Materi 1 Pengantar Ilmu Kimia

Kimia Dasar 1
Pendahuluan, Materi, Teori atom
dan Struktur atom
Oleh :
Tim Dosen Kimia Dasar FTP
2012
ilmu kimia
• Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai
komposisi, struktur, dan sifat zat atau materi dari skala atom
hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta
interaksi mereka untuk membentuk materi.
Kimia Analitik
Kimia Fisik
Kimia
Kimia Organik
Kimia Anorganik
Biokimia
Kimia Lingkungan
Kimia Material
Kimia Nuklir
Kimia Pangan
MATERI
• Materi adalah sesuatu yang menempati ruang
dan mempunyai massa. Materi dapat berupa
benda padat, cair, maupun gas.
Unsur
• Unsur tidak dapat diuraikan menjadi zat-zat lain dengan
reaksi kimia biasa.
• Unsur terdiri dari logam dan non-logam.
• Partikel terkecil dari unsur adalah atom.
• Hal yang membedakan unsur satu dengan lainnya adalah
"jumlah proton dan jumah elektron suatu unsur atau ikatan
dalam inti atom tersebut”. Misalnya, seluruh atom karbon
memiliki proton sebanyak 6 buah, sedangkan atom oksigen
memiliki proton sebanyak 8 buah. Jumlah proton pada
sebuah atom dikenal dengan istilah nomor atom
(dilambangkan dengan Z).
• Sifat unsur bergantung pada golongan unsur dalam sistim
periodik unsur, termasuk logam dan non logam.
Sistim Periodik Unsur
Senyawa
• Senyawa kimia adalah zat kimia yang terdiri
dari dua atau beberapa unsur yang dapat
dipecah-pecah lagi menjadi unsur-unsur
pembentuknya dengan reaksi kimia.
• Sifat senyawa berbeda dengan sifat unsur
penyusunnya.
Campuran
• Campuran terbentuk dari dua atau lebih zat yang masih
mempunyai sifat asalnya.
• Ketika gula dicampurkan dengan air, akan terbentuk
larutan gula (campuran gula dan air). Campuran ini
masih mempunyai sifat gula (yaitu manis) dan sifat air.
Tingkat kemanisan campuran gula dan air ini
bermacam-macam tergantung dari jumlah gula yang
ditambahkan ke dalam air. Senyawa mempunyai
komposisi yang tetap, sedang campuran tidak memiliki
komposisi yang tetap.
• Campuran dapat berupa larutan, suspensi atau koloid.
Larutan
• Larutan adalah campuran homogen.
• Ciri campuran homogen:
- tidak ada bidang batas antar komponen
penyusunnya
- komposisi di seluruh bagian adalah sama
• Komponen larutan terdiri dari pelarut dan zat
terlarut. Komponen yang jumlahnya terbanyak
dianggap sebagai pelarut. Tapi jika larutan adalah
campuran dari zat padat dan cair, maka cairan
dianggap sebagai pelarut.
Suspensi
• Suspensi adalah campuran kasar dan tampak
heterogen. Batas antar komponen dapat
dibedakan tanpa perlu menggunakan
mikroskop. Suspensi tampak keruh dan zat
yang tersuspensi lambat laun terpisah karena
gravitasi.
• Contoh: campuran kapur dan air
Koloid
• Koloid adalah campuran yang keadaannya
terletak antara larutan dan suspensi.
• Secara makroskopis koloid tampak homogen,
tetapi jika diamati dengan mikroskop ultra
akan tampak heterogen.
• Contoh: santan, air susu, cat.
Kadar zat dalam campuran
• Komposisi campuran tidak tetap, oleh karena itu susunan zat
dalam campuran dinyatakan dalam kadar zat yang
membentuk campuran. Kadar biasanya dinyatakan dalam:
Reaksi kimia
• Reaksi kimia adalah suatu proses alam yang selalu menghasilkan
perubahan senyawa kimia
• Macam-macam reaksi kimia
1. menghasilkan gas:
magnesium + lar HCl  gas H2
2. menghasilkan endapan:
lar Timbal(II) nitrat + lar kalium iodida  endapan kuning
3. mengalami kenaikan suhu:
lar NaOH + lar HCl  kenaikan suhu (eksotermis)
4. mengalami perubahan warna:
lar kalium kromat (kuning) + lar H2SO4  perubahan warna
menjadi jingga
Hukum kekekalan massa
Hukum kekekalan Massa dikemukakan oleh
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) yang
berbunyi: ”Dalam suatu reaksi, massa zat
sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”,
dengan kata lain massa tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dimusnahkan. Artinya selama
reaksi terjadi tidak ada atom-atom pereaksi
dan hasil reaksi yang hilang
Hukum Kekekalan Massa
C2H5OH + O2
→
CO2 + H2O
massa C2H5OH + massa O2 = massa CO2 + massa H2O
CaCO3
massa CaCO3
→
=
CaO + CO2
massa CaO + massa CO2
Fe + 2 S
→
massa Fe + massa S =
FeS2
massa FeS2
14
Hukum perbandingan tetap
• Hukum perbandingan tetap ditemukan oleh
Joseph Proust, seorang ahli kimia Perancis.
Hukum perbandingan tetap menyatakan,
seperti namanya, perbandingan massa unsurunsur dalam suatu senyawa adalah tertentu
dan tetap. Jadi, senyawa apapun dimanapun
pasti terdiri dari perbandingan massa yang
pasti.
Hukum Perbandingan Tetap
(Joseph Proust)
Dalam senyawa FeS
massa Fe (g)
massa S (g)
56
32
28
16
14
8
Massa Fe : massa S
7:4
7:4
7:4
massa Fe : massa S = selalu tetap
7:4
(1 x Ar Fe) + (1 x Ar S)
= (1 x 56) : (1 x 32)
=7:4
16
Hukum Perbandingan Tetap
(Joseph Proust)
Dalam senyawa FeS2
massa Fe (g) massa S (g) Massa Fe : massa S
56
64
7:8
28
32
7:8
14
16
7:8
massa Fe : massa S = selalu tetap
7:8
(1 x Ar Fe) + (2 x Ar S)
= (1 x 56) : (2 x 32)
=7:8
17
Hukum Perbandingan Berganda
(Dalton)
Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa,
dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama),
maka perbandingan massa unsur yang lain dalam
senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan
sederhana
Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya
Dalam senyawa FeS dan FeS2
• massa S dalam FeS : massa S dalam FeS2 = 1 : 2
• massa Fe dalam FeS : massa Fe dalam FeS2 = 1 : 1
18
Definisi atom
• Atom adalah suatu satuan
dasar materi (partikel materi)
atau bagian terkecil dr unsur,
yang terdiri atas inti atom
serta awan elektron
bermuatan negatif yang
mengelilinginya
• Partikel penyusun atom:
- proton
- neutron
- elektron
Perkembangan teori atom
Dalton
Thompson
Rutherford
Bohr
Model atom Dalton
• Atom merupakan bagian terkecil dari unsur yang sudah
tidak dapat dibagi lagi.
• Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil,
suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan
berbeda untuk unsur yang berbeda.
• Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan
perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air
terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
• Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan
atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga
atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
• Kelemahan: tidak dapat menerangkan adanya proton,
neutron dan elektron
Model atom Thompson
• Atom merupakan bola yang bermuatan positif
dan elektron yang bermuatan negatif tersebar
di permukaannya
• Atom bersifat netral sehingga muatan (+)
sama dengan muatan (–)
• Kelemahan: tidak dapat menerangkan
peredaran elektron di dalam atom
Model atom Rutherford
• Atom merupakan bola berongga yang terdiri atas
inti atom yang bermuatan (+) dan merupakan
pusat massa atom
• Elektron yang bermuatan (-) beredar mengelilingi
inti atom
• Kelemahan: tidak dapat menerangkan mengapa
elektron yang bermuatan (-) tidak dapat jatuh ke
dalam inti atom yang bermuatan (+)
Model atom N. Bohr
• Teori Bohr menyebutkan elektron hanya dapat berpindah
orbit/lintasan/kulit dengan melibatkan energi
• Sehingga disempurnakan dalam teori atom mekanika
kuantum terdapat daerah kebolehjadian lintasan elektron
(kulit K,L,M…) di sekitar inti.
• Kulit elektron ini masih memiliki subtingkat energi yang
berbeda yang disebut sebagai orbital (s,p,d,f).
• orbital menentukan konfigurasi elektron setiap atom dan
menentukan elektron valensi tiap atom.
Nomor atom, nomor massa
A
X
Z
A = massa atom / nomor massa = p+n
Z = nomor atom (p=e)
X = lambang unsur
n = A-Z
Isotop, isobar, isoton
• Isotop adalah atom dengan nomor atom sama
tetapi massanya berbeda
contoh: 12 6C , 13 6C
• Isobar adalah atom dengan nomor atom
berbeda tetapi nomor massa sama
contoh: 24 11Na, 24 12Mg
• Isoton adalah atom dengan jumlah neutron
sama
contoh: 39 19K, 40 20Ca
Konfigurasi elektron
• Elektron valensi adalah elektron yang terdapat pada kulit terluar.
Elektron valensi berperan pada pembentukan ikatan antar atom
dalam membentuk senyawa. Sehingga sifat kimia unsur banyak
ditentukan oleh elektron valensinya.
• Unsur yang mempunyai elektron valensi sama, ternyata mempunyai
sifat yang mirip.
• Susunan elektron yang stabil mempunyai 8 elektron pada kulit
terluar (konfigurasi oktet). (Kecuali Helium)
• konfigurasi elektron suatu atom setiap orbital terisi elektron sesuai
aturan aufbau sehingga orbital dengan tingkat energi yg rendah
akan terisi elektron terlebih dahulu.
• Aturan Hund tentang multiplisitas berlaku untuk orbital p,d dan f
• Larangan Pauli menyatakan tidak ada 2 atau lebih elektron yang
memiliki energi sama. Sehingga satu orbital hanya dapat ditempati
oleh dua elektron dengan spin yang berlawanan
CONTOH
•
2 3p1
Al
=
(10Ne)3s
13
 elektron valensi = 3
• 26Fe = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6  ev = 8
• 26Fe2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6  ev = 6