Kimia 12

(I) MATERI
 Pengertian materi
 sifat materi,
 Perubahan materi,
 Klasifikasi materi,
 serta
hukum-hukum
dengan materi.
yang
berhubungan
Ilmu kimia
Merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam yang
mempelajari penyusun suatu materi, perubahannya
Menjadi zat lain serta energi yang terlibat dalam
perubahannya.
MATERI
 Setiap objek atau bahan yang membutuhkan
ruang dan jumlahnya diukur oleh suatu sifat yang
disebut massa.
Massa
 salah satu dari banyak sifat atau ke-khasan
materi yang dapat dikenal dan dibedakan dari
lainnya.
Sifat dan Perubahan materi
Materi (air, gula, garam, perak) memiliki ciri khas
yang berbeda karena beberapa sifat intrinsik
masing-masing materi.
Sifat intrinsik: kualitas yang bersifat khas tiap
materi, selain bentuk dan ukuran materi.
Ex: kilap, warna.
Sifat ekstrinsik: suatu sifat yang besarnya
bergantung pada bentuk dan ukuran (jumlah)
materi.
Ex: massa, volume, panjang.
Warna,
kilap,
rapatan,
viskositas
(Ketebalan/pergesekan internal), titik didih, titik
leleh dan kekerasan: sifat fisika bagi penampilan
materi.
Perubahan fisika: suatu proses perubahan
penampilan fisik materi dengan identitas dasar
tidak berubah.
Sifat kimia adalah sifat intrinsik.
Klasifikasi Materi
1. Zat (substance)
2. Campuran (mixture)
Homogen
Heterogen
Campuran
Zat murni
Unsur
Senyawa
Perubahan Kimia
 Zat-zat murni:
Digolongkan sebagai unsur atau senyawa
 Unsur:
Zat-zat yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan
kimia sederhana menjadi 2 zat berlainan atau lebih.
(106 unsur), 90 berasal dari alam, sisanya dari
proses reaksi inti.
Ex: unsur –bidang elektronika: silikon, tembaga,
germanium, nitrogen.
 Senyawa kimia:
• Terbentuk oleh kombinasi kimia dari 2 atau
lebih unsur.
• H2O, hemoglobin.
• Sifat-sifat zat yang dapat menguraikan
senyawa, sama sekali tidak berhubungan
dengan sifat senyawa tersebut.
• Komposisi dan sifat suatu unsur atau senyawa
selalu sama.
 Campuran
• bahan yang mengandung 2 zat berlainan atau
lebih.
• Tidak memiliki sifat unik, karena sifatnya
merupakan sifat dari unsur-unsur penyusunnya.
 Campuran homogen:
Jika tidak ada bagian yang dapat dibedakan satu
dengan yang lain, bahkan dengan mikroskop.
Ex: larutan gula, air laut, udara
 Campuran Heterogen:
Terdapat bagian-bagian yang tampak berlainan.
Ex: bubuk kopi dan gula.
Hukum-hukum yang berhubungan dengan Materi
Hukum Kekekalan Massa
Massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan dalam perubahan materi apa saja.
Massa sesudah reaksi sama dengan massa sebelum
reaksi.
Ex:
dipanaskan
Cairan merkuri + O2
(merah).
merkuri oksida
Bila dipanaskan lagi, akan terurai dan menghasilkan
sejumlah cairan merkuri dan gas O2 yang jumlahnya
sama dengan yang dibutuhkan waktu pembentukan
merkuri oksida.
 Hukum Perbandingan Tetap/ Hukum susunan
Tetap
Perbandingan massa unsur-unsur di dalam suatu
persenyawaan kimia adalah tetap.
Ex: tembaga carbonat, baik dari sumber alami
maupun sintesis dalam lab. Mempunyai susunan
tetap.
Senyawa XaYb maka perbandingan massa unsur X
dan Y dalam senyawa tersebut:
(aBA(X) : bBA(Y))
Ex: perbandingan massa unsur Al dan O dalam
senyawa Al2O3:
2BA(Al) : 3BA(O)
2 x 27 : 3 x 16
54 : 48
9:8
Hukum
1805)
Perbandingan
Berganda
(Dalton,
Bila 2 unsur dapat membentuk dua atau lebih
senyawa untuk massa salah satu unsur yang
sama banyaknya, maka perbandingan massa
dari unsur pertama dan unsur kedua
merupakan bilangan yang sederhana.
Ex: unsur Nitrogen (N) dan Oksigen (O) dapat
membentuk lebih dari 1 senyawa. N2O, NO,
N2O3, N2O4, N2O5
 Jika massa N, tetap sebesar 14 gr maka massa
Oksigen dalam tiap senyawa:
(II) Struktur Atom
 Partikel Penyusun Atom (Elektron, Neutron dan
Proton).
 Elektron dalam Atom (Model Atom Mekanika
Kuantum)
 menyebutkan dan menentukan Bilangan Kuantum
elektron (Utama, Azimut, Magnetik dan Spin).
 Konfigurasi Elektron (sederhana).
Atom
suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas
inti atom serta awan elektron bermuatan negatif
yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton
yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan
netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak
memiliki neutron).
n
p
e
Partikel penyusun atom
Dalton 1803:
1. Tiap unsur kimia tersusun atas pertikel
terkecil yang disebut atom. Selama perubahan
kimia, atom tidak dapat diciptakan dan tidak
dapat dimusnahkan.
2. Semua atom dari suatu unsur mempunyai
massa (berat) dan sifat yang sama. Atom-atom
dari unsur yang berbeda, massa dan sifatsifatnya berlainan.
3. Dalam senyawa kimia, atom-atom dari unsur
yang berlainan melakukan ikatan dengan
perbandingan numerik sederhana.
Tahun 1800
Atas penemuan sinar x, radioaktif, elektron,
radium. Studi atas gejala tersebut menunjukkan
bahwa atom merupakan struktur unit yang
dibangun oleh partikel-partikel penyusun atom.
Faraday : ekperimen kuantitatif mengenai
elektrolisa. Bahwa arus listrik menyebabkan
penguraian, menunjukkan adanya hubungan
antara listrik dan zat (terdiri atas atom maka
atom ternyata mempunyai struktur yang bersifat
listrik.
Ciri benda bermuatan listrik:
1. Arus listrik ialah gerakan partikel bermuatan
dalam suatu penghantar
2. Partikel dengan muatan yang berlawanan saling
menarik, sedangkan muatannya sama akan saling
tolak.
3. Partikel bermuatan dapat bergerak di antara kawat
atau lempeng bermuatan yang disebut elektrode.
Elektrode bermuatan positif : anode
Elektrode bermuatan negatif: katode
Penemuan Elektron
Dilakukan pada tabung (kaca) hampa atau tabung
sinar katode.
2 kawat diberi potensial listrik yang tinggi
kemudian didekatkan, akan terjadi bunga api dari
1 kawat ke kawat lain. Bila ujung kawat ditaruh
dalam tabung hampa akan terlihat adanya bara
hijau kekuningan (sinar katode) dari arah katode.
Sifat-sifat sinar Katode (Plucker, Hittorf, Crookes,
Thomson)
1. Sinar katode dipancarkan oleh katode dalam
sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik
2. Sinar katode berjalan dalam garis lurus
3. Sinar katode bila membentur gelas atau benda
tertentu akan mengeluarkan cahaya sehingga
dapat disimpulkan bahwa sinar katode terdiri
atas pertikel-partikel
4. Sinar katode dibelokkan oleh medan listrik dan
magnet ke arah partikel yang diketahui
bermuatan negatif
5. Sinar katode tidak dipengaruhi oleh bahan
elektrode (besi, platina, dll)
Sinar
katode terdiri dari partikel-partikel yang
bermuatan negatif dan diberi nama elektron (JJ.
Thomson).
ratio muatan elektron terhadap massa elektron (e/m)
= - 1,76 x108 coulomb/gr
muatan mutlak elektron - 1,6022 x 10-19 coulomb.
Massa elektron = 9.1 x 10-28 gr
Penemuan Proton
 Eugene Goldstein menggunakan tabung
Crookes yang dilubangi katodenya, dapat
mengamati sinar yang menembus lubang (sinar
saluran) tersebut. Ternyata sinar saluran
tersebut terdiri atas partikel-partikel bermuatan
positif.
Muatannya +1,76 x10-19 Coulomb.
Massa proton 1,67 x 10-24 gr / hampir 1840 x
massa elektron.
Penemuan Neutron
Partikel sub atom yang ketiga.
Partikel tidak bermuatan = 0
massanya ≈ massa proton 1,674 x 10-24 gr
Atom terdiri atas partikel sub atom : proton,
elektron, neutron.
Perkembangan model atom
Atom tersusun atas 3 partikel dasar, selanjutnya
bagaimana partikel subatom ditata dalam atom.
Terdapat 4 gagasan model atom:
1. Model atom Thomson
Atom merupakan bola bermuatan positif dan di
dalamnya pada tempat tertentu terdapat elektron,
sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral.
2. Model atom Rutherford
Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan
dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan
negatif yang bergerak mengelilingi inti atom dengan
lintasan yang berbentuk elips.
Kelemahan atom Rutherford
1. Lintasan akan berbentuk spiral
Tidak sesuai dengan teori fisika klasik bahwa
bila suatu partikel bermuatan (elektron)
mengelilingi
inti,
maka
energinya
akan
berkurang. Suatu saat elektron akan jatuh ke
inti dan atom jadi tidak stabil (ambruk).
Kenyataannya atom stabil.
2. Tidak dapat menerangkan spektrum hidrogen
Menerut Rutherford spektrum
atom adalah
adalah
spektrum
kontinu.
Kenyataanya
Spektrum atom adalah spektrum garis (bila
suatu atom menyala hanya akan memancarkan
warna tertentu).
Model atom Bohr
Susunan atom:
• Elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan
tertentu sehingga elektron berada pada tingkat energi
tertentu sesuai dengan lintasannya.
• Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke
lintasan lain dengan memancarkan atau menyerap
energi.
• Selama elektron berada dalam lintasannya, tidak
terjadi penyerapan atau pemencaran energi.
Perkembangan Teori Atom
Dalton
Rutherford
Thompson
Bohr
Model Atom Mekanika Kuantum (gelombang)
Teori kuantum yang didasarkan pada konsep
dualitas gelombang partikel, prinsip ketidakpastian
dan pandangan elektron sebagai gelombang materi.
Model
atom
mekanika
kuantum
merupakan
gambaran matematik mengenai hukum-hukum
gerakan yang diaplikasikan pada partikel yang sangat
kecil (elektron) yang dapat bersifat pasti, sebagai
partikel atau gelombang.
Model atom mekanika kuantum :
Posisi elektron di dalam atom tidak dapat ditentukan
dengan
pasti.
Hanya
dapat
diperkirakan
kemungkinan ditemukannya elektron pada suatu
tempat tertentu, yang disebut orbital.
Teori model mekanika kuantum
• elektron dalam atom menempati beberapa tingkat
energi (kulit) di sekeliling inti.
• setiap energi (sub kulit) serta setiap subkulit terdiri
atas 1 atau lebih orbital.
• orbital: suatu daerah dalam ruang berbentuk
spesifik dan dalam daerah tersebut dapat ditemukan
elektron.
• teori ini dipakai hingga sekarang
Energi dalam atom
 elektron dalam atom tersusun dalan berbagai
tingkat energi (kulit), subtingkat energi (subkulit)
dan orbital.
Kulit terletak paling dekat dengan inti memiliki
energi terendah diberi simbol K.
 seterusnya semakin jauh diberi simbol L, M,
N...dan energinya semakin tinggi.
 tingkatan kulit memiliki energi berbeda.
 setiap kulit tersusun atas subkulit-subkulit yang
diberi simbol s, p, d, dan f.
 subkulit s memiliki energi yang lebih rendah
dibanding p dst.
 subkulit memiliki energi berbeda.
Setiap subkulit terdiri atas 1 atau lebih orbital.
 setiap orbital dalam subkulit memiliki energi
sama.
 banyaknya orbital dalam subkulit tergantung
macam kulitnya.
Tabel kulit, subkulit dan jumlah
orbital pada 4 kulit pertama
Kulit
K
L
M
N
Subkulit
s
S
p
S
P
d
S
P
D
f
Jumlah Orbital
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
Bilangan Kuantum
Menerangkan kedudukan elektron dalam atom
(persamaan Shcrodinger)
Orbital dalam atom: besarnya, bentuknya,
kedudukan dalam ruang.
3 bilangan kuantum:
1. Bilangan kuantum utama (n)
2. Bilangan kuantum azimuth (1)
3. Bilangan kuantum magnetik (m).
Ketiga bilagan kuantum saling berhubungan.
• Membedakan
elektron
dalam
suatu
orbital
berdasarkan arah putarannya (berlawanan) dengan
bilangan kuantum spin (s).
• Posisi/kedudukan
elektron
di
dalam
atom
ditentukan oleh ke 4 bilangan kuantum.
1. Bilangan kuantum utama (n)
• Menentukan tingkat energi elektron/menunjukan
besarnya orbital yang ditempati elektron/jaraknya
dari inti.
• n harga positif dan bilangan bulat bukan nol: 1, 2,
3, ...diwakili simbol huruf K, L, M, N...
2. Bilangan Kuantum Azimut (I)
Menunjukan subtingkat energi/bentuk geometris
orbital yang ditempati oleh elektron.
 Harga l bergantung pada harga bilangan kuantum
utama (n). Yaitu 0, 1, 2, 3,.... Mewakili simbol huruf
s, p, d,... Untuk subtingkat energi.
3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
 kedudukan orbital yang ditempati oleh elektron.
Harganya ditentukan oleh bilangan kuantum
azimut (l).
 untuk setiap harga (l) tertentu, nilai (m) adalah -1
sampai +1.
 nilai (m) = bilangan bulat (negatif, nol, dan positif).
 setiap nilai (m)) menunjukkan nilai orbitalnya.
4. Bialangan kuantum spin (s)
 arah perputaran elektron pada sumbunya.
 searah jarum jam harganya =- ½
 berlawanan arah jarum jam = +1/2
 tidak mungkin dalam atom yang sama memiliki 4
bilangan kuantum yang sama.
 bila n, l, dan m nya sama, pasti s-nya berbeda.
Jumlah elektron pada kulit dan subkulit
Kulit
Subkul Orbital
(n)**** it (l=n- (m=-ls/d+l)**
1)***
*
**
*** ****
K(1)
S (l=0)
M=0
1
2
2
2
L (2)
S (l=0)
M=0
1
2
2
8
P (l=1)
M=-1,0,1
3
2
6
S (l=0)
M=0
1
2
2
P(l=1)
M=-1,0,1
3
2
6
d (l=2)
M=-2,-1,0,1,2
5
2
10
S (l=0)
M=0
1
2
2
P (l=1)
M=-1,0,1
3
2
6
D (l=2)
M=-2,1-,0,1,2
5
2
10
F (l=3)
M=-3,-2,-1,0,1,2,3
7
2
14
M(3)
N (4)
18
32
* = jumlah orbital (berdarsarkan harga m,
setiap harga m menunjukan 1 orbital)
** = jumlah elektron maksimum per orbital
*** = jumlah elektron maksimum dalam setiap
subkulit
**** = jumlah elektron maksimum dalam setiap
kulit
 jumlah
elektron
maksimum
pada
1
orbital=2, maka dapat ditentukan jumlah
elektron maksimum yang dapat berada pada
subkulit / pada kulit tertentu.
Bentuk orbital
Setiap jenis orbital s, p, d, dan f mempunyai
bentuk geometri yang khas:
a. Orbital s berbentuk bola
b. Orbital p berbentuk balon terpilin
c. Orbital d bentuknya agak rumit
d. Orbital f bentuknya sangat rumit
sehingga sulit digambarkan
Konfigurasi Elektron
 Gambaran penyebaran elektron yang paling
mungkin ke dalam orbital-orbital kulit elektron.
 3 prinsip penentuan konfigurasi elektron suatu
atom.
1. Aturan Aufbau
Elektron menempati orbital sedemikian rupa
untuk meminimumkan energi atom tersebut.
Cara pengisian elektron dengan urutan energi
orbital dari yang terendah ke yang tertinggi.
Elektron mulai mengisi orbital pada kulit (energi
terendah) :
1s
2s
3s 2p
4s 3p
5s 4p 3d
6s 5p 4d
7s 6p 5d 4f
7p 6d 5f
Konfigurasi elektron untuk setiap unsur
1H ; 1s1
11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1
19K ; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Penyimpangan pengisian elektron ke dalam
orbital pada unsur dengan tingkat energi tinggi
(nomor atom besar):
1. Orbital 4f dan 5d
1 elektron masuk ke orbital 5d, kemudian
masuk ke 4f sampai penuh.
2. Pada orbital 5f dan 6d
Aturan Hund
Sekumpulan orbital memiliki
energi sama
(misalnya ketiga orbital p), masuknya elektron
kedua ke dalam suatu orbital tidak akan terjadi
sebelum semua orbital pada subkulit yang
bersangkutan terisi masing-masing dengan 1
elektron.
Akibatnya atom cenderung memiliki elektron tidak
berpasangan. Semua elektron membawa muatan
listrik yang sama sehingga elektron mencari orbital
kosong yang energinya sama, sebelum berpasangan
dengan elektron yang telah mengisi orbital setengah
penuh.
3 Prinsip larangan Pauli
Dalam suatu atom yang sama tidak mungkin ada 2
elektron dengan keempat bilangan kuantum yang
sama.
Orbital hanya diisi maksimum 2 elektron.
Unsur-unsur Kimia
106 unsur kimia (nama dan lambang = singkatan
sederhana
dari
nama
inggris,
latin,
atau
penemunya).
Oksigen = O (inggris)
Ferrum = Fe (latin)
Wolfram = W (nama penemu)
Nomor atom dan nomor massa
A
X
Z
dimana X = lambang unsur
A = nomor massa
Z = nomor atom
Nomor atom
 = jumlah proton dan sekaligus jumlah elektron
yang mengelilingi inti atom.
6C = proton =6, elektron = 6
 sifat yang menentukan perilaku kimianya,
sehingga jenis atom dicirikan oleh nomor atom.
Nomor massa
 jumlah proton dan neutron di dalam inti atom.
 11Na23
 p= 11
e= 11
n= no massa-proton = 23-11=12
 atom berubah menjadi ion, yang berubah
jumlah elektronnya, jumlah proton dan neutron
tetap.
ion Na+ = 11p, 12 n, 10e
Ion Cl- = 17p, 18n, 18e
Isotop
Atom-atom dari unsur yang sama, massanya
sedikit berbeda.
Atom-atom suatu unsur yang karena perbedaan
jumlah neutron dalam intinya mengakibatkan
perbedaan massa.
Atom dengan nomor atom sama tapi nomor
massa berbeda.
Isotop Neon (Ne):
20
10Ne : 10p, 10e, 10n
21: 10p, 10e, 11n
Ne
10
22: 10p, 10e, 12n
Ne
10
Elektrolisa
adalah
peristiwa
berlangsungnya reaksi kimia oleh arus
listrik.
Alat elektrolisa terdiri atas sel elektrolitik
yang berisi elektrolit (larutan atau
leburan), dan dua elektroda, anoda dan
katoda. pada anoda terjadi reaksi oksida
sedangkan pada elektroda katoda terjadi
reaksi reduksi.
Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang
terdapat
dalam
suatu
benda.
Beda
potensial
listrik (tegangan) timbul karena dua benda yang
memiliki potensial listrik berbeda dihubungkan oleh
suatu penghantar. Bedapotensial ini berfungsi untuk
mengalirkan muatan dari satu titik ke titik lainnya
Elektroda
konduktor yang digunakan untuk bersentuhan
dengan bagian atau media non-logam dari sebuah
sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit atau
vakum). Ungkapan kata ini diciptakan oleh
ilmuwan Michael Faraday dari bahasa Yunani
elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara).