Asam, Basa dan Garam

Asam
Asam itu asal ya dari bahasa latin, yaitu denfan ktaacidus yang artinya masam. Asam menurut Arrhenius adalah senyawa yang menghasilkan ion hidrogen ketika larut dalam pelarut air. Kekuatan asam ditentukan oleh banyak-sedikitnya ion hidrogen yang dihasilkan. Semakin banyak ion H+ yang dihasilkan, semakin kuat sifat asamnya.
No    Nama asam        Terdapat dalam
1.    Asam asetat        Larutan cuka
2.    Asam askorbat        Jeruk,tomat,sayuran
3.     Asam sitrat        Jeruk
4.     Asam tanat        Teh
5.     Asam karbonat        Minuman berkarbonasi
6.     Asam klorida        Lambung
7.     Asam nitrat        Pupuk,peledak (TNT)
8.    Asam laktat        Susu yang difermentasikan
9.     Asam sulfat        Baterai mobil,pupuk
10.    Asam benzoat        bahan pengawet makanan
1. Sifat asam
Suatu zat dapat dikatakan asam apabila zat tersebut memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a.    Memiliki rasa asam/masam/kecut jika dikecap.
b.    Menghasilkan ion H+ jika dilarutkan dalam air.
c.    Memiliki pH kurang dari 7 (pH < 7).
d.    Bersifat korosif, artinya dapat menyebabkan karat pada logam.
e.    Jika diuji dengan kertas lakmus, mengakibatkan perubahan warna sebagai
berikut.
•    Lakmus biru -> berubah menjadi warna merah.
•    Lakmus merah -> tetap berwarna merah.
f.    Menghantarkan arus listrik.
g.    Bereaksi dengan logam menghasilkan gas hidrogen.
Pengelompokan asam
Berdasarkan kekuatannya, asam itu terbagi menjadi dua kelompok, yaitu:
a.    Asam kuat, yaitu asam yang banyak menghasilkan ion yang ada dalam larutannya (asam yang terionisasi sempurna dalam larutannya).
b.    Asam lemah, adalah asam yang sedikit menghasilkan ion yang ada dalam larutannya (hanya terionisasi sebagian).
Asam juga berguna dalam kehidupan sehari-hari kita lho, contohnya    adalah sebagai berikut:
a.    Proses dalam pembuatan pupuk
b.    Proses dalam Pembuatan obat-obatan
c.    Pembersih permukaan logam
d.    Proses pembuatan Bahan peledak
e.    Proses pembuatan Pengawet makanan
Basa
Basa kalu menurut Arrhenius ialah senyawa yang terlarut dalam air yang sudah menghasilkan ion hidroksida (OH). Semakin banyaknya jumlah ion OH yang dihasilkan, maka semakin kuat lah sifat basanya. Basa juga dapat menetralisasikan  asam (H+) dan menghasilkan air (H20).
Inilah Beberapa basa yang sudah dikenal oleh manusia yang dapat dilihat pada tabel berikut
No    Nama asam        Terdapat dalam
1.     Aluminium hidroksida    Deodoran dan antasida
2.     Kalsium hidroksida    Mortar dan plester
3.    Magnesium hidroksida    Obat urus-urus dan antasida
4.    Natrium hidroksida    Bahan sabun
Karakteristik basa
Suatu zat dapat dikatakan basa jika zat tersebut punya sifat sebagai berikut.
a.    Rasanya itu Pahit dan terasa licin pada kulit.
b.    Apabila dilarutkan dalam air zat tersebut akan akan menghasilkan ion OH”.
c.    Memiliki pH di atas 7 (pH > 7).
d.      Bersifat elektrolit.
e.      Jika diuji menggunakan kertas lakmus akan memberikan hasil sebagai berikut.
•    Lakmus merah -> berubah warnanya menjadi biru.
•    Lakmus biru -> tetap berwarna biru
f.      Menetralkan sifat asam.
Pengelompokan basa
Berdasarkan kemampuan melepaskan ion OH”, basa dapat terbagi menjadi 2 yaitu :
a.    Basa kuat, yaitu basa yang bisa menghasilkan ion OH dalam jumlah yang besar. Basa kuat biasanya disebut dengan istilah kausatik. Contohnya kayak Natrium hidroksida, Kalium hidroksida, dan Kalsium hidroksida.
b.    Sedangkan Basa lemah, yaitu basa yang bisa menghasilkan ion OH” dalam jumlah kecil.Contohnya kayak ammonia.
Penggunaan basa dalam suatu kehidupan sehari-hari
a.    Bahan dalam pembuatan semen.
b.    Pembuatan deterjen/sabun.
c.    Baking soda dalam pembuatan kue.
Garam
Garam ialah zat senyawa yang telah disusun oleh ion positif (anion) basa dan ion negatif (kation) asam. Jika asam dan basa tepat habis bereaksi maka reaksinya disebut reaksi penetralan (reaksi netralisasi).
Beberapa contoh garam yang dikenal orang sebagai berikut.
NO    Nama garam         Rumus        Nama dagang        manfaat
1.    Natrium klorida        NaCI        Garam dapur        Penamabah rasa makanan
2.    Natrium bikarbonat  NaHCO3    baking soda        Pengembang kue
3.    Kalsium karbonat    CaCO3        kalsit                  Cat tembok dan bahan karet
4.     Kalsium nitrat        KNO3         Saltpeter              Pupuk dan bahan peledak
5.    Kalsium karbonat    K2CO3        Potash                 Sabun dan kaca
6.     Natrium posfat       Na3PO4        TSP                     Deterjen
7.    Amonium klorida      NH4CI        Salmiak            Baterai kering
Berikut ini ragam indikator.
1.    Indikator alami (terbuat dari zat warna alami tumbuhah)
Indikator alami hanya bisa menunjukkan apakah zat tersebut bersifat asam atau basa, tetapi tidak dapat menunjukan nilai pH-nya. Contohnya kayak Ekstrak bunga mawar. Ekstrak kembang sepatu. Ekstrak kunyit. Ekstrak temulawak. Ekstrak wortel. Ekstrak kol (kubis) merah. Tanaman Hydrangea

Indikator sintetis yang umum ini digunakan di laboratorium adalah:
a.  Kertas lakmus. Indikator lakmus tidak dapat menunjukkan nilai pH, tetapi hanya mengidentlfikasikan apakah suatu zat bersifat basa atau asam. Jika lakmus berwarna merah berarti zat bersifat asam dan jika lakmus berwarna biru berarti lakmus bersifat basa.

b. Indikator sintesis, yang memiliki kisaran nilai pH adalah:
Nama indikator        trayek pH    Perubahan warna
1. fenolftalein (pp)      8,3-10         tak berwarna-merah muda
2. Metil orange(Mo)     3,2-4,4        Merah-kuning
3. Metil merah (Mm)    4,8-6,0        Merah-kuning
4. Bromtimol biru (Bb)  6,0-7,6        Kuning-biru
5. Metil biru (Mb)         10,6-13,4     Biru-ungu
Indikator universal, yakni indikator yang punya warna standar yang berbeda untuk setiap nilai pH 1 - 14. Fungsi indikator universal adalah untuk memeriksa derajat keasaman (pH) suatu zat secara akurat. Mat yang termasuk indikator universal adalah pH meter yang menghasilkan data pembacaan indikator secara digital.

Berikut ini adalah karakteristik dari garam.
1.    Memiliki titik lebur yang tinggi.
2.    Merupakan senyawa ionik dengan ikatan kuat.
3.    Dalam bentuk leburan atau larutan dapat menghantarkan listrik.
4.    Sifat larutannya dapat berupa asam, basa, atau netral. Sifat ini tergantung dari jenis asam/basa kuat pembentuknya.
Secara umum, proses pembentukan garam dirumuskan sebagai berikut.
Asam + Basa -> Garam + Air
Contoh:
2Cu (s)    + 2HCI                   2CuCI         H2
(logam tembaga) + (asam klorida encer) -> tembaga klorida + (gas hidrogen)
Reaksi kimia lain yang dapat menghasilkan garam adalah:
1.Asam                + Basa                 menghasilkan garam + air
2.Basa                 + Oksida asam    menghasilkan garam + air
3.Asam                + Oksida basa     menghasilkan garam + air
4.Oksida asam    + Oksida basa      Menghasilkan garam
5.Logam              + Asam                menghasilkan garam menghasilkan garam + H2
Indikator, Skala Keasaman dan Kebasaan
Indikator adalah senyawa kompleks yang bisa bereaksi dengan asam dan basa. Indikator digunakan untuk mengidentifikasi apakah suatu zat bersifat asam atau basa. Selain itu, indikator juga digunakan untuk mengetahui titik tingkat kekuatan asam atau basa. Skala keasaman dan kebasaan ditunjukkan oleh besar-kecilnya nilai pH yang skalanya dari 0 sampai dengan 14. Semakin kecil nilai pH maka senyawa tersebut semakin asam. Sebaliknya, semakin besar nilai pH maka senyawa tersebut semakin bersifat basa.
Indikator dapat terbuat dari zat warna alami tanaman atau dibuat secara sintetis di laboratorium. Syarat dapat atau tidaknya suatu zat dijadikan indikator asam-basa adalah bisa terjadi perubahan warna apabila suatu indikator diteteskan pada larutan asam atau bas

Larutan elektrolit dan non elektrolit

A. Apakah Larutan Itu?

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen atau serbasama. Jika Anda melarutkan 2 sendok makan gula putih (pasir) ke dalam segelas air, maka Anda telah mendapatkan larutan gula.

Pada tahun 1884, Svante Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit dalam air terdisosiasi ke dalam partikel-partikel bermuatan listrik positif dan negatif yang disebut ion (ion positif dan ion negatif) Jumlah muatan ion positif akan sama dengan jumlah muatan ion negatif, sehingga muatan ion-ion dalam larutan netral. Ion-ion inilah yang bertugas mengahantarkan arus listrik. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit.
Larutan ini memberikan gejala berupa menyalanya lampu atau timbulnya gelembung gas dalam larutan.
Larutan elektrolit mengandung partikel-partikel yang bermuatan (kation dan anion). Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Michael Faraday, diketahui bahwa jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit akan terjadi proses elektrolisis yang menghasilkan gas. Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi. Contoh, pada laruutan HCl terjadi reaksi elektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen sebagai berikut.
HCl(aq)→ H+(aq) + Cl-(aq)
Reaksi reduksi : 2H+(aq) + 2e- → H2(g)
Reaksi oksidasi : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

Larutan elektrolit terbagi menjadi 2 macam, yaitu elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah

Pada larutan elektrolit kuat, seluruh molekulnya terurai menjadi ion-ion (terionisasi sempurna). Karena banyak ion yang dapat menghantarkan arus listrik, maka daya hantarnya kuat. pada persamaan reaksi, ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.

Contoh :
NaCl(s) → Na+ (aq) + Cl- (aq)

Contoh larutan elektrolit kuat :
Asam, contohnya asam sulfat (H2SO4), asam nitrat (HNO3), asam klorida (HCl)
Basa, contohnya natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), barium hidroksida (Ba(OH)2)
Garam, hampir semua senyawa kecuali garam merkuri
Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya. Hal ini disebabkan tidak semua terurai menjadi ion-ion (ionisasi tidak sempurna) sehingga dalam larutan hanya ada sedikit ion-ion yang dapat menghantarkan arus listrik. Dalam persamaan reaksi, ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik).

Contoh :
CH3COOH(aq) ↔ CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Contoh senyawa yang termasuk elektrolit lemah :

CH3COOH, HCOOH, HF, H2CO3, dan NH4OH
Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar)

Sedangkan larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dan tidak menimbulkan gelembung gas. Pada larutan non elektrolit, molekul-molekulnya tidak terionisasi dalam larutan, sehingga tidak ada ion yang bermuatanyang dapat menghantarkan arus listrik.

Contoh : larutan gula, urea

B. Perbedaan Larutan Berdasarkan 
     Daya Hantar Listrik

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Sedangkan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah sesuai skema penggolongan berikut.

Bagaimanakah Anda dapat dengan mudah mengelompokkan larutan ke dalam elektrolit kuat, elektrolit lemah ataupun non elektrolit?

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

Elektrolit Kuat

- terionisasi sempurna

- menghantarkan arus listrik

- lampu menyala terang

- terdapat gelembung gas

Larutan elektrolit kuat dapat berupa :

Asam Kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HClO4

Basa Kuat : NaOH, KOH, Ca(OH)2

Garam : NaCl, K2SO4, CaCl2

Garam adalah senyawa yang terbentuk dari sisa asam dan basa dengan reaksi sebagai berikut :

Asam + Basa ---> Garam + H2O misal,

2HCl + Ca(OH)2 ---> CaCl2 + 2H2O

dari reaksi di atas terlihat garam tersusun dari gabungan Cl^- sebagai ion negatif (anion) dan Ca²⁺ sebagai ion positif (kation), contoh ion2 lain yang dapat membentuk garam yakni :

Kation : Na⁺, L⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, NH4⁺
Anion : Cl^-, Br^-, I^-, SO4^2-, NO3^-, ClO4^-, HSO^-, CO3^2-, HCO3^2-

sebagai contoh garam yang dapat terbentuk dari gabungan kation dan anion di atas antaralain :

Penggabungan ion2 di atas berdarkan prinsip KPK yang kita pelajari sewaktu di SD....sebagai contoh muatan Mg adalah +2 sedangkan Br adalah -1 agar seimbang Mg cukup sebuah sedangkan Br nya dua buah sehingga menjadi MgBr2. Saat terurai Br tidak menjadi Br2 namun kembali ke bentuk semula Br sebanyak dua buah.

Elektrolit Lemah

- terionisasi sebagian

- menghantarkan arus listrik

- lampu menyala redup

- terdapat gelembung gas

Daya hantarnya buruk dan memiliki derajat ionisasi (kemampuan mengurai menjadi ion2nya) kecil. Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya reaksi berjadal dua arah...di satu sisi terjadi peruraian dan di sisi lain terbentuk kembali ke bentuk senyawa mula2.

Contoh larutan elektrolit lemah adalah semua asam lemah dan basa lemah.....asam adalah yang menghasilkan/melepas H⁺ dan basa yang menghasilkan OH^- atau menangkap H⁺

misalnya :

 

kekuatan elektrolit lemah ditentukan oleh derajad dissosiasinya.....yang dirumuskan :

maka berdasarkan rumus di atas untuk mendapatkan jumlah zat mengion dilakukan dengan cara mengalikan jumlah sat mula2 dengan derajat dissosiasinya....semakin besar harga derajat dissosiasinya maka semakin banyak konsentrasi larutan yang terurai menjadi ion2ya (mengion)

Non Elektrolit

- tidak terionisasi

- tidak menghantarkan arus listrik

- lampu tidak menyala

Contoh :

C6H12O6 (amilum/karbohidrat), C12H22O11, CO(NH2)2 (Urea) dan C2H5OH (Alkohol/etanol), dll

Penyebab Larutan Elektrolit dapat Menghantarkan Listrik

Sebagai contoh larutan elektrolit adalah HCl....Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation (H+) dan anion (Cl-). Terjadinya hantaran listrik pada larutan HCl disebabkan ion H⁺ menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gas Hidrogen (H2). Sedangkan ion-ion Cl^- melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin (Cl2).

Perhatikan gambar berikut.

Hubungan Elektrolit dengan Jenis Ikatan Kimia

Jika diperhatikan lebih teliti dari jenis ikatannya, larutan elektrolit ada yang berasal dari ikatan ionik dan ada juga yang berasal dari ikatan kovalen polar....Sebagai contoh larutan NaCl dan NaOH berasal dari senyawa ion, sedangkan HCl, CH3COOH, NH4Cl berasal dari senyawa kovalen (tentang jenis2 akan saya bahas dalam artikel tersendiri)

Daya Hantar Listrik Senyawa Ion :

Dapatkah Anda membedakan daya hantar listrik untuk garam pada saat kristal, lelehan dan larutan?

NaCl adalah senyawa ion, jika dalam keadaan kristal sudah sebagai ion-ion, tetapi ion-ion itu terikat satu sama lain dengan rapat dan kuat, sehingga tidak bebas bergerak. Jadi dalam keadaan kristal (padatan) senyawa ion tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi jika garam yang berikatan ion tersebut dalam keadaan lelehan atau larutan, maka ion-ionnya akan bergerak bebas, sehingga dapat menghantarkan listrik.

Pada saat senyawa NaCl dilarutkan dalam air, ion-ion yang tersusun rapat dan terikat akan tertarik oleh molekul-molekul air dan air akan menyusup di sela-sela butir-butir ion tersebut (proses hidasi) yang akhirnya akan terlepas satu sama lain dan bergerak bebas dalam larutan.

NaCl (s) + air  ---> Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Daya Hantar Listrik Senyawa Kovalen

Senyawa kovalen terbagi menjadi senyawa kovalen non polar misalnya : F2, Cl2, Br2, I2, CH4 dan kovalen polar misalnya : HCl, HBr, HI, NH3. Dari hasil percobaan, hanya senyawa yang berikatan kovalen polarlah yang dapat menghantarkan arus listrik. 

Bagaimanakah hal ini dapat dijelaskan?

Kalau kita perhatikan, bahwa HCl merupakan senyawa kovalen di atom bersifat polar, pasangan elektron ikatan tertarik ke atom Cl yang lebih elektro negatif dibanding dengan atom H. Sehingga pada HCl, atom H lebih positif dan atom Cl lebih negatif.

Struktur lewis:

Jadi walaupun molekul HCl bukan senyawa ion, jika dilarutkan ke dalam air maka larutannya dapat menghantarkan arus listrik karena menghasilkan ion-ion yang bergerak bebas. Jadi ikatan kovalen polar di dalam air mampu terurai menjadi ion2 penyusunnya.

Apakah HCl dalam keadaan murni dapat menghantarkan arus listrik? 

Karena HCl dalam keadaan murni berupa molekul-molekul tidak mengandung ion-ion, maka cairan HCl murni tidak dapat menghantarkan arus listrik. namun dalam kenyataannya karena HCl berbentuk cair tidak ada HCl yang benar2 murni 100% sehingga HCl dan ikatan kovalen lainnya yang berbentuk cair bukannya tidak dapat menghantarkan listrik namun sukar dalam menghantarkan listrik.

Untuk dapat membedakan larutan elektrolit ionik dan kovalen perhatikanlah contoh2 di bawah ini :

 

Cara Menentukan Kekuatan Larutan Elektrolit

kekuatan larutan elektroit ditentukan oleh beberapa faktor :

• Jenis larutan elektrolit, tentu saja elektrolit kuat dalam konsentrasi yang sama atau hampir sama mempunyai kekuatan jauh lebih besar jika dibanding larutan nonelektrolit. Sebab dalam larutan non elektrolit lemah hanya sebagian kecil larutan yang terurai menjadi ion2nya (misal dengan derajat dissosiasi = 0,00001 berarti yang terurai hanya  0,001% dari total konsentrasinya) sedangkan larutan elektrolit kuat hampir semuanya terurai (100% dari konsentrasi terurai)
•  Kadar/Konsentrasinya, bila sama jenisnya (sama2 elektrolit lemah atau sama2 elektrolit kuat) kekuatan larutan elektrolit ditentukan oleh konsentrasinya...semakin besar konsentrasi maka semakin besar kekuatannya. karena semakin banyak yang mengion.
• Jumlah ion yang terbentuk per molekul, konsentrasi larutan bukan satu2nya faktor yang mempengaruhi kekuatan larutan elektrolit....jumlah ion yang terbentuk per molekul pun juga punya pengaruh. sebagai contoh coba kalian perhatikan reaksi penguraian KCl dan CaCl2 pada contoh penguraian sebelumnya....dalam reaksi tersebut tiap satu molekul KCl menghasilkan 2 ion yaitu  satu ion K⁺ dan satu ion Cl^- sedangkan dalam reaksi penguraian CaCl2 menghasilkan satu ion Ca⁺ dan dua ion Cl^-....sehingga total Kcl menghasilkan 2 ion dan CaCl menghasilkan 3 ion.

misalnya :

Bandingkan kekuatan 0,3 K KCl dengan  0,2 M CaCl...?

Jawab :

Karena keduanya merupakan elektrolit kuat maka konsentrasi dan jumlahion per molekol lah yang menentukan...

Konsentrasi Ion pada KCl = 0,3 M.2 ion = 0,6 M

Konsentrasi Ion CaCl2 = 0,2 M.3 ion = 0,6 M

berarti kekuatan elektrolit kedua laratan tersebut sama....

Stoikiometri

a. Tahap awal stoikiometri
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.
Salah satu contoh melibatkan teori flogiston. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis, pembakaran adalah pelepasan zat dapat etrbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar. Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun, perubahan massa logam ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta. Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston bermassa negatif.
Filsuf dari Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan pandangan saat ini, hipotesis dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului zamannya.
Di akhir abad 18, kimiawan Jerman Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) menemukan konsep ekuivalen (dalam istilah kimia modern ekuivalen kimia) dengan pengamatan teliti reaksi asam/basa, yakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam reaksi netralisasi. Ekuivalen Richter, atau yang sekarang disebut ekuivalen kimia, mengindikasikan sejumlah tertentu materi dalam reaksi. Satu ekuivalen dalam netralisasi berkaitan dengan hubungan antara sejumlah asam dan sejumlah basa untuk mentralkannya. Pengetahuan yang tepat tentang ekuivalen sangat penting untuk menghasilkan sabun dan serbuk mesiu yang baik. Jadi, pengetahuan seperti ini sangat penting secara praktis.
Pada saat yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.
b. Massa atom relatif dan massa atom
Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jakob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon digunakan. Dalam metoda ini, massa karbon ¹²C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Soal Latihan 1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan menggunakan satu tempat desimal.
Jawab.
Massa atom hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0
Massa atom hampir semua unsur sangat dekat dengan bilangan bulat, yakni kelipatan bulat massa atom hidrogen. Hal ini merupakan kosekuensi alami fakta bahwa massa atom hidrogen sama dengan massa proton, yang selanjutnya hampir sama dengan massa neutron, dan massa elektron sangat kecil hingga dapat diabaikan. Namun, sebagian besar unsur yang ada secara alami adalah campuran beberapa isotop, dan massa atom bergantung pada distribusi isotop. Misalnya, massa atom hidrogen dan oksigen adalah 1,00704 dan 15,9994. Massa atom oksigen sangat dekat dengan nilai 16 agak sedikit lebih kecil.
Contoh Soal 1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan distribsui isotop berikut: ²⁴Mg: 78,70%; ²⁵Mg: 10,13%, ²⁶Mg: 11,17%.
Jawab:
0,7870 x 24 + 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))
Massa atom Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).
Perbedaan kecil dari massa atom yang ditemukan di tabel periodik (24.305) hasil dari perbedaan cara dalam membulatkan angkanya.
Massa molekul dan massa rumus
Setiap senyawa didefinisikan oelh rumus kimia yang mengindikasikan jenis dan jumlah atom yang menyususn senyawa tersebut. Massa rumus (atau massa rumus kimia) didefinisikan sebagai jumlah massa atom berdasarkan jenis dan jumlah atom yang terdefinisi dalam rumus kimianya. Rumus kimia molekul disebut rumus molekul, dan massa rumus kimianya disebut dengan massa molekul.5 Misalkan, rumus molekul karbon dioksida adalah CO₂, dan massa molekularnya adalah 12 +(2x 6) = 44. Seperti pada massa atom, baik massa rumus dan massa molekul tidak harus bilangan bulat. Misalnya, massa molekul hidrogen khlorida HCl adalah 36,5. Bahkan bila jenis dan jumlah atom yang menyusun molekul identik, dua molekul mungkin memiliki massa molekular yang berbeda bila ada isostop berbeda yang terlibat.
Tidak mungkin mendefinisikan molekul untuk senyawa seperti natrium khlorida. Massa rumus untuk NaCl digunakan sebagai ganti massa molekular.
Contoh Soal 1.3 Massa molekular mokelul yang mengandung isotop.
Hitung massa molekular air H₂O dan air berat D₂O (²H₂O) dalam bilangan bulat.
Jawab
Massa molekular H₂O = 1 x 2 + 16 = 18, massa molekular D₂O = (2 x 2) + 16 = 20
Perbedaan massa molekular H₂O dan D₂O sangat substansial, dan perbedaan ini sifat fisika dan kimia anatara kedua jenis senyawa ini tidak dapat diabaikan. H₂O lebih mudah dielektrolisis daripada D₂O. Jadi, sisa air setelah elektrolisis cenderung mengandung lebih banyak D₂O daripada dalam air alami.
d. Kuantitas materi dan mol
Metoda kuantitatif yang paling cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi yang sedang dibahas. Namun, untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat sangat sukar. Alih-alih menghitung jumlah partikel secara langsung jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel. Kemudian, bagaimana sejumlah tertentu bilangan dipilih? Untuk
menyingkat cerita, jumlah partikel dalam 22,4 L gas pada STP (0℃, 1atm) dipilih sebagai jumlah standar. Bilangan ini disebut dengan bilangan Avogadro. Nama bilangan Loschmidt juga diusulkan untuk menghormati kimiawan Austria Joseph Loschmidt (1821-1895) yang pertama kali dengan percobaan (1865).
Sejak 1962, menurut SI (Systeme Internationale) diputuskan bahwam dalam dunia kimia, mol digunakan sebagai satuan jumlah materi. Bilangan Avogadro didefinisikan jumlah atom karbon dalam 12 g ¹²₆C dan dinamakan ulang konstanta Avogadro.
Ada beberapa definisi “mol”:
(i) Jumlah materi yang mengandung sejumlah partikel yang terkandung dalam 12 g ¹²C. (ii) satu mol materi yang mengandung sejumlah konstanta Avogadro partikel.
(iii) Sejumlah materi yang mengandung 6,02 x 10²³ partikel dalam satu mol.
e. Satuan massa atom (sma)
Karena standar massa atom dalam sistem Dalton adalah massa hidrogen, standar massa dalam SI tepat 1/12 massa ¹²C. Nilai ini disebut dengan satuan massa atom (sma) dan sama dengan 1,6605402 x 10^–27 kg dan D (Dalton) digunakan sebagai simbolnya. Massa atom didefinisikan sebagai rasio rata-rata sma unsur dengan distribusi isotop alaminya dengan 1/12 sma ¹²C.

Latihan
1.1 Isotop. Karbon alami adalah campuran dua isotop, 98,90(3)% ¹²C dan 1,10(3)% ¹³C. Hitung massa atom karbon.
1.1 Jawab. Massa atom karbon = 12 x 0,9890 + 13 x 0,0110 = 12,01(1)
1.2 Konstanta Avogadro. Intan adalah karbon murni. Hitung jumlah atom karbon dalam 1 karat (0,2 g) intan.
1.2 Jawab. Jumlah atom karbon = [0,2 (g)/12,01 (g mol^-1)] x 6,022 x 10²³(mol^-1) = 1,00 x 10²²
1.3 Hukum perbandingan berganda. Komposisi tiga oksida nitrogen A, B dan C diuji. Tunjukkan bahwa hasilnya konsisten dengan hukum perbandingan berganda: massa nitrogen yang bereaksi dengan 1 g oksigen dalam tiap oksida: Oksida A: 1,750 g, oksida B: 0,8750 g, oksida C: 0,4375 g.
1.3 Jawab. Bila hukum perbandingan berganda berlaku, rasio massa nitrogen yang terikat pada 1 g oksigen harus merupakan bilangan bulat.

Hasilnya cocok dengan hukum perbandingan berganda.
1.4 Massa atom. Tembaga yang ada di alam dianalisis dengan spektrometer massa. Hasilnya: ⁶³Cu 69,09%， ⁶⁵Cu 30,91%. Hitung massa atom Cu. Massa ⁶³Cu dan ⁶⁵Cu adalah 62,93 dan 64,93 sma.
1.4 Jawab: Massa atom Cu=62,93x (69,09/100) + 64,93x (30,91/100) = 63,55 (sma)
1.5 Mol. Bila kumbang menyengat korbannya, kumbang akan menyalurkan sekitar 1 mg (1x 10^-6 g) isopentil asetat C₇H₁₄O₂. Senyawa ini adalah komponen fragrant pisang, dan berperan sebagai materi pentransfer informasi untuk memanggil kumbang lain. Berapa banyak molekul dalam 1 mg isopentil asetat?
1.5 Jawab. Massa molekular isopentil asetat adalah M = 7 x 12,01 + 14 x 1,008 + 2 x 16,00 = 130.18 (g mol^-1). Jumlah mol: 1,0 x 10^-6(g)/130,18(g mol^-1) = 7,68 x 10^-9(mol) Jumlah molekul 1 mg isopentil asetat: 7,68 x 10^-9(mol) x 6,022 x 10²³ (mol^-1) = 4,6 x10¹⁵
1.6 Massa molekul hidrogen. Massa atom hidrogen adalah 1,008. Hitung massa molekul hidrogen.
1.6 Jawab. Massa molar hidrogen adalah 2,016 x 10^-3 kg mol^-1. Massa satu molekul hidrogen = [2,016 x 10^-3 (kg mol^-1)]/[6,022 x 10²³(mol^-1) = 3,35 x 10^-27(kg).

Hukum-Hukum Dasar Ilmu Kimia

Kata Kunci: hukum avogadro, hukum boyle, hukum boyle-gay lussac, hukum dalton, hukum gay-lussac, hukum lavoisier, hukum proust

Ditulis oleh Redaksi chem-is-try.org pada 01-04-2004

STOIKIOMETRI adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan kuantitatif dari komposisi zat-zat kimia dan reaksi-reaksinya.

1. HUKUM KEKEKALAN MASSA = HUKUM LAVOISIER

“Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap”.
Contoh:
hidrogen + oksigen → hidrogen oksida
(4g)            (32g)                  (36g)

2. HUKUM PERBANDINGAN TETAP = HUKUM PROUST

“Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawa adalah tetap”
Contoh:
a. Pada senyawa NH₃ : massa N : massa H
= 1 Ar . N : 3 Ar . H
= 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3
b. Pada senyawa SO₃ : massa S : massa 0
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3
Keuntungan dari hukum Proust:
bila diketahui massa suatu senyawa atau massa salah satu unsur yang membentuk senyawa tersebut make massa unsur lainnya dapat diketahui.
Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO₃ ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO₃) x massa CaCO₃
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
massa C
Kadar C = massa C / massa CaCO₃ x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%

3. HUKUM PERBANDINGAN BERGANDA = HUKUM DALTON

“Bila dua buah unsur dapat membentuk dua atau lebih senyawa untuk massa salah satu unsur yang sama banyaknya maka perbandingan massa unsur kedua akan berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana”.
Contoh:
Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk,
NO dimana massa N : 0 = 14 : 16 = 7 : 8
NO2 dimana massa N : 0 = 14 : 32 = 7 : 16
Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandingan massa Oksigen pada senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2

4. HUKUM-HUKUM GAS

Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV = nRT
dimana:
P = tekanan gas (atmosfir)
V = volume gas (liter)
n = mol gas
R = tetapan gas universal = 0.082 lt.atm/mol Kelvin
T = suhu mutlak (Kelvin)
Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi-kondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:

A. HUKUM BOYLE

Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan
n₁ = n₂ dan T₁ = T₂ ; sehingga diperoleh : P₁ V₁ = P₂ V₂
Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O₂ dengan volume 10 liter jika pada temperatur tersebut 0.5 mol NH₃ mempunyai volume 5 liter den tekanan 2 atmosfir ?
Jawab:
P₁ V₁ = P₂ V₂
2.5 = P2 . 10 /  P2 = 1 atmosfir

B. HUKUM GAY-LUSSAC

“Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat den sederhana”.
Jadi untuk: P₁ = P₂ dan T₁ = T₂ berlaku : V₁ / V₂ = n₁ / n₂
Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N₂ ) jika pada kondisi tersebut 1 liter gas hidrogen (H₂ ) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14
Jawab:
V₁/V₂ = n₁/n₂
10/1 = (x/28) / (0.1/2)
x = 14 gram
Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.

C. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu dan diturunkan dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:
P₁. V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂

D. HUKUM AVOGADRO

“Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya 22.4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas.
Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH₃) pada suhu 27o C dan tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab:
85 g amoniak = 17 mol = 0.5 mol
Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter
Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:
P₁ . V₁ / T₁ = P₂ 2 . V₂ / T₂
1 x 112.1 / 273 = 1 x V₂ / (273 + 27)
V₂ = 12.31 liter

UNSUR, SENYAWA dan CAMPURAN

A. UNSUR

Unsur adalah Suatu zat tunggal yang secara kimia tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana.
Jumlah unsur yang telah dikenal sampai saat ini : 117 unsur yang terdiri dari 92 unsur yang ditemukan di alam dan 25 unsur buatan

Berdasarkan sifatnya, unsur dibagi menjadi 2 yaitu :

1. unsur logam : ciri - cirinya --> mengkilap, dapat direntang menjadi kawat atau ditempa menjadi lempengan, bersifat konduktor, pada suhu kamar berwujud padat, kecuali raksa, sesium, fransium, galium yang berwujud cair. Contoh unsur logam : litium, magnesium, besi, tembaga, emas, perak, tembaga, besi
2. Unsur Non Logam : Ciri - cirinya --> pada suhu kamar berwujud padat atau cair, umumnya berwujud gas, bersifat isolator kecuali seperti karbon bersifat konduktor, umumnya tidak mengkilap, tidak dapat ditempa. Contoh unsur non logam : belerang, oksigen, nitrogen, fosforus, karbon

B. Lambang Unsur
Untuk membedakan antara unsur yang satu dengan unsur lainnya, setiap unsur diberi nama sendiri - sendiri yang berbeda. setiap unsur ada nama dan lambang unsur yang diciptakan oleh Jons Jacob Berzelius.
Contoh :

1. perak --> argentum --> lambang Ag
2. Emas --> Aurum --> lambang Au
3. Tembaga --> Cuprum --> lambang Cu
4. Klorin --> chlorium --> lambang Cl

C. Senyawa
Senyawa adalah zat tunggal yang secara kimia dapat diuraikan lagi menjadi zat - zat yang lebih sederhana.
Ciri - ciri Senyawa :

1. Merupakan zat tunggal
2. terbentuk dari dua unsur atau lebih yang berbeda jensi dengan perbandingan tertentu dan tetap
3. sifat senyawa berbeda dengan sifat - sifat unsur penyusunnya
4. senyawa dapat diuraikan menjadi unsur - unsurnya dengan cara kimia

Contoh : Senyawa Air --> terbentuk dari unsur hidrogen dan oksigen (keduanya berbentuk gas) akan tetapi sifat gabungan berbeda menjadi zat cair.
D. CAMPURAN
Campuran adalah gabungan dua zat atau lebih dengan perbandingan yang tidak tentu dan tidak tetap, sifat - sifat zat asal masih tetap tampak dan dapat dipisahkan secara fisis. Contoh : udara, tanah, air sungai
Campuran dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
a. Campuran homogen : terlarut sempurna --> air garam, air gula, sirop
b. Campuran heterogen : tidak terlarut sempurna --> air + pasir
Pemisahan Campuran :

• Penyaringan (filtrasi)
• Penyulingan (destilasi)
• kromatografi : pemisahan yang didasarkan pada perbedaan daya serap dari penyerap terhadap zat - zat yang akan dipisahkan
• kristalisasi

E. Partikel - partikel Materi :

1. ATOM --> partikel terkecil yang menysun suatu unsur
2. MOLEKUL --> gabungan dari dua atau lebih atom.

• Molekul Unsur : gabungan dua atom atau lebih dari unsur yang sama

• Molekul Senyawa : gabungan dua atom atua lebih dari unsur yang berbeda

F. Rumus Kimia
Rumus kimia menggambarkan jumlah dan jenis atom yang menyusun suatu molekul, baik molekul unsur maupun molekul senyawa. Rumus kimia dituliskan dengan menggunakan lambang unsur dan bilangan yang menyatakan jumlah atom masing - masing unsur yang membentuk molekul. Bilangan ini disebut angka indeks.
Contoh :

• Molekul hidrogen tersusun dari 2 atom unsur hidrogen, maka rumus kimianya H2. Huruf H merupakan lambang unsur hidrogen, sedangkan angka 2 merupakan angka indeks
• Molekul Air tersusun dari 2 atom unsur hidrogen dan 1 atom unsur oksigen, maka rumus kimianya H2O

Catatan : angka indeks 1 tidak perlu dituliskan
Cara menghitung jumlah atom dalam rumus kimia :

1. Jumlah atom dalam 5 molekul unsur belerang S8 adalah S = 5 x 8 = 40 atom
2. Jumlah atom masing - masing unsur dalam 3 molekul senyawa metana CH4 adalah :

CH4 : atom karbon, C = 3 x 1 = 3 atom
atom hodrogen, H = 3 x 4 = 12 atom
Latihan :

1. Tuliskan rumus molekul senyawa amonia yang terdiri dari 1 atom unsur nitrogen dan 3 atom unsur hidrogen!
2. TUliskan jumlah atom masing - masing unsur yang terdapat pada molekul senyawa di bawah ini :

• 3 molekul SO2
• 2 molekul CHCl3
• 4 molekul C12H22O11

G. Tata Nama Senyawa :
Tata cara penamaan senyawa dibagi menjadi dua, yaitu :

1. senyawa non logam - non logam --> diberi akhiran -ida
2. senyawa logam - non logam --> selalu ditulis pertama unsur logam baru non logam dan diberi akhiran - ida

Contoh :
HCl --> hidrogen klorida
HF --> hidrogen fluorida
1 = mono
2 = di
3 = tri
4 = tetra
5 = penta
6 = heksa
7 = hepta
8 = okta
9 = nona
10 = deka
N2O2 = dinitrogen dioksida
N2O4 = dinitrogen tetraoksida
PCl5 = fosforus pentaklorida
Latihan :

1. Tuliskan nama senyawa - senyawa berikut :

• Cl2O5
• SiCl4
• SCl6
• ClF3

2. Tuliskan rumus senyawa berikut :

• Karbon tetraklorida
• karbon disulfida
• diklorin heptaoksida
• difosforus trioksida

Dasar-Dasar Ilmu Kimia dan Reaksi Kimia (1)

DASAR-DASAR ILMU KIMIA

Pengantar dan Pengertian-pengertian

Pengantar
Untuk menumbuhkan rasa ingin tahu mempelajari pokok bahasan pertama ini maka di bawah ini ada beberapa pertanyaan yang dapat anda jawab sendiri. Apakah atom menurut Dalton dari unsur yang berbeda adalah berbeda? Apa simbol unsur pembentuk molekul air? Apa rumus molekul air? Bagaimana menjelaskan bahwa rumus molekul air itu adalah H2O dan bukan H3O? Apa rumus molekul silikat, karbohidrat, lemak, protein, vitamin A dan DNA? Apa rumus molekul zat yang digunakan sebagai kontras pada pembuatan foto Rontgen (aplikasi pada program Studi Lintas Jalur Fisika Medik)? Apa rumus molekul zat-zat beracun di lingkungan air/udara (aplikasi pada program studi Teknik Lingkungan)? Apa rumus molekul pembentuk semen dan penstabil tanah sepeti Bio-CAT (aplikasi pada Program Studi Teknik Sipil)? Apa perbedaan sifat molekul CO dan CO2 dan bagaimana menjelaskannya (aplikasi pada Program Studi Kimia FMIPA)? Dll.
Selain menumbuhkan rasa ingin tahu, pertanyaan ini menekankan kembali TIK pokok bahasan I yaitu memberi kemampuan untuk menjelaskan keberadaan suatu atom atau molekul dengan menerapkan hukum-hukum dasar ilmu kimia.
Beberapa pertanyaan di atas adalah pertanyaan-pertanyaan yang sangat mendasar dan substantif. Timbul lagi pertanyaan, apakah kemampuan anda menjawab pertanyaan mendasar di atas dapat membantu menjawab pertanyaan terapan dan sederhana berikut: “Apakah ada manfaatnya untuk menunjang kebutuhan hidup sehari-hari? Jawabannya tentu adalah “Ya”, meskipun jawaban pertayaan-pertanyaan di atas menurut saya memang tidak berkaitan secara langsung. Misalnya bila kita telah mengetahui perbedaan sifat CO dan CO2 tentu kita tidak langsung sejahtera. Tetapi bila hal ini dijabarkan lagi misalnya bahwa gas CO lebih mudah diikat haemoglogin (Hb) dari pada gas O2 sedangkan tubuh membutuhkan O2 untuk pembakaran menghasilkan energi dalam tubuh maka kita dapat menyarankan pada masyarakat agar menghindarkan diri dari gas CO karena bila menghirup gas CO dapat menyebabkan keracunan. Hal ini tentu membuat anggota masyarakat tersebut tidak sehat.
Saya berkeyakinan bahwa kemampuan pada aspek mendasar atau tinjauan teoritik akan menjadi dasar yang kuat dalam pengembangan teknologi 1) yang akan bermuara pada peningkatan kesejahteraan masyarakat. Hal inilah yang menjadi pendorong kepada saya bahwa pada setiap awal kuliah seperti ini saya selalu mengawali dengan penjelasan pengertian “ilmu kimia” dalam wawasan ke-MIPA-an. Penjelasan ini sangat diperlukan untuk meningkatkan apresiasi terhadap ke-MIPA-an yang sebenarnya sudah kita yakini sebagai penopang kemajuan IPTEK, namun karena institusi MIPA belum menampakkan perannya maka saudara tidak begitu tertarik meskipun menurut saya bahwa wawasan ke-MIPA-an bukan hanya milik sarjana sains kimia tetapi juga sarjana lain seperti sarjana sains fisika, sains fisika medik, sarjana teknik sipil maupun teknik lingkungan, dll.
Baiklah kita lanjutkan dengan pertanyaan: Apakah Ilmu Kimia? Ilmu Kimia adalah salah satu bidang ilmu dalam wawasan ke-MIPA-an (Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam). Berarti jelas ilmu kimia berkenaan dengan ilmu tentang alam. Dengan demikian dapat dipastikan bahwa setiap orang pasti tahu jawabannya meskipun belum pernah mendapatkan matapelajaran atau matakuliah ilmu kimia. Jawabannya 2) adalah ilmu tentang zat kimia (“chemicals”).
Pertanyaan berikutnya adalah: Apakah itu zat kimia ? Apa bedanya dengan yang bukan zat kimia? Jawaban yang sangat sederhana yaitu zat penyusun dari segala sesuatu yang dapat kita sentuh, pegang, lihat, cium, dst. Tubuh anda, segala sesuatu di sekitar anda seperti buku dan udara yang saudara hirup adalah tersusun dari zat kimia.
Pembentukan zat kimia dapat dikelompokkan atas dua cara yaitu zat yang terjadi secara alamiah dan zat hasil buatan manusia, tabel-1.
Tabel-1: Penggolongan zat kimia berdasarkan proses pembentukannya
Kelompok A (terdapat/terjadi secara alamiah, atau dihasilkan oleh mahluk hidup). Contoh: Batu dan pasir; besi, emas, perak dan tembaga; kapas dan wool, gula dan garam.
Kelompok B (buatan manusia). Contoh: Nilon, plastik poliester, obat-obatan.
Seiring dengan kemajuan sains dan teknologi, saat ini jumlah zat buatan manusia atau sintetik terus meningkat baik yang digunakan dalam bidang industri, kesehatan maupun lingkungan rumah kita sendiri. Sangat sulit dibayangkan seperti apa kehidupan kita tanpa zat-zat tersebut, tabel-2.
Tabel-2 :
Jenis-jenis bagian rumah dan barang yang ada di dalam rumah
No. Nama bagian rumah/barang (A) atau Jenis zat kimia/tersusun dari zat kimia (B)
1. Lantai (A): Batu, pasir, semen, keramik, kayu (B)
2. Dinding (B): Batu bata, pasir, kayu, polimer, cat (B)
3. Pintu (A): Kayu, besi, aluminium (B)
4. Jendela (A): Kayu, pasir, karet (B)
5. Atap (A): Kayu, genteng, seng, karet (B)
6. Perlengkapan dapur (A): Kayu, karet, polimer, aluminium (B)
7. Perlengkapan lain yaitu lemari, meja, kursi, tempat tidur, TV, radio, telepon, komputer, buku, baju, kompor masak, makanan, dll (A): Kayu, polimer, kapas, karet, aluminium, LPG, minyak, beras, ikan, saruran, garam, air (B)
Selain manfaatnya yang sangat besar, zat kimia dapat juga menyebabkan masalah pada kehidupan kita. Sering kita dengar bahwa pada bahan makanan terdapat zat-zat beracun yang dapat menyebabkan kanker, bumi semakin panas karena kerusakan ozon dan peningkatan karbon dioksida di atmosfer, dll. Oleh karena itu, tantangan yang dihadapi saat ini adalah pengembangan metode pengendalian dan manajemen limbah produksi dan limbah pengunaan material-material baru.
Pada suatu kunjungan kegiatan KKN (Kuliah Kerja Nyata) oleh pimpinan Universitas di daerah Kendal persisnya di Kecamatan Kaliwungu terdapat sengketa antara pemilik Pabrik Kayu Lapis dengan Petani Tambak Udang. Permasalahannya adalah bahwa limbah pabrik kertas telah menyebabkan kematian udang pada tambak. Salah satu hasil analisa menunjukkan bahwa pada air terdapat senyawa fenol yang bersifat racun. Permasalahan lain di wilayah semarang adalah pencemaran oleh limbah tahu dan pencemaran udara.
Kalau begitu, apakah ilmu kimia hanya sekedar menyetahui jenis bahan kimia? Jawabannya tentu “Tidak.” Ilmu kimia adalah sains. Apakah maksudnya bahwa kimia adalah sains? Jawabannya adalah bahwa filosopi pendekatan mempelajari alam atau zat kimia dan segala yang berkaitan dengannya adalah dengan metode saintifik. Apa yang dimakdud dengan metode saintifik? Bahwa pendekatan pemecahan masalah zat kimia adalah dengan mengikuti langkah-langkah logis. Selain pengertian di atas, pada metode saintifik pemecahan masalah zat kimia adalah penelitian dengan pendekatan sistematik.
Jadi sains kimia adalah berkenaan dengan hal-hal yang berhubungan dengan zat-zat kimia 2): (1) Tersusun dari apakah zat kimia itu?, (2) Bagaimana komposisi mempengaruhi sifat-sifat zat kimia? Sehingga sains kimia dapat didefinisikan dengan studi materi penyusun alam dan perubahan yang dialaminya 3). Pendekatan penyelesaian masalah pada sains terdiri dari dua tahap :
1. Tahap I: Observasi
Pada tahap ini dilakukan bebagai percobaan di laboratorium dimana kondisi alam dapat diatur sehingga percobaan dapat diulang, “reproducible”. Kumpulan informasi yang diperoleh dari hasil percobaan disebut data yang dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu observasi kualitatif (observasi umum tentang sistem) dan observasi kuantitatif (terdiri dari bilangan-bilangan yang diperoleh dari berbagai pengukuran sistem). “Pernyataan ringkas atau singkat dari kecenderungan dan generalisasi fakta-fakta hasil percobaan” 2), atau “Pernyataan singkat secara verbal atau matematik hubungan antara fenomena yang selalu sama pada kondisi sama 3)” disebut hukum.
2. Tahap II: Hipotesa
Hukum tidak menjelaskan mengapa atau “Why” alam mempunyai perilaku tertentu. Saintis tidak puas hanya dengan pernyatan-pernyataan fakta secara sederhana dan selalu berusaha mencari penjelasan observasinya. Tahap berikut metode saintifik setelah observasi adalah hipotesa yaitu penjelasan tentatif terhadap satu set observasi suatu masalah yang dapat diuji lagi dengan percobaan-percobaan. Jika hipotesa tidak terbantah dengan percobaan-percobaan ulangan maka akan berkembang menjadi teori. Jadi teori adalah penjelasan perilaku alam yang telah diuji. Atau teori adalah suatu penyatuan prinsip yang menjelaskan sekumpulan fakta dimana hukum-hukumnya didasarkan pada fakta tersebut. Teori menjadi pedoman untuk percobaan baru dan selalu tetap diuji. Jika teori terbukti tidak benar dengan percobaan baru maka harus dibuang atau dimodifikasi hingga konsisten dengan observasi percobaan. Jadi sains berkembang dengan saling mempengaruhi antara teori dan eksperimen.
Gambar-1: Proses siklik metode saintifik
Gambar (in progress)
[Keterangan: percobaan menghasilkan hukum yang dijelaskan dengan teori, teori mendorong percobaan baru yang akan menghasilkan hukum dan teori baru, dst.]
Setelah mengerti pendekatan pemecahan masalah dengan metode saintifik maka akan dibahas secara khusus bagaimana cara mempelajari ilmu kimia. Ilmu kimia adalah “sains eksperimental.”
Kebanyakan ahli kimia bekerja di laboratorium [real atau virtual]. Ilmu kimia dapat dipandang terdiri atas tiga tingkatan kegiatan yaitu:
1. Tingkatan observasi:
Pada tingkat ini, ahli kimia mengobservasi apa sebenarnya yang terjadi dalam suatu percobaan, apakah kenaikan temperatur, perubahan warna, pengeluaran gas, dst.
2. Tingkatan representasi:
Ahli kimia mencatat dan menggambarkan hasil percobaan dalam bahasa saintifik menggunakan singkatan simbol dan persamaan. Hal ini akan membantu penyederhanaan deskripsi dan menetapkannya sebagai cara berkomunikasi antar ahli kimia.
3. Tingkatan interpretasi:
Ahli kimia mencoba menjelaskan fenomena yang telah dia observasi.
Gambar-2: Tiga tingkatan mempelajari ilmu kimia
Gambar (in progress)
[Keterangan: observasi berhubungan dengan dunia makroskopik, sesuatu yang dapat dilihat, disentuh, ditimbang, dst., bukan dengan dunia mikroskopik yaitu atom dan molekul. Representasi adalah gambaran singkat hasil percobaan dengan simbol dan persamaan. Ahli kimia menggunakan pengetahuannya tentang atom dan molekul menjelaskan fenomena yang diamatinya.]
Seperti telah diuraikan di atas bahwa pada tingkatan observasi kita berhubungan dengan dunia makroskopik yaitu segala sesuatu yang dapat dilihat, disentuh, ditimbang, dst. Hal ini sesuai dengan definisi ilmu kimia yaitu ilmu tentang zat kimia dimana telah didefinisikan bahwa zat kimia adalah penyusun dari segala sesuatu yang dapat disentuh, dipegang, dilihat, dicium, dst. Pada observasi kuantitatif perlu dilakukan pengukuran. Pada bagian ini kita tidak membahas tentang pengukuran. Anda dapat mempelajarinya sendiri.
Pengertian-Pengertian
Bagian berikut ini akan menjelaskan beberapa pengertian tentang aspek makroskopik dan mikroskopik. Kenapa kita harus menjelaskan pengertian-pengertian tersebut ? Kata-kata yang kita gunakan dalam hidup sehari-hari sering mempunyai pengertian yang baru dalam konteks sains. Atau dengan kata lain perlu dilakukan pengubahan pengertian suatu kata dari pengertian masyarakat umum ke masyarakat ilmiah atau sebaliknya.
Gambar-3 : Pengertian suatu kata sebaiknya disesuaikan dengan lingkungan masyarakatnya.
1. “Matter”
Segala sesuatu yang menempati ruang dan mempunyai massa disebut matter. Semua zat kimia [penyusun dari sesuatu yang dapat disentuh, dipegang, dilihat, dicium, dst.] yang membentuk dunia ini adalah contoh-contoh matter, misalnya adalah air, tanah, kayu, udara, pensil, buku, tahu, tempe, bacam, oncom, tape, pasir, semen dan manusia.
2. Massa dan berat
Massa adalah ukuran kuantitas matter dalam suatu objek. Massa adalah tetap dan tidak tergantung pada tempat dimana objek tersebut berada. Sedangkan berat berkaitan dengan gaya grafitasi yang dialami objek tersebut. Berat tergantung pada lokasi objek. Satuan massa adalah gram atau kilogram. Alat untuk mengukur massa disebut timbangan, “balance”, dan proses penimbangannya disebut “weighing”.
3. “Substances” dan campuran ["mixtures"]
“Substance” adalah bentuk zat yang mempunyai komposisi tertentu dan tetap serta sifat yang jelas. Contohnya adalah air [H2O], amonia, sukrosa, emas, oksigen, dst. Sedangkan campuran adalah kombinasi dua atau lebih substances dengan tetap mempertahankan identitas substances-nya. Contohnya udara, soft drinks, susu dan semen. Campuran tidak mempunyai komposisi yang tetap. Misalnya sampel udara di dua kota yang berbeda akan mempunyai komposisi berbeda sebagai akibat perbedaan polusi dan ketinggian. Campuran dapat homogen atau heterogen. Campuran homogen adalah bila komposisi campuran sama pada semua bagian. Campuran heterogen adalah bila masing-masing komponen tetap terpisah secara fisik. Setiap campuran baik homogen maupun heterogen dapat dipisahkan dengan cara fisik menjadi komponen-komponen murni tanpa mengubah identitasnya.
4. Sifat-sifat fisik dan kimia “matter”/”substances” [=zat]
Suatu zat dapat dikarakterisasi dari sifat-sifatnya. Sifat-sifat tersebut meliputi fasa, “physical state”, yaitu padat, cair dan gas, warna, titik leleh, titik didih, kerapatan. Sifat-sifat tersebut dapat dikelompokkan sebagai berikut : [1] sifat fisik yaitu sifat yang dapat diukur dan amati tanpa perubahan komposisi atau identitas zat. [2] sifat kimia adalah menyatakan kecenderungan zat tersebut mengalami reaksi kimia. [3] sifat ekstensif yaitu sifat yang tergantung pada ukuran zat. [4] sifat intensif adalah sifat yang tidak tergantung pada ukuran sampel zat.
Gambar-4 : Klasifikasi “matter” dan hubungan antara campuran dengan “substances” murni dan antara senyawa dengan unsur.
5. Unsur dan senyawa
“Substances’ terdiri atas unsur atau senyawa. Unsur adalah suatu zat yang tidak dapat dipisahkan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. Contohnya adalah unsur besi, tembaga, dst. Sedangkan senyawa adalah zat, “substances”, yang tersusun dari atom-atom dua atau lebih unsur-unsur yang bergabung secara kimia dengan perbandingan tertentu.
6. Atom dan molekul
Atom dan molekul akan diuraikan pada ad-2. Semua matter tersusun dari atom unsur berbeda, bergabung dengan berbagai cara. Atom adalah satuan terkecil dari zat. Molekul adalah partikel tunggal yang terbentuk dari dua atau lebih atom yang berikatan bersama dengan kuat melalui gaya-gaya tertentu.
7. Simbol, rumus kimia dan persamaan reaksi
Pembelajaran ilmu kimia sama dengan pembelajaran bahasa Indonesia, Jawa, Batak, dst.
Tabel-3 : Analogi bahasa komunikasi umum dan bahasa komunikasi kimia
Bahasa umum Bahasa kimia
Alpabet a, b, c, … Simbol kimia Cu, Fe, Na, …
Kata Tembaga, besi, … Rumus kimia CuO, FeO, …
Kalimat Besi bereaksi dengan… Persamaan reaksi kimia Fe + O2  Fe2O3
Simbol kimia adalah singkatan sebutan unsur, misalnya Cu adalah simbol unsur cuprum atau tembaga, dst. Rumus kimia adalah ungkapan simbolik suatu senyawa, misalnya rumus kimia senyawa air adalah H2O, aspirin adalah C9H8O4, dst. Persamaan reaksi kimia adalah menunjukkan perubahan kimia yang terjadi selama reaksi kimia, misalnya reaksi antara besi, Fe, dengan oksigen, O2, menghasilkan besi oksida, Fe2O3. Zat-zat di sebelah kiri anak panah disebut pereaksi dan zat-zat di sebelah kanan anak panah disebut hasil reaksi. Banyak reaksi kimia mengandung bilangan yang disebut koefisien reaksi, suatu bilangan yang ditambahkan dengan maksud menyetimbangkan reaksi, membuat agar jumlah atom di sebelah kira anak panah persamaan reaksi sama dengan jumlah atom di sebelah kanan anak panah. Atau dengan kata lain jumlah atom pereaksi harus sama dengan jumlah atom hasil reaksi. Misalnya reaksi,
CONTOH-CONTOH :
Untuk meningkatkan pengertian anda akan sub pokok bahasan pendahuluan marilah kita ikuti contoh-contoh berikut sebagai presentasi aplikasi pengertian-pengertian dasar dalam ilmu kimia.
LATIHAN :
Setelah menerapkan pengertian-pengertian dasar ilmu kimia dengan memberikan beberapa contoh, maka berikut ini adalah latihan untuk mengetahui apakah terjadi PBM. Soal untuk mahasiswa pada satu meja adalah berbeda. Tulis kiri atau kanan untuk membedakannya.
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan metode saintifik.
2. Definisikan istilah berikut : data kuantitatif, hipotesa, hukum, teori, “matter”, massa, “substance”, campuran homogen, sifat kimia, unsur, senyawa.
3. Apakah pernyataan berikut perubahan fisik atau kimia ? [a] Gas helium di dalam balon cenderung keluar setelah beberapa jam. [b] Pancaran cahaya lampu senter pelan-pelan suram dan akhirnya hilang. [c] Pembekuan “orange juice” dilakukan dengan penambahan air ke dalamnya. [d] Pertumbuhan tanaman tergantung pada energi matahari dalam suatu proses yang disebut fotosintesis.
4. Klasifikasikan yang berikut ini dengan penjelasan singkat apakah unsur, senyawa, campuran homogen, atau campuran heterogen. [a] hidrogen, [b] air, [c] emas, [d] gula, [e] air laut, [f] gas helium, [g] natrium klorida, [h] satu botol “soft drink”, [I] susu kocok (eskrim), [j] beton.
5. Berikan satu pernyataan kualitatif dan kuantitatif untuk : [a] air, [b] karbon, [c] besi, [d] gas hidrogen, [e] sukrosa (gula tebu), [f] natrium klorida, [g] merkuri.
6. Gambarkan sifat kimia yang dapat dipertunjukkan oleh yang berikut ini : [a] udara, [b] air, [c] etanol, [d] lilin, [e] roti, [f] logam natrium
TUGAS RUMAH :
Untuk menjaga kontinuitas PBM sekaligus sebagai implementasi pengertian SKS maka kepada saudara akan diberikan tugas rumah.
1. Which of the following describe physical and which describe chemical properties ? [a] iron has a tendency to rust, [b] rainwater in industrialized regions tends to be acidic, [c] hemoglobin molecules have a red color, [d] when a glass of water is left out in the sun, the water gradually disappears, [e] carbon dioxide in air is converted to more complex molecules by plants during photosynthesis.
2. Consult [and write] a handbook of chemical and physical data to find : [a] two metals less dense than water, [b] ten metals more dense than water, [c] the densest known solid metallic element, [d] the densest known nonmetallic element.
SOAL-SOAL TAMBAHAN
No. Bahasa Inggris Bahasa Indonesia
1. Describe a chemical property exhibited by each of the following : [a] air, [b] water. [c] ethanol, [d] wax, [e] bread, [f] sodium metal Gambarkan sifat kimia yang dapat dipertunjukkan oleh zat berikut : [a] udara, [b] air, [c] etanol, [d] lilin, [e] roti, [f] logam natrium
2. In research proposal of one student who will do his Final Task in Physical Chemistry Laboratory Department of Chemistry FMIPA UNDIP hypothesize that the rusting of iron involves a slow chemical reaction in which iron is changed into a substance called iron oxide. What observable changes allow you to know when this reaction has occurred ? Pada proposal penelitian salah seorang mahasiswa yang akan mengerjakan tugas akhirnya di Laboratorium Kimia Fisik Jurusan Kimia FMIPA UNDIP menduga bahwa perkaratan besi adalah reaksi kimia lambat dimana besi diubah menjadi zat yang disebut besi oksida. Apa perubahan yang dapat diamati bila reaksi telah terjadi ?
3. One of the substances found in gasoline is called heptane. From what you know about gasoline, [a] suggest one physical property of heptane, [b] suggest one chemical property of heptane. Salah satu zat yang ditemukan dalam gasolin disebut heptana. Dari apa yang anda ketahui tentang gasolin, [a] sarankan satu tifat fisik heptane, [b] sarankan satu sifat kimia heptana.
4. How does an element differ from a compound ? How are elements and compounds different than mixtures ? Bagaimana suatu unsur berbeda dari suatu senyawa ? Bagaimana unsur dan senyawa berbeda dari campuran ?
5. Two samples of the minerals quartz obtained from different locations ewre analyzed. One sample was found to consist of 3.44 g of silicon and 3.91 g of oxygen. The other consisted of 6.42 g of silicon and 7.30 g of oxygen. Do these data suggest that quartz is a compound or a mixture ? Dua sampel mineral kuarsa dari dua lokasi berbeda telah dianalisa. Salah satu sampel terdiri atas 3,44 g silikon dan 3,91 g oksigen. Sampel kedua terdiri atas 6,42 g silikon dan 7,30 g oksigen. Apakah data ini menyarankan bahwa kuarsa adalah senyawa atau campuran ?
WAWASAN PENGETAHUAN :
No. Zat Kimia Kekhususan
1. Galium Unsur dengan daerah cair terbesar [titik leleh 30oC, titik didih 1983 oC]
2. CO2 padat Dry ice, temperatur -78oC
3. Naftalen Kapur barus, titik leleh 80oC, titik didih 218oC
4. Tungsten Filamen dalam bola lampu listrik, titik leleh 6152oC
5. Titanium Logam yang digunakan pada pesawat udara karena kekuatan dan ringan
6. Timah hitam Dikenal sebagai logam berat, kerapatan 11,35 g/cm3
7. Kloroform Salah satu cairan yang digunakan sebagai obat bius
8. Isopropil alkohol Dijual di toko obat sebagai alkohol gosok
9. Propilen glikol Digunakan sebagai zat antibeku nontoksik pada sistem air tawar kapal.
10. CaSO4.2H2O Penyusun plester
11. CaCl2 Digunakan untuk melelehkan es di atas permukaan jalan pada musim dingin.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Untuk mengukur wawasan anda sendiri tentang kegunaan zat-zat kimia maka sebaiknya isilah nomor 11 sampai dengan nomor 21 sebagai latihan tambahan buat saudara.
Daftar Pustaka :
1. Chang, R,Chemistry, 3rd ed., Random House, Inc., 1988.
2. Chang, R,Chemistry, 8th ed., Mc Graw Hill, Inc., 2005.
3. Oxtoby, D.W., Gillis, H.P., Norman, H.N., Principles of Modern Chemistry, 4th ed., Harcourt, Inc., 1986, Suminar, S.A.,terjemahan, Prinsip-Prinsip Kimia Modern, Penerbit Airlangga, 2001.
4. Lide, D.R. (Editor-in-Chief), Handbook of Chemistry and Physics, 72 edition, CRC Press, 1991 – 1992.
5. Brady, J.E., General Chemistry : Principles & Structure, 5th edition, John Wiley & Sons, Inc., 1990.

http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimia-dasar-i/dasar-dasar-ilmu-kimia-dan-reaksi-kimia-1/

Dasar-Dasar Ilmu Kimia dan Reaksi Kimia (1)

DASAR-DASAR ILMU KIMIA

Pengantar dan Pengertian-pengertian

Pengantar
Untuk menumbuhkan rasa ingin tahu mempelajari pokok bahasan pertama ini maka di bawah ini ada beberapa pertanyaan yang dapat anda jawab sendiri. Apakah atom menurut Dalton dari unsur yang berbeda adalah berbeda? Apa simbol unsur pembentuk molekul air? Apa rumus molekul air? Bagaimana menjelaskan bahwa rumus molekul air itu adalah H2O dan bukan H3O? Apa rumus molekul silikat, karbohidrat, lemak, protein, vitamin A dan DNA? Apa rumus molekul zat yang digunakan sebagai kontras pada pembuatan foto Rontgen (aplikasi pada program Studi Lintas Jalur Fisika Medik)? Apa rumus molekul zat-zat beracun di lingkungan air/udara (aplikasi pada program studi Teknik Lingkungan)? Apa rumus molekul pembentuk semen dan penstabil tanah sepeti Bio-CAT (aplikasi pada Program Studi Teknik Sipil)? Apa perbedaan sifat molekul CO dan CO2 dan bagaimana menjelaskannya (aplikasi pada Program Studi Kimia FMIPA)? Dll.
Selain menumbuhkan rasa ingin tahu, pertanyaan ini menekankan kembali TIK pokok bahasan I yaitu memberi kemampuan untuk menjelaskan keberadaan suatu atom atau molekul dengan menerapkan hukum-hukum dasar ilmu kimia.
Beberapa pertanyaan di atas adalah pertanyaan-pertanyaan yang sangat mendasar dan substantif. Timbul lagi pertanyaan, apakah kemampuan anda menjawab pertanyaan mendasar di atas dapat membantu menjawab pertanyaan terapan dan sederhana berikut: “Apakah ada manfaatnya untuk menunjang kebutuhan hidup sehari-hari? Jawabannya tentu adalah “Ya”, meskipun jawaban pertayaan-pertanyaan di atas menurut saya memang tidak berkaitan secara langsung. Misalnya bila kita telah mengetahui perbedaan sifat CO dan CO2 tentu kita tidak langsung sejahtera. Tetapi bila hal ini dijabarkan lagi misalnya bahwa gas CO lebih mudah diikat haemoglogin (Hb) dari pada gas O2 sedangkan tubuh membutuhkan O2 untuk pembakaran menghasilkan energi dalam tubuh maka kita dapat menyarankan pada masyarakat agar menghindarkan diri dari gas CO karena bila menghirup gas CO dapat menyebabkan keracunan. Hal ini tentu membuat anggota masyarakat tersebut tidak sehat.
Saya berkeyakinan bahwa kemampuan pada aspek mendasar atau tinjauan teoritik akan menjadi dasar yang kuat dalam pengembangan teknologi 1) yang akan bermuara pada peningkatan kesejahteraan masyarakat. Hal inilah yang menjadi pendorong kepada saya bahwa pada setiap awal kuliah seperti ini saya selalu mengawali dengan penjelasan pengertian “ilmu kimia” dalam wawasan ke-MIPA-an. Penjelasan ini sangat diperlukan untuk meningkatkan apresiasi terhadap ke-MIPA-an yang sebenarnya sudah kita yakini sebagai penopang kemajuan IPTEK, namun karena institusi MIPA belum menampakkan perannya maka saudara tidak begitu tertarik meskipun menurut saya bahwa wawasan ke-MIPA-an bukan hanya milik sarjana sains kimia tetapi juga sarjana lain seperti sarjana sains fisika, sains fisika medik, sarjana teknik sipil maupun teknik lingkungan, dll.
Baiklah kita lanjutkan dengan pertanyaan: Apakah Ilmu Kimia? Ilmu Kimia adalah salah satu bidang ilmu dalam wawasan ke-MIPA-an (Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam). Berarti jelas ilmu kimia berkenaan dengan ilmu tentang alam. Dengan demikian dapat dipastikan bahwa setiap orang pasti tahu jawabannya meskipun belum pernah mendapatkan matapelajaran atau matakuliah ilmu kimia. Jawabannya 2) adalah ilmu tentang zat kimia (“chemicals”).
Pertanyaan berikutnya adalah: Apakah itu zat kimia ? Apa bedanya dengan yang bukan zat kimia? Jawaban yang sangat sederhana yaitu zat penyusun dari segala sesuatu yang dapat kita sentuh, pegang, lihat, cium, dst. Tubuh anda, segala sesuatu di sekitar anda seperti buku dan udara yang saudara hirup adalah tersusun dari zat kimia.
Pembentukan zat kimia dapat dikelompokkan atas dua cara yaitu zat yang terjadi secara alamiah dan zat hasil buatan manusia, tabel-1.
Tabel-1: Penggolongan zat kimia berdasarkan proses pembentukannya
Kelompok A (terdapat/terjadi secara alamiah, atau dihasilkan oleh mahluk hidup). Contoh: Batu dan pasir; besi, emas, perak dan tembaga; kapas dan wool, gula dan garam.
Kelompok B (buatan manusia). Contoh: Nilon, plastik poliester, obat-obatan.
Seiring dengan kemajuan sains dan teknologi, saat ini jumlah zat buatan manusia atau sintetik terus meningkat baik yang digunakan dalam bidang industri, kesehatan maupun lingkungan rumah kita sendiri. Sangat sulit dibayangkan seperti apa kehidupan kita tanpa zat-zat tersebut, tabel-2.
Tabel-2 :
Jenis-jenis bagian rumah dan barang yang ada di dalam rumah
No. Nama bagian rumah/barang (A) atau Jenis zat kimia/tersusun dari zat kimia (B)
1. Lantai (A): Batu, pasir, semen, keramik, kayu (B)
2. Dinding (B): Batu bata, pasir, kayu, polimer, cat (B)
3. Pintu (A): Kayu, besi, aluminium (B)
4. Jendela (A): Kayu, pasir, karet (B)
5. Atap (A): Kayu, genteng, seng, karet (B)
6. Perlengkapan dapur (A): Kayu, karet, polimer, aluminium (B)
7. Perlengkapan lain yaitu lemari, meja, kursi, tempat tidur, TV, radio, telepon, komputer, buku, baju, kompor masak, makanan, dll (A): Kayu, polimer, kapas, karet, aluminium, LPG, minyak, beras, ikan, saruran, garam, air (B)
Selain manfaatnya yang sangat besar, zat kimia dapat juga menyebabkan masalah pada kehidupan kita. Sering kita dengar bahwa pada bahan makanan terdapat zat-zat beracun yang dapat menyebabkan kanker, bumi semakin panas karena kerusakan ozon dan peningkatan karbon dioksida di atmosfer, dll. Oleh karena itu, tantangan yang dihadapi saat ini adalah pengembangan metode pengendalian dan manajemen limbah produksi dan limbah pengunaan material-material baru.
Pada suatu kunjungan kegiatan KKN (Kuliah Kerja Nyata) oleh pimpinan Universitas di daerah Kendal persisnya di Kecamatan Kaliwungu terdapat sengketa antara pemilik Pabrik Kayu Lapis dengan Petani Tambak Udang. Permasalahannya adalah bahwa limbah pabrik kertas telah menyebabkan kematian udang pada tambak. Salah satu hasil analisa menunjukkan bahwa pada air terdapat senyawa fenol yang bersifat racun. Permasalahan lain di wilayah semarang adalah pencemaran oleh limbah tahu dan pencemaran udara.
Kalau begitu, apakah ilmu kimia hanya sekedar menyetahui jenis bahan kimia? Jawabannya tentu “Tidak.” Ilmu kimia adalah sains. Apakah maksudnya bahwa kimia adalah sains? Jawabannya adalah bahwa filosopi pendekatan mempelajari alam atau zat kimia dan segala yang berkaitan dengannya adalah dengan metode saintifik. Apa yang dimakdud dengan metode saintifik? Bahwa pendekatan pemecahan masalah zat kimia adalah dengan mengikuti langkah-langkah logis. Selain pengertian di atas, pada metode saintifik pemecahan masalah zat kimia adalah penelitian dengan pendekatan sistematik.
Jadi sains kimia adalah berkenaan dengan hal-hal yang berhubungan dengan zat-zat kimia 2): (1) Tersusun dari apakah zat kimia itu?, (2) Bagaimana komposisi mempengaruhi sifat-sifat zat kimia? Sehingga sains kimia dapat didefinisikan dengan studi materi penyusun alam dan perubahan yang dialaminya 3). Pendekatan penyelesaian masalah pada sains terdiri dari dua tahap :
1. Tahap I: Observasi
Pada tahap ini dilakukan bebagai percobaan di laboratorium dimana kondisi alam dapat diatur sehingga percobaan dapat diulang, “reproducible”. Kumpulan informasi yang diperoleh dari hasil percobaan disebut data yang dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu observasi kualitatif (observasi umum tentang sistem) dan observasi kuantitatif (terdiri dari bilangan-bilangan yang diperoleh dari berbagai pengukuran sistem). “Pernyataan ringkas atau singkat dari kecenderungan dan generalisasi fakta-fakta hasil percobaan” 2), atau “Pernyataan singkat secara verbal atau matematik hubungan antara fenomena yang selalu sama pada kondisi sama 3)” disebut hukum.
2. Tahap II: Hipotesa
Hukum tidak menjelaskan mengapa atau “Why” alam mempunyai perilaku tertentu. Saintis tidak puas hanya dengan pernyatan-pernyataan fakta secara sederhana dan selalu berusaha mencari penjelasan observasinya. Tahap berikut metode saintifik setelah observasi adalah hipotesa yaitu penjelasan tentatif terhadap satu set observasi suatu masalah yang dapat diuji lagi dengan percobaan-percobaan. Jika hipotesa tidak terbantah dengan percobaan-percobaan ulangan maka akan berkembang menjadi teori. Jadi teori adalah penjelasan perilaku alam yang telah diuji. Atau teori adalah suatu penyatuan prinsip yang menjelaskan sekumpulan fakta dimana hukum-hukumnya didasarkan pada fakta tersebut. Teori menjadi pedoman untuk percobaan baru dan selalu tetap diuji. Jika teori terbukti tidak benar dengan percobaan baru maka harus dibuang atau dimodifikasi hingga konsisten dengan observasi percobaan. Jadi sains berkembang dengan saling mempengaruhi antara teori dan eksperimen.
Gambar-1: Proses siklik metode saintifik
Gambar (in progress)
[Keterangan: percobaan menghasilkan hukum yang dijelaskan dengan teori, teori mendorong percobaan baru yang akan menghasilkan hukum dan teori baru, dst.]
Setelah mengerti pendekatan pemecahan masalah dengan metode saintifik maka akan dibahas secara khusus bagaimana cara mempelajari ilmu kimia. Ilmu kimia adalah “sains eksperimental.”
Kebanyakan ahli kimia bekerja di laboratorium [real atau virtual]. Ilmu kimia dapat dipandang terdiri atas tiga tingkatan kegiatan yaitu:
1. Tingkatan observasi:
Pada tingkat ini, ahli kimia mengobservasi apa sebenarnya yang terjadi dalam suatu percobaan, apakah kenaikan temperatur, perubahan warna, pengeluaran gas, dst.
2. Tingkatan representasi:
Ahli kimia mencatat dan menggambarkan hasil percobaan dalam bahasa saintifik menggunakan singkatan simbol dan persamaan. Hal ini akan membantu penyederhanaan deskripsi dan menetapkannya sebagai cara berkomunikasi antar ahli kimia.
3. Tingkatan interpretasi:
Ahli kimia mencoba menjelaskan fenomena yang telah dia observasi.
Gambar-2: Tiga tingkatan mempelajari ilmu kimia
Gambar (in progress)
[Keterangan: observasi berhubungan dengan dunia makroskopik, sesuatu yang dapat dilihat, disentuh, ditimbang, dst., bukan dengan dunia mikroskopik yaitu atom dan molekul. Representasi adalah gambaran singkat hasil percobaan dengan simbol dan persamaan. Ahli kimia menggunakan pengetahuannya tentang atom dan molekul menjelaskan fenomena yang diamatinya.]
Seperti telah diuraikan di atas bahwa pada tingkatan observasi kita berhubungan dengan dunia makroskopik yaitu segala sesuatu yang dapat dilihat, disentuh, ditimbang, dst. Hal ini sesuai dengan definisi ilmu kimia yaitu ilmu tentang zat kimia dimana telah didefinisikan bahwa zat kimia adalah penyusun dari segala sesuatu yang dapat disentuh, dipegang, dilihat, dicium, dst. Pada observasi kuantitatif perlu dilakukan pengukuran. Pada bagian ini kita tidak membahas tentang pengukuran. Anda dapat mempelajarinya sendiri.
Pengertian-Pengertian
Bagian berikut ini akan menjelaskan beberapa pengertian tentang aspek makroskopik dan mikroskopik. Kenapa kita harus menjelaskan pengertian-pengertian tersebut ? Kata-kata yang kita gunakan dalam hidup sehari-hari sering mempunyai pengertian yang baru dalam konteks sains. Atau dengan kata lain perlu dilakukan pengubahan pengertian suatu kata dari pengertian masyarakat umum ke masyarakat ilmiah atau sebaliknya.
Gambar-3 : Pengertian suatu kata sebaiknya disesuaikan dengan lingkungan masyarakatnya.
1. “Matter”
Segala sesuatu yang menempati ruang dan mempunyai massa disebut matter. Semua zat kimia [penyusun dari sesuatu yang dapat disentuh, dipegang, dilihat, dicium, dst.] yang membentuk dunia ini adalah contoh-contoh matter, misalnya adalah air, tanah, kayu, udara, pensil, buku, tahu, tempe, bacam, oncom, tape, pasir, semen dan manusia.
2. Massa dan berat
Massa adalah ukuran kuantitas matter dalam suatu objek. Massa adalah tetap dan tidak tergantung pada tempat dimana objek tersebut berada. Sedangkan berat berkaitan dengan gaya grafitasi yang dialami objek tersebut. Berat tergantung pada lokasi objek. Satuan massa adalah gram atau kilogram. Alat untuk mengukur massa disebut timbangan, “balance”, dan proses penimbangannya disebut “weighing”.
3. “Substances” dan campuran ["mixtures"]
“Substance” adalah bentuk zat yang mempunyai komposisi tertentu dan tetap serta sifat yang jelas. Contohnya adalah air [H2O], amonia, sukrosa, emas, oksigen, dst. Sedangkan campuran adalah kombinasi dua atau lebih substances dengan tetap mempertahankan identitas substances-nya. Contohnya udara, soft drinks, susu dan semen. Campuran tidak mempunyai komposisi yang tetap. Misalnya sampel udara di dua kota yang berbeda akan mempunyai komposisi berbeda sebagai akibat perbedaan polusi dan ketinggian. Campuran dapat homogen atau heterogen. Campuran homogen adalah bila komposisi campuran sama pada semua bagian. Campuran heterogen adalah bila masing-masing komponen tetap terpisah secara fisik. Setiap campuran baik homogen maupun heterogen dapat dipisahkan dengan cara fisik menjadi komponen-komponen murni tanpa mengubah identitasnya.
4. Sifat-sifat fisik dan kimia “matter”/”substances” [=zat]
Suatu zat dapat dikarakterisasi dari sifat-sifatnya. Sifat-sifat tersebut meliputi fasa, “physical state”, yaitu padat, cair dan gas, warna, titik leleh, titik didih, kerapatan. Sifat-sifat tersebut dapat dikelompokkan sebagai berikut : [1] sifat fisik yaitu sifat yang dapat diukur dan amati tanpa perubahan komposisi atau identitas zat. [2] sifat kimia adalah menyatakan kecenderungan zat tersebut mengalami reaksi kimia. [3] sifat ekstensif yaitu sifat yang tergantung pada ukuran zat. [4] sifat intensif adalah sifat yang tidak tergantung pada ukuran sampel zat.
Gambar-4 : Klasifikasi “matter” dan hubungan antara campuran dengan “substances” murni dan antara senyawa dengan unsur.
5. Unsur dan senyawa
“Substances’ terdiri atas unsur atau senyawa. Unsur adalah suatu zat yang tidak dapat dipisahkan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. Contohnya adalah unsur besi, tembaga, dst. Sedangkan senyawa adalah zat, “substances”, yang tersusun dari atom-atom dua atau lebih unsur-unsur yang bergabung secara kimia dengan perbandingan tertentu.
6. Atom dan molekul
Atom dan molekul akan diuraikan pada ad-2. Semua matter tersusun dari atom unsur berbeda, bergabung dengan berbagai cara. Atom adalah satuan terkecil dari zat. Molekul adalah partikel tunggal yang terbentuk dari dua atau lebih atom yang berikatan bersama dengan kuat melalui gaya-gaya tertentu.
7. Simbol, rumus kimia dan persamaan reaksi
Pembelajaran ilmu kimia sama dengan pembelajaran bahasa Indonesia, Jawa, Batak, dst.
Tabel-3 : Analogi bahasa komunikasi umum dan bahasa komunikasi kimia
Bahasa umum Bahasa kimia
Alpabet a, b, c, … Simbol kimia Cu, Fe, Na, …
Kata Tembaga, besi, … Rumus kimia CuO, FeO, …
Kalimat Besi bereaksi dengan… Persamaan reaksi kimia Fe + O2  Fe2O3
Simbol kimia adalah singkatan sebutan unsur, misalnya Cu adalah simbol unsur cuprum atau tembaga, dst. Rumus kimia adalah ungkapan simbolik suatu senyawa, misalnya rumus kimia senyawa air adalah H2O, aspirin adalah C9H8O4, dst. Persamaan reaksi kimia adalah menunjukkan perubahan kimia yang terjadi selama reaksi kimia, misalnya reaksi antara besi, Fe, dengan oksigen, O2, menghasilkan besi oksida, Fe2O3. Zat-zat di sebelah kiri anak panah disebut pereaksi dan zat-zat di sebelah kanan anak panah disebut hasil reaksi. Banyak reaksi kimia mengandung bilangan yang disebut koefisien reaksi, suatu bilangan yang ditambahkan dengan maksud menyetimbangkan reaksi, membuat agar jumlah atom di sebelah kira anak panah persamaan reaksi sama dengan jumlah atom di sebelah kanan anak panah. Atau dengan kata lain jumlah atom pereaksi harus sama dengan jumlah atom hasil reaksi. Misalnya reaksi,
CONTOH-CONTOH :
Untuk meningkatkan pengertian anda akan sub pokok bahasan pendahuluan marilah kita ikuti contoh-contoh berikut sebagai presentasi aplikasi pengertian-pengertian dasar dalam ilmu kimia.
LATIHAN :
Setelah menerapkan pengertian-pengertian dasar ilmu kimia dengan memberikan beberapa contoh, maka berikut ini adalah latihan untuk mengetahui apakah terjadi PBM. Soal untuk mahasiswa pada satu meja adalah berbeda. Tulis kiri atau kanan untuk membedakannya.
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan metode saintifik.
2. Definisikan istilah berikut : data kuantitatif, hipotesa, hukum, teori, “matter”, massa, “substance”, campuran homogen, sifat kimia, unsur, senyawa.
3. Apakah pernyataan berikut perubahan fisik atau kimia ? [a] Gas helium di dalam balon cenderung keluar setelah beberapa jam. [b] Pancaran cahaya lampu senter pelan-pelan suram dan akhirnya hilang. [c] Pembekuan “orange juice” dilakukan dengan penambahan air ke dalamnya. [d] Pertumbuhan tanaman tergantung pada energi matahari dalam suatu proses yang disebut fotosintesis.
4. Klasifikasikan yang berikut ini dengan penjelasan singkat apakah unsur, senyawa, campuran homogen, atau campuran heterogen. [a] hidrogen, [b] air, [c] emas, [d] gula, [e] air laut, [f] gas helium, [g] natrium klorida, [h] satu botol “soft drink”, [I] susu kocok (eskrim), [j] beton.
5. Berikan satu pernyataan kualitatif dan kuantitatif untuk : [a] air, [b] karbon, [c] besi, [d] gas hidrogen, [e] sukrosa (gula tebu), [f] natrium klorida, [g] merkuri.
6. Gambarkan sifat kimia yang dapat dipertunjukkan oleh yang berikut ini : [a] udara, [b] air, [c] etanol, [d] lilin, [e] roti, [f] logam natrium
TUGAS RUMAH :
Untuk menjaga kontinuitas PBM sekaligus sebagai implementasi pengertian SKS maka kepada saudara akan diberikan tugas rumah.
1. Which of the following describe physical and which describe chemical properties ? [a] iron has a tendency to rust, [b] rainwater in industrialized regions tends to be acidic, [c] hemoglobin molecules have a red color, [d] when a glass of water is left out in the sun, the water gradually disappears, [e] carbon dioxide in air is converted to more complex molecules by plants during photosynthesis.
2. Consult [and write] a handbook of chemical and physical data to find : [a] two metals less dense than water, [b] ten metals more dense than water, [c] the densest known solid metallic element, [d] the densest known nonmetallic element.
SOAL-SOAL TAMBAHAN
No. Bahasa Inggris Bahasa Indonesia
1. Describe a chemical property exhibited by each of the following : [a] air, [b] water. [c] ethanol, [d] wax, [e] bread, [f] sodium metal Gambarkan sifat kimia yang dapat dipertunjukkan oleh zat berikut : [a] udara, [b] air, [c] etanol, [d] lilin, [e] roti, [f] logam natrium
2. In research proposal of one student who will do his Final Task in Physical Chemistry Laboratory Department of Chemistry FMIPA UNDIP hypothesize that the rusting of iron involves a slow chemical reaction in which iron is changed into a substance called iron oxide. What observable changes allow you to know when this reaction has occurred ? Pada proposal penelitian salah seorang mahasiswa yang akan mengerjakan tugas akhirnya di Laboratorium Kimia Fisik Jurusan Kimia FMIPA UNDIP menduga bahwa perkaratan besi adalah reaksi kimia lambat dimana besi diubah menjadi zat yang disebut besi oksida. Apa perubahan yang dapat diamati bila reaksi telah terjadi ?
3. One of the substances found in gasoline is called heptane. From what you know about gasoline, [a] suggest one physical property of heptane, [b] suggest one chemical property of heptane. Salah satu zat yang ditemukan dalam gasolin disebut heptana. Dari apa yang anda ketahui tentang gasolin, [a] sarankan satu tifat fisik heptane, [b] sarankan satu sifat kimia heptana.
4. How does an element differ from a compound ? How are elements and compounds different than mixtures ? Bagaimana suatu unsur berbeda dari suatu senyawa ? Bagaimana unsur dan senyawa berbeda dari campuran ?
5. Two samples of the minerals quartz obtained from different locations ewre analyzed. One sample was found to consist of 3.44 g of silicon and 3.91 g of oxygen. The other consisted of 6.42 g of silicon and 7.30 g of oxygen. Do these data suggest that quartz is a compound or a mixture ? Dua sampel mineral kuarsa dari dua lokasi berbeda telah dianalisa. Salah satu sampel terdiri atas 3,44 g silikon dan 3,91 g oksigen. Sampel kedua terdiri atas 6,42 g silikon dan 7,30 g oksigen. Apakah data ini menyarankan bahwa kuarsa adalah senyawa atau campuran ?
WAWASAN PENGETAHUAN :
No. Zat Kimia Kekhususan
1. Galium Unsur dengan daerah cair terbesar [titik leleh 30oC, titik didih 1983 oC]
2. CO2 padat Dry ice, temperatur -78oC
3. Naftalen Kapur barus, titik leleh 80oC, titik didih 218oC
4. Tungsten Filamen dalam bola lampu listrik, titik leleh 6152oC
5. Titanium Logam yang digunakan pada pesawat udara karena kekuatan dan ringan
6. Timah hitam Dikenal sebagai logam berat, kerapatan 11,35 g/cm3
7. Kloroform Salah satu cairan yang digunakan sebagai obat bius
8. Isopropil alkohol Dijual di toko obat sebagai alkohol gosok
9. Propilen glikol Digunakan sebagai zat antibeku nontoksik pada sistem air tawar kapal.
10. CaSO4.2H2O Penyusun plester
11. CaCl2 Digunakan untuk melelehkan es di atas permukaan jalan pada musim dingin.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Untuk mengukur wawasan anda sendiri tentang kegunaan zat-zat kimia maka sebaiknya isilah nomor 11 sampai dengan nomor 21 sebagai latihan tambahan buat saudara.
Daftar Pustaka :
1. Chang, R,Chemistry, 3rd ed., Random House, Inc., 1988.
2. Chang, R,Chemistry, 8th ed., Mc Graw Hill, Inc., 2005.
3. Oxtoby, D.W., Gillis, H.P., Norman, H.N., Principles of Modern Chemistry, 4th ed., Harcourt, Inc., 1986, Suminar, S.A.,terjemahan, Prinsip-Prinsip Kimia Modern, Penerbit Airlangga, 2001.
4. Lide, D.R. (Editor-in-Chief), Handbook of Chemistry and Physics, 72 edition, CRC Press, 1991 – 1992.
5. Brady, J.E., General Chemistry : Principles & Structure, 5th edition, John Wiley & Sons, Inc., 1990.