Konsep Kimia Modern

Kedokteran
Fisiologi
Neorologi
Toksikologi
Psikologi
Farmakologi
Paleontologi
Biokimia
Geologi
KIMIA
BIOLOGI
FISIKA
Astronomi
Botani
Meteorologi
Pertanian
Elektronika
Ekologi
Arkeologi
Teknik
Metalurgi
ILUSTRASI atom germanium yang diendapkan pada suatu permukaan silikon yang
bersih dengan spontan membentuk struktur piramida .
BAB 1.
KONSEP KIMIA MODERN
1. Sifat Kimia modern
2. Metode dan Pendekatan Makroskopik
3. Hukum Dasar Kimia
4. Struktur Fisik Atom
5. Tabel Berkala
6. Konsep Mol
7. Konsep Energi
1. SIFAT KIMIA MODERN
• Kimia mengkaji sifat zat, dan secara khusus, reaksi
yang mentransformasi satu zat menjadi zat lain
termasuk perubahan energinya.
sistem kimia
Sistem kimia
△energi
Contoh produk kimia :
garam → pemucat pakaian
pasir → transistor, chip komputer
karbon → nanotubes
crude oil → plastik, pestisida, detergen
Berpikir: Mikroskopik (atom & molekul)
Bekerja: Makroskopik
Konsep kimia bertumpu pada
dua asas dasar:
Kekekalan materi
Kekekalan energi
Jumlah materi dan jumlah total energi
yang terlibat dalam reaksi kimia
selalu kekal
2. METODE DAN
PENDEKATAN MAKROSKOPIK
Transformasi
Analisis (pembongkaran)
Sintesis (penyatuan)
Zat dan Campuran
Unsur dan Senyawa
Kenyataannya tidak ada satu materipun yang
mutlak murni
Paling murni: Si & Ge ( zat pengotor < 1 ppb)
MATERI
YA
Seragam ?
TIDAK
HETEROGEN
(dua fasa atau lebih)
HOMOGEN
Dapatkah
dipisahkan?
Fasa-fasa terpisah
TIDAK
YA
ZAT
CAMPURAN
HOMOGEN
YA
SENYAWA
Dapatkah
diuraikan?
TIDAK
UNSUR
Garis besar langkah-langkah dalam analisis materi
(A)
(C)
(B)
(A) Kristal Cu(NO3)2·6H2O biru dan CdS kuning
dimasukkan ke dalam air.
(B) Cu(NO3)2·6H2O larut dan CdS tidak larut dalam
air.
(C) Terbentuk kristal Cu(NO3)2·6H2O murni apabila
diuapkan.
3. HUKUM DASAR KIMIA
Hukum Kekekalan Massa
Lavoisier
2HgO 2Hg+O2
Hukum Proporsi Tetap
Teori Atom Dalton
Hukum Proporsi Ganda
Hukum Penggabungan Volume
Hipotesis Avogadro
• Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier)
Dalam setiap reaksi kimia, jumlah massa sebelum
dan sesudah reaksi selalu sama.
• Hukum Proporsi Tetap (Proust)
Dalam suatu senyawa kimia, proporsi berdasar
massa dari unsur-unsur penyusunnya adalah tetap,
tidak bergantung pada asal usul senyawa tersebut
atau cara pembuatannya.
• Hukum Proporsi Ganda (Dalton)
Bila dua unsur membentuk sederet senyawa, massa
dari satu unsur yang bergabung dengan massa
yang tertentu dari unsur lainnya merupakan
nisbah bilangan bulat.
Teori Atom Dalton
1. Materi terdiri atas atom yang tak dapat dibagi lagi.
2. Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai
massa yang sama begitu pula semua sifat lainnya.
3. Unsur kimia lain akan memiliki jenis atom yang
berbeda; terutama, massa atomnya yang berbeda.
4. Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu
tetap selama reaksi kimia.
5. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui
penggabungan atom yang tak sejenis dengan nisbah
jumlah keseluruhan yang kecil.
Contoh 1.1
Klorin (Cl) dan oksigen membentuk empat senyawa biner
yang berbeda. Analisis menghasilkan data berikut :
Senyawa
Massa O yang bergabung
dengan 1,0000 g Cl
A
B
C
D
0,22564 g
0,90255 g
1,3539 g
1,5795 g
a) Tunjukkan bahwa hukum proporsi ganda berlaku untuk semua
senyawa tersebut.
b) Jika rumus senyawa A adalah kelipatan Cl2O, tentukan rumus
senyawa B, C, dan D.
PENYELESAIAN
a) Tentukan nisbah dengan membagi setiap massa oksigen dengan
bilangan yang terkecil, yaitu 0,22564 g:
0,22564 g: 0,22564 g = 1,0000 untuk senyawa A
0,90255 g: 0,22564 g = 4,0000 untuk senyawa B
1,3539 g: 0,22564 g = 6,0003 untuk senyawa C
1,5795 g: 0,22564 g = 7,0001 untuk senyawa D
Nisbah-nisbah tersebut merupakan bilangan bulat, dengan
demikian hukum proporsi ganda berlaku
b) Jika senyawa A mempunyai rumus kelipatan Cl2O, maka
senyawa B adalah Cl2O4
senyawa C adalah Cl2O6, dan
senyawa D adalah Cl2O7 atau kelipatannya
Hukum Penggabungan Volume
(Gay-Lussac)
Volume dua gas yang bereaksi (T & P sama),
merupakan nisbah dari bilangan-bilangan
bulat sederhana. Demikian pula, nisbah
volume dari setiap produk gas terhadap
volume dari masing-masing volume gas yang
bereaksi.
Hipotesis Avogadro
Pada volume yang sama, gas-gas yang
berbeda (T & P sama) mengandung partikel
yang jumlahnya sama.
Setiap kubus merupakan wadah dengan volume yang
sama di bawah kondisi yang sama.
Hipotesis Avogadro
Hukum Penggabungan Volume (Gay-Lussac)
4. STRUKTUR FISIK ATOM
Elektron
Sinar katoda (beta)
= 1,7588196 x 1012 C kg-1
Thomson : me
= 1,6021773 x 10-19 C
Millikan : e
(1,59 X 10-19 C)
Inti
Partikel bermuatan positif: sinar kanal
Rutherford : partikel α-foil emas
A
Z
Radas Thomson untuk mengukur muatan listrikterhadap-massa, e / me.
Radas Millikan untuk mengukur muatan satu
elektron, e.
Percobaan Rutherford, Kilatan cahaya menandai datangnya
partikel alfa pada layar detektor.
5. TABEL BERKALA
Golongan
Unsur utama (8)
Logam transisi (10)
Unsur utama :
Logam, non-logam, metaloid
Unsur lantanida (57-71)
Unsur aktinida (89-103)
Tabel Berkala : Charles Janet, 1928
6. KONSEP MOL
Bilangan Avogadro No = 6,022137 x 1023
Metode paling akurat untuk menentukan
massa atom relatif dan massa molekul relatif secara
langsung adalah spektrometri massa (alat :
SPEKTROMETER MASSA)
Massa molekul relatif H2O =
2 x massa atom relatif H +
1 x massa atom relatif O
= 2 (1,0079) + 1 (15,9994)
= 18,0152
Gambar sederhana spektrometer massa modern.
Contoh 1.2
Hitunglah massa atom relatif kimia dari karbon, dengan
menggunakan massa atom relatif 13C sebesar 13,003354
pada skala 12C.
Penyelesaian
Buatlah tabel berikut :
Isotop
12C
13C
Massa Isotop x Kelimpahan
12,000000 x 0,98892
= 11,867
13,003354 x 0,01108
= 0,144
Massa atom relatif kimia = 12,011
Mol (Latin: mole, artinya tumpukan)
Satu mol zat ialah banyaknya atom, molekul, atau
entitas lain yang mengandung sejumlah bilangan
Avogadro (No)
1 mol O = No atom oksigen
1 mol O2 = No molekul oksigen
Massa satu mol atom suatu unsur disebut
massa molar dengan satuan gram per mol
Massa molar H2O = 18,0152 g mol-1
Kuantitas satu mol: grafit (C), kalium permanganat
(KMnO4), tembaga sulfat pentahidrat (CuSO4·5H2O),
tembaga (Cu), natrium klorida (NaCl), dan kalium bikromat
(K2Cr2O7). Antimoni (Sb) terletak di tengah.
Contoh 1.3
Nitrogen dioksida (N2O) ialah komponen utama pencemar udara
kota. Dalam sampel yang mengandung 4,000 g NO2, hitunglah (a)
jumlah mol NO2 dan (b) jumlah molekul NO2.
Penyelesaian
a) Dari tabel massa molar nitrogen (14,007 g mol-1) dan oksigen
(15,999 g mol-1), massa molar NO2 ialah :
14,007 g mol-1 + (2 x 15,999 g mol-1) = 46,005 g mol-1
4,000 g NO2
Σ mol NO2 = -------------------- = 0,8695 mol NO2
46,005 g mol-1
b) Untuk mengkonversi mol menjadi banyaknya molekul, kalikan
dengan bilangan Avogadro :
Σ molekul NO2 = (0,8695 mol NO2) x 6,0221 x 1023 mol-1
= 5,236 x 1022 molekul NO2
7. KONSEP ENERGI
Bentuk Energi
Energi kimia : Fotosintesis
Energi kinetik
KE = ½ mv2 (J = kg m2 s-2)
Energi potensial
△PE = gaya . pergeseran
= mgh
Satuan energi dalam joule (J)
Latihan Soal
1. Vanadium dan oksigen membentuk sederet
senyawa dengan komposisi berikut :
Massa % V
76,10
67,98
61,42
56,02
Massa % O
23,90
32,02
38,58
43,98
Bagaimana jumlah relatif atom oksigen
dalam senyawa untuk massa tertentu atom
vanadium?
2. Isotop plutonium yang digunakan untuk fisi
nuklir ialah 239Pu. Tentukan (a) nisbah
jumlah neutron dalam satu inti 239Pu
terhadap jumlah proton dan (b) jumlah
elektron dalam satu atom Pu.
3. Kelimpahan alami dan massa isotop unsur
silikon (Si) relatif terhadap 12C = 12,00000
ialah :
Isotop
% Kelimpahan
Massa Isotop
28Si
92,21
27,97693
29Si
4,70
28,97649
30Si
3,09
29,97376
Hitunglah massa atom silikon alami
4. Hitunglah massa, dalam gram, satu atom
iodin jika massa atom relatif iodin ialah
126,90447 berdasarkan skala massa atom
yang diterima (didasarkan pada 12 sebagai
massa atom relatif 12C).
5. Molekul vitamin A mempunyai rumus
C20H30O, dan satu molekul vitamin A2
rumusnya C20H28O. Tentukan berapa mol
vitamin A2 mengandung jumlah atom yang
sama dengan 1,000 mol vitamin A.
6. Hanya dua isotop boron (B) yang ada
dialam, massa atom dan kelimpahannya
diberikan pada tabel berikut. Lengkapi
tabel dengan menghitung massa atom
relatif 11B sampai empat angka signifikan,
bila massa atom relatif boron menurut tabel
berkala adalah 10,811
Isotop
%
Massa
Kelimpahan Atom
10
B
19,61
10,0131
11
B
80,39
?