Pemodelan Pengaruh Ikatan H terhadap Waktu Relaksasi T1 13C

P1
DASAR-DASAR ILMU KIMIA:
PAK201
Pendahuluan: Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat
Oleh: Dr. Parsaoran Siahaan
Uraian pokok bahasan ini memberi kompetensi:
1.
Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) hukum-hukum kimia,
rumus kimia, dan persamaan reaksi kimia.
2.
Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) konsep mol, jenis-jenis
konsentrasi, dan stoikiometri.
3.
Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) tabel periodik unsur
berdasarkan nomor atom dan kecenderungan jenis senyawannya.
4.
mengklasifikasikan (C2-memahami) jenis-jenis reaksi.
5.
menggunakan (C3-menerapkan) konsep mol pada stoikiometri.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 1
P1
PAK201
Pokok bahasan I: Dasar-dasar ilmu kimia dan reaksi-reaksi kimia
1. Pendahuluan
2. Atom, molekul dan ion
. Hukum-hukum kimia
. Teori atom Dalton
. Rumus kimia, emperis dan
molekul
3. Reaksi kimia dan konsep mol
. Persamaan reaksi kimia
. Konsep mol
. Stoikiometri
4. Tabel periodik dan Sifat-sifat
unsur
. Nomor atom dan tabel periodik
modern
. Pembentukan senyawa ionik
. Pembentukan senyawa molekular
. Beberapa sifat unsur dan
penamaan
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
5. Reaksi kimia dalam air
. Reaksi antar ion, asam-basa,
redoks
. Elektrolit dan non elektrolit
. Molaritas, normalitas, fraksi
mol/berat
Pokok bahasan 2:
Struktur atom: periodisitas sifat
kimia zat.
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 2
P1
PAK201
Pendahuluan
Metode pembelajaran adalah berbasis masalah, dengan bentuk kuliah
Dua masalah yang dipilih: pakan ikan dan sampah plastik yang menjadi sumber masalah.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September 2014 , 3
P1
PAK201
Pendahuluan
Langkah-langkah memahami konsep dan prinsip kimia dengan baik:
1.
Ilmu kimia (modern) bukan ilmu tentang zat, tetapi tentang
struktur zat (atom, molekul), sifat-sifat dan perubahannya.
2.
Uraian teori harus diikuti dengan aplikasi/contoh nyata
3.
Uraian/contoh harus mengasah kemampuan dalam “menyelesaikan
masalah” dan “berfikir kritis”, dan bukan hafalan.
4.
Uraian atom/molekul harus digambarkan dengan struktur geometri
3-dimensi untuk menunjukkan secara langsung perkiraan aktivitas
kimianya.
5.
Uraian harus memberi informasi perkembangan ilmu dan teknologi:
bagaimana lahirnya konsep baru, visualisasi, eksplorasi ide baru,
dan akhirnya menginspirasi proses belajar.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 4
P1
PAK201
Pendahuluan
Kasus pakan ikan dan sampah adalah 2 contoh aplikasi
nyata ilmu kimia. Contoh aplikasi lain menjamin
ketersediaan dan memahami sifat-sifat zat:
Organik
Biorganik
Bioanorganik
Anorganik
Menyelesaikan masalah?
Bagaimana menghasilkan pupuk urea, atau gas hidrogen bukan hanya
stoikiometrinya.
N2+H2
Mg+HCl
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
NH3 NH3+CO2
Urea
MgCl2 + H2
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 5
P1
PAK201
Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat
Apa itu Ilmu Kimia?
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Ikan, pakan ikan dan sampah plastik dapat dilihat, disentuh,
dan diukur beratnya secara langsung, tetapi protein,
bahkan mikroorganisme tidak dapat dilihat.
Senyawa beracun H2S, NH3, dan HNO3 juga tidak dapat
dilihat, disentuh dan diukur beratnya secara
langsung.
Zat yang dapat dilihat disebut pendekatan makroskopik,
yang tidak dapat dilihat disebut pendekatan
mikroskopik.
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September 2014 , 6
P1
PAK201
Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat
Metode Ilmiah/Saintifik
Analisis zat berukuran mikroskopik seperti protein, H2S, NH3, dan HNO3 memerlukan
pemikiran (imajinasi dan teknologi) bagaimana cara mengukurnya.
Imajinasi dapat berupa penerapan hukum-hukum kimia bahwa H2S dapat berasal dari
protein yang mengandung asam amino sistein. Kesimpulan sementara bahwa
H2S berasal dari protein disebut hipotesa.
Teknologi adalah berupa alat yang dapat digunakan untuk mengukur kandungan H2S.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September 2014 , 7
P1
PAK201
Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat
Metode Ilmiah/Saintifik
Interpretasi awal bahwa H2S berasal dari protein disebut hipotesa awal.
Hipotesa yang diuji kembali dengan melakukan observasi, representasi, dan
interpretasi akan menghasilkan hukum-hukum, dan kemudian menjadi teori.
After a large amount of data has been collected, to summarize the information in a
concise way: law. Law: is a concise verbal or mathemathical statement of a relationship
between phenomena that is always the same under the same conditions. Contoh hukum
Newton dan hukum Arhenius.
F  ma
k  Ae  Ea / RT
Theory: a unifying principle that explains a body of facts and/or those laws that are
based on them. Contoh teori atom.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September 2014 , 8
P1
PAK201
Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat
Klasifikasi Zat dan Perubahannya:
Pakan ikan adalah campuran beberapa zat kimia, salah satunya adalah protein.
Plastik juga adalah campuran beberapa zat kimia, diantaranya polimer seperti PE, dan
zat warna.
Protein dapat terurai menghasilkan H2S dan NH3 adalah perubahan kimia, dan protein
disebut mempunyai sifat-sifat kimia.
H2S dan NH3 selanjutnya dapat diubah menjadi unsur-unsurnya yaitu H2, S, dan N2.
Fasa zat (gas, cair, dan
padat) dibahas
tersendiri.
Pengukuran adalah
proses sangat
penting pada ilmu
kimia dan
memerlukan satuan,
penanganan
bilangan, dan
dimensi.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September 2014 , 9
P1
1.
2.
3.
4.
PAK201
Matter: anything that occupies space and has mass.
Substances: a form of matter that has a definite (constant) compositions and
distinct properties.
Physical properties: can be measured and observed without the changing the
composition or identity of a substance.
chemical properties : can be measured and observed with the changing the
composition or identity of a substance.
Contoh-Contoh
Bagaimana anda menerapkan metode saintifik untuk membuktikan kembali
hukum gas ideal PV=nRT ?
Analisis :
Untuk menghasilkan ungkapan matematik PV=nRT maka harus dilakukan
observasi perilaku gas. Pada persamaan di atas simbol yang dapat
menggambarkan perilaku gas dan dapat diamati atau disebut variabel adalah
P [tekanan], V [volume], dan T [temperatur]. Sedangkan n dan R adalah
tetapan dan hasil perkaliannya dapat diganti menjadi C, nR=C, C adalah
tetapan.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 10
P1
PAK201
Contoh-Contoh:
Jawaban :
Persamaan dapat ditulis sebagai berikut :
PV
 nR  C
T
Untuk memudahkan observasi maka dapat dilakukan percobaan dengan membuat
salah satu variabel adalah tetap. Dari ketiga bariabel di atas yang paling
mudah dibuat tetap adalah volume gas, yaitu dengan menempatkan gas pada
suatu wadah yang volumenya tidak mudah berubah. Misalnya dalam wadah
gelas tertutup, tidak pada wadah dari bahan yang elastis seperti plastik atau
karet. Jadi yang diamati adalah perubahan tekanan bila temperatur berubah,
atau sebaliknya perubahan temperatur bila tekanan berubah. Setelah
Pdilakukan
e r c o b a aobservasi,
n
Representasi
hasil observasi
misalnya perubahan
tekanan dengan perubahan
temperatur maka dilakukan representasi dengan membuat tabel sebagai
berikut :
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 11
P1
PAK201
Contoh-Contoh
Bila harga C1 ≈ C2 ≈ C3 ≈ C4 ≈ C5 ≈ C6 maka dapat disimpulkan bahwa perilaku
gas dapat digambarkan dengan suatu persamaan matematik PV=nRT.
Bila percobaan yang sama diulang lagi dan memberikan hasil yang sama maka
inilah yang disebut dengan hukum gas ideal.
Sedangkan bila harga C1 ≠ C2 ≠ C3 ≠ C4 ≠ C5 ≠ C6 maka dapat disimpulkan
bahwa perilaku gas tidak dapat digambarkan dengan suatu persamaan
matematik PV=nRT.
Bila percobaan yang sama diulang lagi dan memberikan hasil yang sama maka
inilah yang disebut dengan hukum gas tidak ideal seperti persamaan Van
der Waals di bawah ini [akan dijelaskan pada pokok bahasan-4].

n2 a 
 P  2  V  nb   nRT
V 

Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 12
P1
PAK201
Contoh-Contoh:
Klasifikasikan pernyataan berikut apakah kuantitatif atau kualitatif dan berikan
alasannya. [a] Jarak matahari dari bumi kira-kira 93 juta mil, [b] Kerapatan es
lebih kecil dari air, [c] Rasa mentega lebih baik dari pada margarina.
Analisis :
Observasi kualitatif adalah observasi umum tentang sistem, dan observasi
kuantitatif terdiri dari bilangan-bilangan yang diperoleh dari berbagai
pengukuran sistem.
Jawaban :
[a] Kuantitatif, alasan : besarnya telah dinyatakan dalam bilangan,
[b] Kualitatif, alasan : harganya belum dinyatakan dalam bilangan,
[c] Kualitatif, alasan : harganya belum dinyatakan dalam bilangan.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 13
P1
PAK201
Contoh-Contoh:
Klasifikasikan pernyataan berikut apakah suatu hipotesa, hukum atau teori. [a]Kontribusi
Beethoven pada musik akan lebih besar jika dia telah menikah, [b] Daun musin gugur
cenderung menuju permukaan bumi karena gaya tarik menarik antara daun dan bumi, [c]
Semua "matter [zat]" tersusun dari partikel sangat kecil yang disebut atom.
Analisis :
Pernyataan singkat kecenderungan dan generalisasi fakta-fakta hasil percobaan, atau pernyataan
singkat verbal atau matematik hubungan antara fenomena yang selalu sama pada kondisi
sama disebut hukum. Penjelasan tentatif [sementara] terhadap satu set observasi suatu
masalah yang dapat diuji lagi dengan percobaan-percobaan disebut hipotesa. Jika hipotesa
tidak terbantah dengan percobaan-percobaan ulangan maka akan berkembang menjadi
teori. Jadi teori adalah penjelasan perilaku alam yang telah diuji.
Jawaban :
[a] Hipotesa, alasan : keadaan menikah mungkin berlaku untuk orang lain, tetapi untuk
Beethoven harus diuji dulu,
[b] Hukum, alasan : gaya tarik menarik sudah terbukti tetapi belum untuk semua musim.,
[c] Teori, alasan : telah diuji untuk semua zat.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 14
P1
PAK201
Contoh-Contoh:
Apakah pernyataan berikut sifat fisik atau kimia ? [a] gas oksigen mendorong terjadinya
pembakaran, [b] Pemupukan membantu meningkatkan produksi pertanian, [c] Air
o
mendidih dibawah 100 C di atas permukaan gunung, [d] Timah hitam atau plumbum
lebih rapat dari pada aluminium, [e] Gula rasanya manis.
Analisis :
Sifat fisik yaitu sifat yang dapat diukur dan amati tanpa perubahan komposisi atau identitas
zat, sifat kimia adalah menyatakan kecenderungan zat tersebut mengalami reaksi
kimia.
Jawaban :
[a] Sifat kimia, alasan : terjadi perubahan identitas pada zat yang dibakar,
[b] sifat kimia, alasan : terjadi perubahan I dentitas dari keadaan tidak berbuah menjadi
berbuah,
[c] sifat fisik, alasan : air tidak mengalami perubahan identitas,
[d] sifat fisik, alasan : tidak terjadi perubahan identitas pada timah hitam,
[e] sifat fisik, alasan : tidak ada proses perubahan identitas pada gula.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 15
P1
PAK201
Rangkuman
Pendahuluan:
Ikan tawar dan sampah
plastik masing-masing
adalah salah satu dari
masalah makanan/
pertanian dan
energi/lingkungan.
Masih banyak masalah lain
yang memerlukan
kompetensi ilmu kimia
dapat digambarkan
dengan diagram di
sebelah kanan.
Masalah-masalah tersebut
terjadi pada abab 21,
sehingga disebut ilmu
kimia abad 21.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 16
P1
PAK201
Rangkuman Pendahuluan:
Pada metode saintifik pengumpulan informasi dilakukan dengan observasi dan
pengukuran. Pada prosesnya, hipotesa, hukum dan teori senantiasa diuji.
Belajar ilmu kimia terdiri atas tiga tahap : observasi, representasi, dan interpretasi.
Observasi adalah pengukuran dunia makroskopik, representasi adalah pernyataan
hasil observasi dalam simbol dan persamaan sebagai alat komunikasi. Interpretasi
adalah berdasarkan skala atom dan molekul atau dunia mikroskopik.
"Substances (zat)" memiliki sifat fisik khas yang dapat diobservasi tanpa
perubahan identitas zat, dan sifat kimia khas yang bila didemonstrasikan disertai
dengan perubahan identitas zat.
"Substances (zat)" paling sederhana dalam ilmu kimia adalah unsur, sedangkan
senyawa terbentuk dari kombinasi atom-atom unsur berbeda.
Uraian di atas belum menjelaskan stoikiometri, perbandingan atom-atom dalam
molekul, dan mengapa geometri 3-dimensi demikian.
Sub bab berikutnya akan membahas tentang bagian terkecil zat murni (unsur dan
senyawa) yaitu atom, molekul, ion, dan hukum yang mengatur.
Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203
Dasar-Dasar Ilmu Kimia , Dr. Parsaoran Siahaan, September-Oktober 2014, 17