Ujian Akhir Praktikum SKMA 2025

Pada kondisi pH rendah, hasil sintetis menunjukkan partikel amorf dan ukuran partikel besar, sedangkan pada pH basa, partikel yang dihasilkan berukuran lebih kecil dan kristalinitas lebih tinggi. Selain itu, peningkatan suhu kalsinasi menghasilkan peningkatan kristalinitas namun dapat menyebabkan aglomerasi partikel. Jelaskan mekanisme pengaruh pH, suhu kalsinasi, dan waktu aging terhadap ukuran, morfologi, dan kristalinitas nanopartikel CuO yang dihasilkan!

• pH basa mempercepat reaksi hidrolisis dan kondensasi, membentuk jaringan gel yang lebih padat

• Suhu kalsinasi tinggi meningkatkan energi untuk kristalisasi tetapi memicu aglomerasi

• Aging yang lebih lama memungkinkan jaringan gel tumbuh dan partikel menjadi lebih seragam

• pH rendah mempercepat pembentukan Cu(OH)₂ sehingga menghasilkan partikel kecil

• Suhu kalsinasi rendah meningkatkan kristalinitas dan mengurangi ukuran partikel

Seorang peneliti melakukan sintesis CuO nanopartikel dengan metode sol-gel. Pada percobaan pertama, ia mencoba sintesis pada pH asam (sekitar 4–5), namun tidak terbentuk gel maupun endapan yang diharapkan, dan hasil kalsinasi menunjukkan produk amorf dan kontaminasi organik. Pada percobaan kedua, ia menaikkan pH ke kondisi basa (9–11), dan berhasil memperoleh gel yang stabil serta CuO kristalin setelah kalsinasi. Jelaskan alasan kegagalan sintesis pada kondisi asam dan keberhasilan pada kondisi basa berdasarkan proses kimia yang terjadi!

• Pada pH asam, prekursor Cu(OH)₂ tidak terbentuk sehingga gelasi terhambat

• Pada pH asam, Cu²⁺ mudah tereduksi menjadi Cu⁰ sehingga CuO tidak terbentuk

• Pada pH basa, reaksi hidrolisis dan kondensasi berlangsung optimal membentuk gel

• Pada pH basa, Cu(OH)₂ mengendap sebagai prekursor CuO yang stabil

• Pada pH asam, CuO larut membentuk ion Cu²⁺ yang mengganggu kestabilan produk

Dalam sintesis CuO menggunakan metode sol-gel, kondisi pH sangat berpengaruh terhadap proses pembentukan gel dan hasil akhir material. Salah satu basa yang umum digunakan adalah NaOH. Namun, terdapat pula alternatif basa lain yang dapat digunakan untuk mengatur pH larutan dan mempercepat reaksi kondensasi. Basa apa yang dapat digunakan dalam sintesis CuO menggunakan metode sol-gel untuk mengatur pH atau mempercepat reaksi kondensasi?

• KOH

• NH₄OH

• Ca(OH)₂

• Na₂CO₃

• CH₃COONa

Seorang mahasiswa melakukan sintesis nanopartikel CuO menggunakan metode sol-gel. Setelah tahap gelasi dan pengeringan, ia melakukan kalsinasi pada tiga suhu berbeda: 300 °C, 400 °C, dan 500 °C selama 3 jam. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan peningkatan kristalinitas dan ukuran kristalit seiring kenaikan suhu kalsinasi, tetapi pada suhu 500 °C terjadi aglomerasi partikel yang signifikan berdasarkan hasil SEM. Jelaskan pengaruh suhu kalsinasi terhadap sifat fisik dan struktural nanopartikel CuO, termasuk kristalinitas, ukuran partikel, dan aglomerasi. Mengapa suhu kalsinasi yang terlalu tinggi dapat berdampak negatif pada sifat nanopartikel?

• Suhu kalsinasi tinggi meningkatkan energi aktivasi untuk pertumbuhan kristal sehingga kristalinitas naik

• Ukuran kristalit meningkat karena partikel mengalami pertumbuhan butir (grain growth) pada suhu tinggi

• Pada suhu tinggi, partikel cenderung saling melekat (aglomerasi) akibat mobilitas termal meningkat

• Suhu kalsinasi rendah menyebabkan terbentuknya fasa CuO yang tidak stabil

• Kalsinasi pada suhu tinggi menurunkan porositas material sehingga meningkatkan luas permuk

Seorang peneliti sedang mengoptimasi sintesis nanopartikel CuO menggunakan metode sol-gel untuk aplikasi katalis. Ia melakukan serangkaian percobaan dengan variasi kondisi: pH larutan sol diatur pada beberapa tingkat, suhu pengeringan gel divariasikan, waktu aging sol diperpanjang, dan konsentrasi prekursor logam diubah. Dari hasil karakterisasi SEM dan XRD, ditemukan variasi signifikan pada ukuran dan bentuk partikel CuO. Manakah parameter berikut yang paling berperan dalam mempengaruhi ukuran dan morfologi partikel CuO pada metode sol-gel? Jelaskan bagaimana setiap parameter tersebut dapat mempengaruhi hasil sintesis.

• pH larutan sol

• Suhu pengeringan gel

• Waktu aging (pematangan sol)

• Konsentrasi prekursor logam

• Warna prekursor

Berdasarkan praktikum yang telah anda lakukan, manakah faktor penyebab rendahnya rendemen?

• Reaksi tidak berlangsung sempurna (kurang pemanasan atau pengadukan)

• Kristal tidak seluruhnya mengendap atau hilang saat filtrasi.

• Rekristalisasi menggunakan air panas dan pendinginan lambat.

• Reaksi berlangsung tidak stabil

• Kandungan air dalam kristal masih banyak

Manakah dari berikut ini yang merupakan ligan bidentat?

• NH₃

• C₂O₄²⁻

• EDTA

• Cl⁻

• H2O

Perubahan warna larutan selama sintesis menunjukkan:

• Perubahan bilangan oksidasi Cr

• Terbentuknya ikatan koordinasi

• Interaksi antara ligan dan ion logam

• Pelarutan kembali produk

• Kontaminasi senyawa lain

Dalam sintesis kompleks Cr(III), ligan oksalat berfungsi sebagai:

• Agen peoksidasi

• Donor elektron

• Penstabil kompleks

• Zat pengendap

• Akseptor elektron

Dalam kompleks K₃[Cr(C₂O₄)₃]·3H₂O, jumlah ikatan koordinasi Cr adalah

• 3

• 4

• 6

• 9

• 1