe(OH)₂

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Ca(NO₃)₂ → Ca²⁺ + 2NO₃
Ba(NO₃)₂ → Ba²⁺ + 2NO₃
Mg(NO₃)₂ → Mg²⁺ + 2NO₃
Fe(NO₃)₂ → Fe²⁺ + 2NO₃
Pb(NO₃)₂ → Pb²⁺ + 2NO₃
[Ca²⁺] = [Ba²⁺] = [Mg²⁺] = [Fe²⁺] = [Pb²⁺] = 0,001 M
KOH → K⁺ + OH^- [OH^-] = 0,001 M
Q(hasil kali ion)
Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^-
Q Ba(OH)₂ = [Ba²⁺][OH^-]² = (0,001)(0,001)²
                     = 1 x 10^-9
Mg(OH)₂ → Mg²⁺ + 2OH^-
Q Mg(OH)₂ = [Mg²⁺][OH^-]² = (0,001)(0,001)²
                     = 1 x 10^-9
Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^-
Q Ca(OH)₂ = [Ca²⁺][OH^-]² = (0,001)(0,001)²
                     = 1 x 10^-9
Pb(OH)₂ → Pb²⁺ + 2OH^-
Q Pb(OH)₂ = [Pb²⁺][OH^-]² = (0,001)(0,001)²
                     = 1 x 10^-9
Fe(OH)₂ → Fe²⁺ + 2OH^-
Q Fe(OH)₂ = [Fe²⁺][OH^-]² = (0,001)(0,001)²
                     = 1 x 10^-9
Untuk Ba(OH)₂ Q < k_sp (tidak membentuk endapan)
Untuk Mg(OH)₂ Q > k_sp (membentuk endapan)
Untuk Ca(OH)₂ Q < k_sp (tidak membentuk endapan)
Untuk Pb(OH)₂ Q > k_sp (membentuk endapan)
Untuk Fe(OH)₂ Q > k_sp (membentuk endapan)

5.

Sebanyak 100 mL larutan CH₃COOH 0,2 M dicampur dengan 100 mL larutan NaOH 0,2 M. Jika Ka CH₃COOH = 1 x 10^-5
, maka pH larutan setelah dicampur adalah ….

• 2

• 4

• 5

• 6

• 9

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Hidrolis
mol CH₃COOH = V CH₃COOH x M CH₃COOH = 100 mL x 0,2 M = 2 mmol
mol NaOH = V NaOH x M NaOH = 100 mL x 0,2 M = 20 mmol
persamaan reaksi antara CH3COOH dan NaOH:

CH₃COOH(aq) + NaOH(aq)  →  CH₃COONa(aq) + H₂O

Mula-mula             20  mmol             20 mmol             -
Bereaksi               -20 mmol            -20 mmol            + 20 mmol                           .
Sisa                        -                              -                              20 mmol
Pada akhir reaksi diperoleh garam CH₃COONa yang bersifat basa.
CH₃COONa (aq) → CH₃COO^- (aq) + Na⁺ (aq)
[CH₃COO^-] = x [CH₃COONa]
                   = x = = = 0,1 M
Jika larutan asam direaksikan dengan larutan basa, sementara pada akhir reaksi keduanya habis bereaksi dan terbentuk larutan garam, gunakan rumus hidrolisis garam.
Untuk reaksi hidrolisis garam dari asam lemah ke basa kuat berlaku:
[OH^-] = = = = =
pOH = -log [OH^-] = -log 10^-5 = 5
pH + pOH = 14
pH = 14 – pOH = 14 – 5 = 9
Other Way
Campuran antara larutan CH₃COOH (asam lemah) dan larutan NaOH (basa kuat) menghasilkan larutan garam yang bersifat basa. Oleh karena itu, nilai pH-nya > 7.
Dalam pilihan jawaban, hanya ada satu alternatif jawaban yang memenuhi, yaitu jawaban pH = 9

6.

Logam alumunium diperoleh dari pengolahan bijih bauksit (Al2O3, x H2O) Lemburannya dielektrolisis dengan elektroda grafit Al2O3(l) → 2 Al3+(l) + 3 O2- (l) di katoda Al3+(l)  + 3 e → Al(l) di anoda 2 O2-(l) → O2(g) + 4 e Reaksi keseluruhan: 2Al2O3(l) → 4 Al(l) + 3O2(g)

Nama proses pengolahan logam tersebut dikenal dengan ……

• Hall-Herault

• Frasch

• Haber-Bosh

• Oswalt

• Kontak

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Reaksi tersebut terjadi pada proses Hall-Herault

7.

Tiga buah unsur dengan notasi sebagai berikut:
P , Q , R
Konfigurasi elektron dari unsur Q²⁺ jika membentuk ion dianjurkan pada gambar …..

• 

• 

• 

• 

• 

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konfigurasi elektron unsur Q
Q =  1s² 2s² 2p⁶ 3s² atau 2 8 2
Berdasarkan konfigurasi tersebut struktur sederhana atom Q yang netral adalah   ₁₂Q
Karena elektron valensi unsur Q adalah dua, maka atom unsur Q cenderung melepas 2 elektron dan membentuk ion Q²⁺ untuk mencapai keadaan stabil, sehingga ion Q²⁺ ini dapat digambarkan sebagai berikut.

  Q²⁺

8.

Nama senyawa turunan benzena dengan rumus struktur

adalah …..

• 4-hidroksi-2,6-dimetil toluene

• 4-kloro-3,5-dimetilfenol

• 3,5-dimetil-4-hidroksi toluene

• 3,5-dimetil-4 kloro fenol

• 2,4-dimetil-3-kloro fenol

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Benzena (C₆H₆) dengan gugus – OH dinamakan fenol
Rumus struktur:


adalah 2,4-dimetil-3-kloro fenol

9.

Di daerah bukit kapur, air suka berbuih. Hal ini disebabkan terjadi kesadahan sementara pada air tersebut. Kesadahan  sementara tersebut dapat dihilangkan dengan pemanasan. Persamaan reaksi setara yang tepat adalah ….

• CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l) → Ca(HCO₃)₂(aq)

• MgSO₄(s) + CO₂(g) + H₂O(l) → Mg(HCO₃)₂(aq)

• CaCO₃(aq) → CaO(s) + CO₂(g)

• Ca(HCO₃)₂(aq) → CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)

• MgSO₄(aq) → MgO(s) + SO₃(g)

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Kimia Unsur
Kesadahan air disebabkan oleh ion Ca²⁺ atau Mg²⁺. Karena terdapat di daerah bukit kapur yang mengandung kalsium, berarti air sadahnya mengandung ion Ca²⁺. Kesadahan sementara disebabkan oleh ion hidrogen karbonat, HCO₃^-.
Oleh karena itu, kesadahan sementara tersebut disebabkan oleh garam kalsium hidrogen karbonat, Ca(HCO₃)₂.
Saat dipanaskan, garam kalsium hydrogen karbonat akan membentuk endapan kalsium karbonat (CaCO₃). Persamaan reaksinya:
Ca(HCO₃)₂(aq) → CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)

10.

Pada reaksi A_(g) + B_(g) →C_(g) + D_(g), diperoleh data laju reaksi sebagai berikut.

Percobaan	[A] M	[B] M	V(Ms-1)
1.	0,1	0,6	12 x 10-3
2.	0,2	0.6	48 x 10-3
3.	0,2	1,2	48 x 10-3

Laju reaksi yang terjadi jika konsentrasi A = 0,3 M dan B = 0,4 M adalah ….. Ms^-1.

• 4,80 x 10^-3

• 9,00 x 10^-2

• 1,08 x 10^-1

• 1,20 x 10^-1

• 1,60 x 10^-1

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Dari percobaan 1 dan 2 : 4 = 2²
                                            2² = 2^r x = 2 (orde)
Dari percobaan 2 dan 3 : 1 = 2^x
                                            2⁰ = 2^x x = 0 (orde 0)
Persamaan laju reaksi : V = k[A]².[B]⁰ = k[A]²
=
=
10^-2 V_x = 12.10^-3 x 9.10^-2
            = 108 x 10^-5
        V_x = Ms^-1 = 1,08 x 10^-1 Ms^-1
Cara mencari orde
-Jika mencari orde A, lihat B yang sama
-Jika mencari orde B, lihat A yang sama
Ingat!
Orde reaksi hanya didapat dari data percobaan, bukan dari koefisien reaksi

11.

Perhatikan dua buah diagram orbital unsur berikut ini. X : [Ne] ↑↓ Y : [He] ↑↓   ↑↓   ↑    ↑

Unsur Y dalam sistem periodik  terletak pada golongan dan periode berturut-turut …..

• III A, 3

• IV A, 4

• VI A, 2

• VIII A, 2

• I A, 3

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Y : [He]
↑↓   ↑↓   ↑    ↑
He adalah gas mulia yang memiliki nomor atom 2. Sehingga atom Y memiliki nomor atom 2 + 6 = 8
₈Y = 1s² 2s² 2p⁴
Atom Y terletak pada:
- golongan VI A (s²p⁴)
- periode 2 (koefisien s dan p)
Cara lain
Nomor atom He = 2, ditambah 6 elekton, jadi 8 elektron.
₈Y : 2(^K 6(^L
elektron valensi : 6 = VI A (golongan)
jumlah kulit        : 2 = periode 2

12.

Jika diketahui: Zn+2/Zn                E° = -0,76 volt Cu+2/Cu               E° = +0,34 volt

Maka besarnya potensial sel (E° sel) volta tersebut adalah …..

• -0,42 Volt

• -1,10 Volt

• +0,42 Volt

• +1,10 Volt

• +11,0 Volt

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

E°_sel = E°_red - E°_oks
       = E°_Cu - E°_Zn
       = 0,34 – (-0,76)
       = 0,34 + 0,76
       = +1,10 volt

13.

Perhatikan beberapa proses pembuatan koloid
berikut :
(1) H₂S ditambahkan ke dalam endapan NiS;
(2) sol logam dibuat dengan cara busur Bredig;
(3) larutan NgNO₃ diteteskan kedalam larutan
HCl;
(4) larutan FeCl₃ diteteskan ke dalam air
mendidih; dan
(5) agar – agar dipeptisasi dalam air.
Contoh pembuatan koloid dengan cara kondensasi adalah ….

• 1 dan 2

• 1 dan 3

• 3 dan 4

• 3 dan 5

• 4 dan 5

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Koloid
Kondensasi merupakan pembuatan koloid dengan cara mengumpalkan partikel-partikel kecil (ion, atom, molekul) menjadi pertikel berukuran koloid.
Yang termasuk cara kondensasi yaitu cara (3) dan (4).
·         Larutan AgNO₃ yang ditambahkan HCl akan membentuk koloid AgCl
AgNO₃(aq) + HCl (aq) → AgCl(s) + NaOH₃(aq)
·         Larutan FeCl₃ yang ditambahkan ke dalam air mendidih akan membentuk koloid Fe(OH)₃.
FeCl₃(aq) + H₂O(l) → Fe(OH)₃ (s) + 3 HCl (aq)
·         Sementara itu, cara (1), (2), dan (5) termasuk pembuatan koloid dengan cara disperse, yaitu menghaluskan partikel-partikel kasar sehingga diperoleh partikel koloid.

14.

Tiga buah unsur dengan notasi sebagai berikut:
P , Q , R
Konfigurasi elektron unsur P adalah ….. (Nomor atom Ne = 10, Ar = 18)

• [Ar]4s² 3d³

• [Ar]4s¹

• [Ar]3s¹

• [Ne]3s²

• [Ne]3s¹

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Nomor atom P adalah 11, sehingga
P = 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹  sehingga P = [Ne]3s¹

15.

Tiga buah unsur dengan notasi sebagai berikut:
P , Q , R
Unsur R dan unsur ₁₉K dapat membentuk senyawa dengan rumus dan jenis ikatan berturut-turut …..

• RK₂, kovalen

• KR, ion

• R₂K, ion

• K₂R, ion

• KR₂, kovalen

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konfigurasi elektron R dan K
₁₇R = 2 8 7 (cenderung menangkap 1 elektron)
₁₉K = 2 8 8 (cenderung melepas 1 elektron)
Berdasarkan konfigurasi elektron R dan K, maka ikatan yang mungkin terjadi di antara R dan K adalah ikatan ion yang disebabkan oleh serah terima elektron di antara atom-atom R dan K tersebut, sehingga
K⁺ + R^- → KR

16.

Data energi ikatan rata – rata:
C = C : 609 kJ/mol;
C – Cl : 326 kJ/mol;
C – H : 412 kJ/mol;
C – C : 345 kJ/mol;
H – Cl : 426 kJ/mol.
Besarnya entalpi reaksi
CH₂ = CH₂ + HCl → CH₃CH₂Cl adalah ….

• -312 kJ/mol

• -48 kJ/mol

• +48 kJ/mol

• +100 kJ/mol

• +312 kJ/mol

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Termokimia
Reaksi tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.

Energi pemutusan ikatan:
1 E_C=C = 1 x 609 kJ/mol = 609 kL/mol
4 E_C-H  = 4 x 412 kJ/mol = 1.648 kJ/mol
1 E_H-Cl = 1 x 426 kJ/mol = 426 kJ/mol  
∑ Energi pemutusan ikatan = 2.683 kJ/mol
Energi pembentukan ikatan:
1 E_C-C = 1 x 345 kJ/mol = 345 kL/mol
5 E_C-H  = 5 x 412 kJ/mol = 2.060 kJ/mol
1 E_C-Cl = 1 x 326 kJ/mol = 326 kJ/mol  
∑ Energi pemutusan ikatan = 2.731 kJ/mol
ΔH = ∑Energi pemutusan - ∑ energi pembentukan ikatan
      = 2.683 kJ/mol - 2.731 kJ/mol
       = -48 kJ/mol

17.

Dari beberapa sifat unsur berikut ini:
1. Dapat membentuk ion positif
2. Keelektronegatifan besar
3. Dapat membentuk asam kuat
4. Bersifat amfoter dalam air
5. Kurang reaktif terhadap unsur alkali
Sifat unsur yang tepat untuk golongan halogen adalah ……

• 1 dan 2

• 1 dan 5

• 2 dan 3

• 3 dan 4

• 4 dan 5

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Sifat-sifat halogen antara lain:
·         Mempunyai 7 elektron valensi
·         Mempunyai keelektronegatifan yang besar
·         Mudah menangkap elektron (membentuk ion negatif)
·         Mudah direduksi (oksidator yang kuat)
·         Mudah bereaksi/sangat reaktif, diantaranya menghasilkan asam kuat, contohnya HCl
·         Di alam tidak ditemukan dalam keadaan bebas

18.

Suatu senyawa karbon dengan rumus molekul C₃H₈O. Bila direaksikan dengan asam etanoat menghasilkan senyawa beraroma bauh pir. Maka gugus fungsi senyawa tersebut adalah …..

• –OR

•    O
     ||
  – C –

• –OH

• –CHO

•    O
     ||
  – C – OH

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

C₃H₈O ⇒ C_nH_2n+2O : Alkohol / Eter
C₃H₈O + CH₃COOH →senyawa beraroma buah pir (Ester)
Jika suatu senyawa dengan rumus molekul C_nH_2n+2O direaksikan dengan asam karboksilat dan menghasilkan senyawa beraroma buah-buahan (ester). Maka senyawa yang direaksikan adalah alcohol.
                     O                         O
                     ||                         ||
R – OH + R – C – OH →R – C – O – R’ + H₂O

19.

Perhatikan gambar berikut!

Peristiwa yang merupakan reaksi endoterm adalah ….

• 1 dan 2

• 2 dan 3

• 2 dan 4

• 3 dan 4

• 3 dan 5

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Termokimia
Reaksi endoterm adalah reaksi yang menyerap kalor
Reaksi eksoterm ditandai dengan suhu system/reaksi yang mengalami penurunan
1.       Reaksi eksoterm, karena suhu naik 3°C dari 27°C menjadi 30°C
2.       Reaksi eksoterm, karena suhu naik 8°C dari 27°C menjadi 35°C
3.       Reaksi endoterm, karena suhu turun 5°C dari 27°C menjadi 22°C
4.       Reaksi endoterm, karena suhu turun 7°C dari 27°C menjadi 20°C
5.       Reaksi eksoterm, karena suhu naik 10°C dari 27°C menjadi 37°C
Reaksi (3) dan (4) menyebabkan penurunan suhu sehingga reaksi (3) dan (4) termasuk reaksi endoterm.

20.

Perhatikan data percobaan berikut!

Larutan	I	II	III	IV	V
pH Awal	4	5	7	8	10
Ditambahkan sedikit asam	2,50	3,90	4,50	7,80	5
Ditambahkan sedikit basa	6,60	6,10	10	8,10	12
Ditambahkan sedikit air	5,2	5,9	6,5	7,60	8,5

Dari data tersebut yang termasuk larutan penyangga adalah …..

• I

• II

• III

• IV

• V

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH. Berdasarkan data, larutan IV mempunyai pH yang relative tetap meskipun ditambah sedikit asam, basa, atau air.

21.

Ke dalam 5 wadah yang berbeda, masing-masing dimasukkan 4 gram garam yang dilarutkan dalam air. Gambar percobaan larutan garam tersebut sebagai berikut.

Laju reaksi yang hanya dipengaruhi oleh luas permukaan ditunjukkan pada gambar …..

• 1 menjadi 2

• 2 menjadi 3

• 3 menjadi 4

• 3 menjadi 5

• 4 menjadi 5

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi, suhu, tekanan, luas permukaan, dan katalis. Cara memperbesar laju reaksi  antara lain memperbesar kosentrasi, memperbesar tekanan, suhu, memperluas luas permukaan, dan menambahkan katalis.
Laju reaksi hanya dipengaruhi oleh luas permukaan ditunjukkan pada gambar 3 menjadi 4. Semakin besar luas permukaan garam, semakin besar laju reaksi. Cara memperluas permukaan dengan mengubah zat menjadi lebih kecil/halus  (ditumbuk).

22.

Jika diketahui: Zn+2/Zn                E° = -0,76 volt Cu+2/Cu               E° = +0,34 volt

Diagram sel yang paling tepat untuk menggambarkan proses tersebut adalah …..

• ZnSO₄/Zn // CuSO₄/Cu

• Zn/Zn⁺² // Cu⁺²/Cu

• Zn⁺²/SO₄^-2 // Cu⁺²/SO₄^-2

• Cu/CuSO₄ //ZnSO₄/Zn

• Cu/Cu⁺²  // Zn⁺²/Zn

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Zn⁺²/Zn                E° = -0,76 volt
Cu⁺²/Cu               E° = +0,34 volt
Notasi diagram sel:
elektroda | elektrolit || elektrolit | elektorda
(anoda)  | (oksidasi) || (reduksi) | (katoda)
Harga E° lebih besar → mengalami reaksi reduksi
Harga E° lebih kecil → mengalami reaksi oksidasi
Zn|Zn⁺² || Cu⁺²|Cu

23.

Pada reaksi kesetimbangan berikut:
6 NO(g) + 4 NH₃(g) 5 N₂(g) + 6 H₂O(g)
H = -x kJ
Jika suhu diturunkan pada volume tetap, maka sistem kesetimbangan akan bergeser ke ….

• kanan, konsentrasi N₂ berkurang

• kanan, konsentrasi N₂ bertambah

• kanan, konsentrasi N₂ tetap

• kiri, konsentrasi NO bertambah

• kiri, konsentrasi NO berkurang

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Kesetimbangan Kimia
Sesuai dengan asas Le Chatelier, jika suhu system kesetimbangannya diturunkan, maka reaksi sistem akan menaikkan suhu sehingga kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang  melepas kalor (pihak reaksi eksoterm). Dalam reaksi tersebut, kesetimbangan akan bergeser ke kanan, yaitu ke pihak reaksi eksoterm (reaksi eksoterm ditandai dengan nilai ΔH yang negatif), karena kesetimbangan bergeser ke kanan, maka N₂ sebagai hasil reaksi akan bertambah.

24.

Detil eter atau etoksi etana digunakan sebagai obat bius yang mengandung gugus fungsi …..

• – O –

• – OH 

•     O        
       ||
   – C – H 

•     O        
      ||
   – C –

•    O        
      ||
   – C – OH

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Rumus struktur dietil eter atau etoksi etana adalah sebagai berikut.
         H    H              H     H
         |     |               |      |
H – C – C – O – C – C – H
         |     |               |      |
        H    H              H     H
atau
CH₃ – CH₂ – O – CH₂ – CH₃
Senyawa di atas termasuk jenis eter yang memiliki gugus fungsi – O – 

25.

Unsur T dalam system periodik terletak pada golongan dan periode berturut-turut …..

• IVA, 3

• VA, 2

• VIA, 3

• VIIA, 3

• IVB, 2

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

T = 

26.

Dalam suatu sel volta terjadi reaksi:
Sn + 2 Ag⁺ → Sn²⁺ + 2 Ag
E° Sn²⁺ | Sn = 0,14 volt dan E° Ag⁺ | Ag = +0,80
volt, harga potensial sel reaksi tersebut adalah….

• -0,94 Volt

• 0,36 Volt

• 0,94 Volt

• 1,74 Volt

• 1,88 Volt

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

konsep Sel Elektrokimia

E°sel = E°reduksi - E°oksidasi
          = E°Ag⁺ | Ag - E° Sn²⁺ | Sn
          = 0,8 volt – (-0,14 volt)
          = 0,8 volt + 0,14 volt
          = 0,94 volt

27.

Soda kue yang digunakan untuk mengembangkan roti terdiri dari NaHCO₃ dan asam yang dikeringkan, apabila tercampur  dengan air, asam akan teraktivasi dan bereaksi dengan NaHCO₃ menghasilkan gas CO₂  yang menaikkan adonan. Persamaan reaksi NaHCO₃ dengan asam yang tepat adalah …..

• NaHCO₃ + H⁺ →Na⁺ + H₂ + O₂ + CO₂

• NaHCO₃ + 2H⁺ →NaOH + CO₂ + H₂

• NaHCO₃ + H⁺ → Na⁺+ H₂O + CO₂

• NaHCO₃ + H⁺ → NaH + OH + CO₂

• 2 NaHCO₃ + H⁺ →Na + O₂ + H₂O + H₂ + 2CO₂

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Reaksi NaHCO₃ dengan asam adalah sebagai berikut.
NaHCO₃ + H⁺ (asam) → Na⁺ (garam) + H₂O + CO_2­

28.

Tabel berikut berisi data sejumlah zat terlarut yang dilarutkan dalam air.

Larutan	Mol Zat Terlarut	Volume Larutan (mL)
1	0,1	200
2	0,1	100
3	0,2	300
4	0,2	100
5	0,1	250

Jika R = 0,082 L atm mol^-1 K^-1 dan penukuran dilakukan pada suhu tetap, maka larutan yang mempunyai tekanan osmotic paling besar adalah …..

• 1

• 2

• 3

• 4

• 5

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

π= MRT = RT
π₁ = RT = = =  0,5 RT
π₂ = RT = = = RT
π₃ = RT = = = 0,66 RT
π₄ = RT = = = 2 RT
π₅ = RT = = = 0,8 RT

29.

Pada percobaan logam magnesium yang direaksikan dengan larutan asam klorida:
Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
Diperoleh data sebagai berikut:

Suhu (°C)	Volum H2	Waktu (detik)
25 25 45	25 mL 50 mL 75 mL	5 10 10

Laju reaksi pada pembentukan gas H₂ adalah …. mL/detik

• 

• 

• 

• 

• 

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Laju reaksi pada pembentukan gas H₂
= ml/det

30.

Jika 200 mL NH₄OH 0,8 M direaksikan dengan 200 mL larutan HCl 0,8 M, Kb NH₄OH = 10^-5, pH campuran setelah bereaksi adalah …..

• 5 – log 2

• 5 – log 3

• 5 – log 4

• 5 – log 5

• 5 – log 6

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

NH₄OH mula-mula= 200 mL x 0,8 M
                                    = 0,2 L x 0,8 M = 0,16 mol
HCl mula-mula = 200 mL x 0,8 M = 0,2 L x 0,8 M
                             = 0,16 mol
Persamaan reaksi antara NH₄OH dengan HCl
                                     HCl      +     NH₄OH    →    NH₃Cl + H₂O
mula-mula           0,16 mol       0,16 mol                 -            -
bereaksi               0,16 mol       0,16 mol             0,16 mol                 ,
sisa                              -                        -                  0,16 mol
Asam kuat (HCl) dan basa lemah (NH₄OH) keduanya habis bereaksi, maka larutan yang terbentuk adalah larutan garam, sehingga pH larutan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus hidrolisis garam dari  asam kuat dan basa lemah, yaitu
[H⁺] =
NH₄Cl      →    NH₄⁺       +      Cl^-
0,16 mol      0,16 mol       0,16 mol
[NH₄⁺] = =
            = = 0,4 M
sehingga
[H⁺] = = = 2 x 10^-5
pH = -log [H⁺] = -log (2 x 10^-5) = 5 – log 2

31.

Bahan bakar yang terbakar tidak sempurna akan menghasilkan gas CO yang sangat berbahaya, berikut adalah data bahan bakar dan gas CO yang dihasilkan:

Bahan Bakar	Volume	Gas CO yang Dihasilkan
1	10 L	5 ppm
2	10 L	3 ppm
3	10 L	1 ppm
4	10 L	7 ppm
5	10 L	4 ppm

Bahan bakar yang memiliki nilai oktan tertinggi adalah …..

• 1

• 2

• 3

• 4

• 5

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Bahan bakar (bensin) dengan bilangan oktan tinggi akan mengurangi ketukan mesin. Hal ini karena makin tinggi bilangan oktan bensin, semakin efektif (sempurna) pembakaran yang terjadi di dalam mesin. Sementara itu, kadar gas CO yang dihasilkan dari pembakaran bensin bergantung dari kesempurnaan pembakaran yang terjadi, yaitu pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna akan menghasilkan gas CO. Semakin tidak sempurna pembakaran bahan bakar, semakin banyak gas CO yang dihasilkan. Karena semakin tinggi bilangan oktan pada bahan bakar akan menyebabkan pembakaran semakin sempurna, maka bahan bakar dengan bilangan oktan yang tinggi akan menghasilkan sedikit gas CO.

32.

Berikut hasil titrasi larutan HCl dengan larutan NaOH 0,1 M.

Percobaan	Volume HCl yang Digunakan	Volume NaOH yang digunakan
1	20 mL	15 mL
2	20 mL	14 mL
3	20 mL	16 mL

Berdasarkan data tersebut, konsentrasi larutan HCl adalah …..

• 0,070 M

• 0,075 M

• 0,080 M

• 0,133 M

• 0,143 M

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

HCl merupakan asam kuat dan NaOH merupakan basa kuat, sehingga
NaOH + HCl_(aq) →NaCl_(a) + H₂O_(l)
n NaOH = [NaOH] x V NaOH
               = 0,1 M x 15 mL
               = 0,1 M x 15 x 10^-3 L
               = 1,5 x 10^-3 mol
n HCl = x n NaOH = 1,5 x 10^-3 mol
sehingga
[HCl] = = = 
         = 0,075 M

33.

Dua buah unsur memiliki notasi X dan Y

Unsur Y dalam sistem periodik terletak pada …..

• golongan IV B, periode 5

• golongan VIII B, periode 4

• golongan IV A, periode 3

• golongan VII A, periode 3

• golongan VIII A, periode 3

Benar! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Y : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
Unsur Y dalam sistem periodic terletak pada gol VIIA periode 3

34.

Berikut adalah persamaan reaksi pembuatan turunan benzena

Jenis reaksi tersebut adalah …..

• sulfonasi

• adisi

• alkilasi

• halogenasi

• oksidasi

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Sulfonasi: reaksi antara benzena dengan asam sulfat pekat
Adisi: reaksi pemutusan ikatan rangkap menjadi tunggal
Alkilasi: reaksi antara benzena dengan alkil halida dengan katalis AlCl₃.
Halogenasi: reaksi antara benzena dengan halogen dengan katalis FeCl₃.
Oksidasi: reaksi suatu zat dengan disigen/reaksi pembakaran

35.

Perhatikan sel elektrokimia berikut!

Penulisan diagram yang tepat dari gambar adalah ….

• Zn (s) | Zn²⁺ (aq) || Cu²⁺ (aq) | Cu (s)

• Cu (s) | Cu²⁺ (aq) || Zn²⁺ (s) | Zn (aq)

• Zn²⁺ (aq) | Zn (s) || Cu (s) | Cu²⁺ (aq) Z

• Cu²⁺ (aq) | Cu (s) || Zn²⁺ (aq) | Zn (s)

• Zn (s) | Zn²⁺ (aq) || Cu (s) | Cu²⁺ (aq)

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Sel Elektrokimia
Sel Volta:
anoda (-) → reaksi oksidasi
katoda (+) → reaksi reduksi
Pada sel volta tersebut terjadi reaksi oksidasi reduksi. Di anoda (-) terjadi reaksi oksidasi.
Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-
Di katoda (+) terjadi reaksi reduksi
Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)
Reaksi sel : Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)
Penulisan diagram selnya : reaksi anoda || reaksi katoda
Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)

36.

Logam alumunium diperoleh dari pengolahan bijih bauksit (Al2O3, x H2O) Lemburannya dielektrolisis dengan elektroda grafit Al2O3(l) → 2 Al3+(l) + 3 O2- (l) di katoda Al3+(l)  + 3 e → Al(l) di anoda 2 O2-(l) → O2(g) + 4 e Reaksi keseluruhan: 2Al2O3(l) → 4 Al(l) + 3O2(g)

Unsur yang dihasilkan  dari proses tersebut dapat membentuk senyawa  yang sering digunakan untuk ……

• pemutih tepung beras dan jagung

• pengenyal produk daging olahan

• pengawet warna merah pada daging

• melarutkan bauksit agar berfase cair

• mengendapkan kotoran air hingga jernih

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Salah satu contoh senyawa alumunium adalah alumunium sulfat [Al₂(SO₄)₃] yang digunakan pada proses penjernihan/pemurnian air, industri kertas, dan tekstil. Contoh lainnya adalah alumunia (Al₂O₃) yang biasanya digunakan sebagai katalis dan tawas yang digunakan sebagai penjernih air.

37.

Perhatikan gambar pengujian daya hantar beberapa larutan berikut ini!

Larutan yang bersifat elektrolit kuat dan elektrolit lemah berturut – turut adalah ….

• 1 Dan 2

• 1 Dan 3

• 1 Dan 5

• 2 Dan 3

• 4 Dan 5

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Konsep Larutan Elektrolit
Pengujian daya hantar listrik larutan:
·         Pada elektrolit kuat, lampu akan menyala dan banyak terdapat gelembung gas di elektrodanya.
·         Pada elektrolit lemah, lampu redup atau tidak menyala, dan terdapat sedikit gelembung gas di elektrodanya.
·         Pada larutan nonelektrolit, lampu tidak menyala dan tidak ada gelembung gas di elektrodanya.
Berdasarkan percobaan tersebut:
Elektrolit kuat: larutan 1 dan 2
Elektrolit lemah: larutan 4 dan 5
Non elektrolit: larutan 3
Jawaban yang sesuai: elektrolit kuat (1) dan elektrolit lemah (5)

39.

Data percobaan uji protein beberapa bahan makanan sebagai berikut.

Bahan Makanan	Pereaksi yang digunakan / Perubahan Warna
	Biuret	Xantoproteat	Timbal (H) Asetat
K	Ungu	Jingga	Coklat Kehitaman
L	Biru Muda	Kuning	Coklat Kehitaman
M	Ungu	Jingga	Coklat Kehitaman
N	Ungu	Kuning	Tak Berubah
O	Biru Muda	Tak Berubah	Tak Berubah

Bahan makanan yang berprotein yang mengandung inti benzena dan unsur belerang adalah …..

• L dan O

• M dan N

• K dan M

• L dan N

• K dan L

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Bahan makanan yang berprotein (mengandung ikatan peptida) dapat diuji dengan uji Biuret. Hasil reaksinya timbul warna ungu.
Bahan makanan mengandung inti benzena dapat diuji dengan uji Xantoproteat. Hasil reaksinya timbul endapan putih yang berubah menjadi kuning/jingga pada pemanasan.
Bahan makanan yang mengandung unsur belerang dapat diuji dengan uji timbal asetat. Hasil reaksinya timbul warna coklat kehitaman.
Dari data percobaan, bahan makanan yang berprotein yang mengandung inti benzena dan unsur belerang adalah bahan K dan M.

40.

Siswa melakukan eksperimen terhadap 1 gram CaCO₃ dengan HCl didapat data sebagai berikut:

Proses laju reaksi yang hanya dipengaruhi oleh luas permukaan adalah nomor …..

• 1 dan 2

• 1 dan 3

• 1 dan 4

• 2 dan 4

• 3 dan 4

Salah! Bookmark Soal Ini Lihat Penjelasan

Untuk menguji pengaruh luas permukaan zat terhadap laju reaksi, maka  CaCO₃ (1 gram) serbuk direaksikan dengan HCl 0,1 M dan CaCO₃ (1 gram) bongkahan direaksikan dengan HCl 0,3 M. Jadi intinya konsentrasi harus sama.

Read More