KONSEP DASAR ILMU KIMIA

KONSEP DASAR ILMU KIMIA

Nurwahyudi

 

¡  Materi: segala sesuatu yang memiliki ruang dan massa

¡  Perubahan Fisis: perubahan materi yang tidak disertai perubahan sifat dan komposisi

¡  Unsur : zat murni, dengan reaksi kimia biasa  (bukan reaksi nuklir) tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana

¡  Senyawa : zat murni yang dapat terurai dengan cara reaksi kimia

¡  Filtrasi : Proses pemisahan dengan teknik penyaringan

¡  Rekristalisasi : memperoleh kristal murni yang bercampur dengan pengotornya

¡  Destilasi : memisahkan campuran dalam bentuk larutan cair

¡  Kromatografi: memisahkan campuran dari ukuran molekul rendah sampai tinggi

¡  Atom bermuatan negatif disebut anion

¡  Atom bermuatan positif disebut kation

¡  Rumus Molekul

    menyatakan jumlah total atom-atom tiap unsur dalam molekul pada senyawa berbentuk molekular, contoh Benzena (C6H6)

§  Rumus empiris

     rumus kimia yang menunjukkan perbandingan relatif atom-atom suatu senyawa yang paling sederhana, contoh benzena (CH)

STOIKIOMETRI

¡    Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
“Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”.
Contoh:
S + O 2 → SO 2
2 gr 32 gr 64 gr

¡  satu mol adalah sejumlah zat yang mengandung 6,02 x 10^23 partikel

¡  mol = Jumlah partikel / 6,02 x 10^23

¡  mol = gram / Ar

¡  mol = gram/Mr

¡  Setiap satu mol gas apa saja keadaan standard (0^oC, 1 atm) mempunyai volume : 22, 4 liter

¡  mol = Volume / 22,4

¡  perbandingan koefisien = perbandingan mol = perbandingan volume

¡  penyetaraan “hukum Avogadro”

H₂ + O₂ à H₂0 disetarakan menjadi 2H₂ + O₂ à 2H₂O

STRUKTUR ATOM

Notasi komposisi atom:

Keterangan:

X = lambang unsur

A = nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron

Z = nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron

A – Z = jumlah neutron

·                     Nomor massa (A) menyatakan banyaknya proton dan neutron yang menyusun inti atom suatu unsur.

·                     Nomor atom (Z) menunjukkan jumlah proton (muatan positif) atau jumlah elektron dalam atom tersebut.

Berikut adalah pengertian isobar, isotop, dan isoton.

1.                 Isobar adalah atom-atom yang memiliki nomor massa yang sama tetapi nomor atom berbeda.

2.                 Isotop adalah atom-atom yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron berbeda.

3.                 Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama.

Konfigurasi elektron adalah penataan elektron pada kulit atom. Elektron valensi adalah elektron yang berada pada kulit terluar atom. Jumlah maksimal elektron yang dapat menempati suatu kulit dirumuskan 2n², n adalah kulit ke-n.

 

STRUKTUR MOLEKUL

¡  Molekul dibentuk oleh 2(dua) atau lebih atom.  Molekul dapat didefinisikan sebagai kelompok atom yang terikat dengan kuat,  dengan ikatan antar kelompok atom sejenis yang relatif lemah. Dalam setiap molekul, atom-atom terikat oleh gaya tarik-menarik yang kuat, biasanya berbentuk ikatan primer .  Sebaliknya , ikatan antar molekul  adalah lemah karenanya dalam batas-batas tertentu setiap molekul dapat bergerak dengan bebas.

¡  Ikatan Ionic (elektrovalen)

§  Secara umum ikatan ionic terjadi antara kation dan anion dari golongan-golongan berikut:

Golongan Kation	Golongan Anion
Logam Alkali (IA), Logam Alkali Tanah (IIA), Logam III A dan logam IV A dan Logam Transisi (gol. B)	Halogen (VIIA), Kalkogen (VI A) dan golongan nitrogen (VA)

§  Ikatan Kovalen     :   Pada suhu kamar umumnya berupa gas (misal H₂, O₂, N₂, Cl₂, CO₂), cair (misalnya:H₂O dan HCl), ataupun berupa padatan.

IKATAN KIMIA

§  Ikatan antar atom logam – nonlogam (ikatan ionic)

1)    Adanya serah terima electron

2)    Terbentuk ion + dan ion –

3)    Adanya gaya coloumb

4)    Ikatannya lemah

§  Ikatan antar atom nonlogam – nonlogam (ikatan ionic)

1.     Adanya electron digunakan bersama

2.     Tidak membentuk ion

3.     Tidak ada gaya coloumb

4.     Ikatannya kuat

                                                       i.            Polar

Ø Harga keelektronnegativannya tinggi

Ø Contoh : HCl, HF, HBr, H2O

                                                     ii.            Nonpolar

Ø Harga keelektronnegativannya rendah

Ø H2, CO2, C6H12O6

§  Ikatan ionik                   :

GARAM:

ü N2Cl

ü KBr

ü KIO3

ü FeCl3

ü NaNO3

BASA:

ü NaOH

ü KOH

§  Ikatan kovalen               :

POLAR

ü HCl (asam)

ü H2SO4 (asam)

ü HBr (asam)

ü NH4OH (basa)

NONPOLAR

ü H2

ü CO2

SISTEM PERIODIK

1.      Kelogaman

§  Dalam 1 golongan dari atas ke bawah sifat logam semakin bertambah (makin logam).

§  Dalam 1 perioda dari kiri ke kanan sifat logam makin berkurang

2.      Jari-Jari atom (ra)

Yaitu : jarak dari inti atom sampai kulit terluar.

§  Dalam 1 golongan dari atasa ke bawah ra semakin besar.

§  Dalam 1 perioda dari kiri ke kanan a makin kecil.

3.   Potensial Ionisasi/ Energi ionisasi (EI)

            Yaitu : Energi yang diperlukan oleh suatu unsur untuk meleaskan satu elektron di                kulit terluar

§  Dalam 1 gologan dari atasa ke bawah EI makin berkurang.

§  Dlam 1 perioda dai kiri ke kanan EI makin bertambah.

4.   Afinitas elektron (AE)

Yaitu : energi yang dilepaskan oleh suatu unsur untuk menangkap 1 elektron dari unsur yang lain.

§  Dalam 1 golongan dari atas ke bawah AE makin berkurang.

§  Dalam 1 Perioda dari kiri ke kanan AE makin bertambah.

5.   Elektonegatifitas

Yaitu : Kemampuan suatu atom untuk menangkap satu elekktron dari atom lain dalam pembenrukan senyawa.

§  Dlam 1 golongan dari atas ke bawah elektronegatifitas makin berkurang.

§  Dalam 1 golongan dari kiri ke kanan elektronegatifitas makin bertambah.

KESETIMBANGAN KIMIA

Ciri-Ciri Kesetimbangan kimia

¡  Hanya terjadi dalam wadah tertutup, pada suhu dan tekanan tetap

¡  Reaksinya berlangsung terus-menerus (dinamis) dalam dua arah yang berlawanan

¡  Laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi balik (ke kiri)

¡  Semua komponen yang terlibat dalam reaksi tetap ada

¡  Tidak terjadi perubahan yang sifatnya dapat diukur maupun diamati.

Pengaruh Temperatur terhadap kesetimbangan kimia

§  Apabila temperatur sistem dinaikkan maka reaksi kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm).

§   

§  Apabila temperatur sistem dikurangi maka rekasi kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang melepaskan kalor (eksoterm).

§   

§  Contoh : Pada persamaan reaksi

§  [A] + [B] <==> [C]  H = -X

§  [C] merupakan reaksi eksoterm (melepaskan kalor) dan [A] + [B] merupakan reaksi endoterm (membutuhkan kalor).
Apabila temperatur dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri karena jika temperatur sistem dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm).
Apabila temperatur diturunkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kanan karena jika temperatur sistem dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm).

§  Persamaan atau rumus umum kesetimbangan kimia yaitu, 

TERMOKIMIA

 Hukum Termokimia

¡  Azas kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

¡  Jumlah energi yang dimiliki sistem dinyatakan dengan energi dalam (E).

¡  Jika sistem menyerap kalor, maka E > 0 sedangkan jika sistem membebaskan kalor, maka E < 0

¡  Hubungan antara energi dalam. kalor dan keda diumuskan dalam hukum termodinamika.

·         ΔE = q + W

Keterangan:

ΔE = perubahan energi dalam

q    = jumlah kalor yang diserap atau dilepas sistem

q    =+ jika sistem menyerap / menerima kalor

q    = – jika sistem melepaskan kalor

w    = jumlah kalor yang diterima/dRakukan sistem

w    =+ jika sistem menerima kerja

w    = – jika sistem melakukan kerja

Sistem dan Lingkungan

¡  Sistem adalah sejumlah zat atau campuran yang di pelajari sifat-sifat dan perilakunya (bagian dari alam semesta yang sedang jadi pusat perhatian). Sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem.

¡  Interaksi antara sistem dan lingkungan dapat berupa pertuakaran materi dan energi.

Entalpi Reaksi Berdasarkan Data Perubahan

·        p A + q B → r C + s D

ΔHreaksi = ΔH^o_fhasil – ΔH^o_f pereaksi

Energi Ikatan

·        Energi Ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol senyawa dalam keadaan gas menjadi atom atom gas. Secara Umum :

ΔHreaksi = ΔH^o_fpereaksi – ΔH^o_fhasil

WUJUD ZAT

Berdasarkan wujud fisiknya, materi dapat diklasifikasikan menjadi tiga wujud, yaitu wujud gas, wujud cair dan wujud padat..

·        Gas mempunyai kecenderungan berdifusi mengisi ruang yang tersedia, bentuknya ditentukan oleh bentuk wadahnya dan dapat dimampatkan. Dalam wujud gas, oleh karena gaya antar molekul gas sangat kecil, dapatlah dikatakan sifat-sifat fisika gas ini tidak atau sedikit sekali bergantung kepada komposisi kimianya. Sifat fisika gas bergantung kepada :
- Volume (V) - Suhu (T)
- Tekanan (P) - Jumlah mol Gas (n)

·        Zat padat mempunyai ciri-ciri :
- Bentuk dan volume tetap
- Tidak dapat dimampatkan
- Laju difusi mudah.
Bentuk zat padat dapat diklasifikasikan menjadi :
a. Kristal :
Yang terjadi apabila zat padat terbentuk secara berlahan lahan, sehingga molekul-molekulnya sempat menyusun diri dalam suatu struktur tertentu
b. Amorf : ( tanpa bentuk) :
Yang terjadi apabila pembentukan zat padat terjadi secara cepat, sehingga molekul-molekul membeku pada kedaan kacau.

·        Dalam zat cair gaya tarik antar molekul cukup kuat dan membatasi gerakan molekul dalam volume tertentu saja, tetapi tidak cukup kuat untuk mengikat molekul itu pada tempat tertentu.
Dalam batas-batas volume itu, molekul itu bergerak di sekitar molekul lainnya. Zat cair dapat mengalir, karena itu pula bentuknya mengikuti wadahnya
Gaya tarik antar molekul pada zat cair mengikat molekul menjadi berdekatan satu sama lain. Karena molekul-molekulnya rapat satu sama lain, zat cair tidak dapat
dimampatkan. Demikian pula perubahan suhu hannya menyebabkan perubahan volume sedikit.

REDOKS

Dengan menggunakan konsep bilangan oksidasi, maka suatu reaksi yang rumit dapat diketahui zat mana yang mengalami reduksi dan oksidasi.

Contoh:

Reaksi : CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g)

Menurut konsep oksigen pada reaksi diatas, terdapat dua reaksi, yaitu:

Reaksi reduksi      : CuO → Cu

Reaksi oksidasi    : H2 → H2O

Bila dihitung bilangan oksidasinya, maka

Reaksi reduksi      : CuO → Cu

(Bilangan oksidasi Cu pada CuO = +2 dan pada Cu = 0)

Reaksi oksidasi    : H2 → H2O

(Bilangan oksidasi H pada H2 = 0 dan pada H2O = +1)

Dari contoh reaksi tersebut dapat disimpulkan bahwa:

Reaksi oksidasi adalah reaksi yang disertai dengan kenaikan bilangan oksidasi. Reaksi reduksi adalah reaksi yang disertai dengan penurunan bilangan oksidasi. Reaksi oksidasi dan reaksi reduksi umumnya terjadi secara bersamaan dalam satu reaksi, maka kemudian disebut reaksi redoks.

            Aturan menentukan bilangan oksidasi

·        Atom unsur murni yang belum berikatan memiliki biloks 0

·        Biloks molekul unsur seperti H2, Cl2, Br2, N2, O2, .... = 0

·        Biloks atom unsur logam gololngan IA seperti Li, Na, K yang berikatan dalam senyawa = +1

·        Biloks atom unsur logam gololngan IIA seperti Be, Mg, Ba  yang berikatan dalam senyawa = +2

·        Biloks atom hidrogen yang berikatan dengan senyawa = +1

·        Biloks atom oksigen yang berikatan dengan senyawa = +2

·        Biloks atom unsur golongan VIIA seperti F, Cl, Br, yang berikatan dengan senyawa= -1, kecuali dalam senyawa okso memiliki biloks +1, +3, +5, +7

·        Jumlah total biloks senyawa = 0

·        Jumlah total biloks ion = jumlah muatannya

ELEKTROKIMIA

Elektrokimia adalah reaksi redoks yang bersangkut paut dengan listrik.

Reaksi elektrokimia dibagi menjadi 2, yaitu:

·         Sel galvani/sel volta adalah reaksi redoks yang menghasilkan listrik. Contohnya baterai.

·         Sel elektrolisis adalah listrik yang mengakibatkan reaksi redoks. Contohnya adalah pemurnian logam dan pelapisan logam.

Sel galvani/sel volta

Pada gambar di atas, logam Zn akan mengalami oksidasi, sedangkan logam Cu akan mengalami reduksi. Reaksi kimianya adalah:

Zn → Zn²⁺ + 2 e, E⁰ = 0,76 volt

Cu²⁺ + 2 e → Cu, E⁰ = 0,34 volt

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, E_sel = 1,1 Volt.

Fungsi dari jembatan garam adalah untuk menetralkan kelebihan anion dan kation pada larutan dan untuk menutup rangkaian sehingga reaksi dapat berlangsung terus-menerus.

Sel Elektrolisis

Pada sel elektrolisis, katoda akan tereduksi dan anoda yang akan teroksidasi.

Pada katoda, terdapat 2 kemungkinan zat yang ada, yaitu:

·    kation (K⁺) atau

·    air (H₂0) (bisa ada atau tidak ada tergantung dari apa yang disebutkan, cairan atau lelehan.)

Pada anoda, terdapat 3 kemungkinan zat yang ada, yaitu:

anion (A^-) atau air (H₂0) (bisa ada atau tidak ada tergantung dari apa yang disebutkan, cairan atau lelehan.) elektroda, elektroda ada 2 macam, inert (tidak mudah bereaksi, ada 3 macam zat yaitu platina (Pt), emas (Aurum/Au), dan karbon (C)) dan tak inert (mudah bereaksi, zat lainnya selain Pt, C, dan Au).

KOROSI

Korosi adalah reaksi redoks antara logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa yang tak di kehendaki. Korosi biasa di sebut pengkaratan, contoh yang lazim adalah pengkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen ( Udara ) mengalami reduksi, karat logam pada umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.

Ø Faktor-faktor yang menyebabkan korosi besi

Karena adanya oksigen ( Udara ) dan air.

Ø Cara-cara pencegahan korosi besi antara lain :

1. Mengecat

2. melumuri dengan oli atau gembuk

3. di salut dengan plastik

4. Tin plating ( pelapisan dengan timah )

5. Galvanisasi ( Pelapisan dengan Zink ))

6. Cromium Plating (pelapisan dengan kromium )

7. Sacrifical Protection ( Pengorbanan Anode )

Korosi Aluminium

Aluminium, Zink dan Kromium merupakan logam yang lebih aktif dari pada besi namun logam-logam ini lebih awet, karena pengkaratan terhenti setelah lapisan tipis oksida terbentuk. Lapisan ini dapat dibuat tebal melalui elektrolisis proses yang di sebut anodizing. Aluminium yang telah mengalami proses ini di gunakan untuk membuat panci, kusen, pintu dan jendela. Lapisan oksida aluminium lebih mudah di cat dan memberi efek warna yang lebih terang.

TEORI ASAM BASA

1.      Ciri-ciri Asam :

a)      Rasanya asam,

b)      Terasa menyengat bila disentuh,

c)      Nilai pH kurang dari 7,

d)     Mengubah warna lakmus biru menjadi merah,

e)      Dapat menghantarkan arus listrik,

f)       Menetralkan basa.

2.      Ciri-ciri Basa :

a)      Berasa pahit,

b)      Licin seperti sabun,

c)      Nilai pH lebih dari 7,

d)     Mengubah warna lakmus merah menjadi biru,

e)      Dapat menghantarkan arus listrik,

f)       Menetralkan asam.

§ Asam kuat dan basa kuat : (mendekati 1)

Ex : asam kuat à H₂SO₄, HNO₃, HCl, HClO_4,HBr

       Basa kuat à KOH, NaOH, Mg(OH)_2,LiOH

§ Asam lemah dan basa lemah:  (sgt jauh dari 1)

Ex : asam lemah à H₂CO₃,CH₃COOH,HCN, H₃PO₄

       Basa lemah à Fe(OH)₃, NH₄OH, Al(OH)₃

o Tetapan kesetimbangan pengionan asam = Ka

Semakin tinggi Ka, semakin kuat asam

o Tetapan kesetimbangan pengionan basa = Kb

Semakin tinggi Kb, semakin kuat basa

o Tetapan Kesetimbangan autoionisasi air = Kw

Terjadi karena adanya sifat amfiprotik air

Asam/Basa Kuat:

à elektrolit kuat (mengion hampir sempurna dalam air)

pH dapat ditentukan langsung dari nilai konsentrasi (C) asam dan basa tersebut.

[H+]= C asam.valensi asam       [OH^-]= C basa.valensi basa

Asam/Basa Lemah:

o   Konsentrasi H⁺ dari asam dan OH^- dari basa bergantung pada derajat ionisasi (α)dan tetapan ionisasi (Ka (asam) atau Kb (basa))

[H+] =    √ Ka.C asam  

[OH^-]= √ Kb.C basa

pH = - log [H+]                           pH + pOH = 14

pOH = - log [OH-]

Ket: C=konsentrasi (Molaritas)

LIMBAH KIMIA

Coolant adalah bahan aktif Ethylene Glycol dan juga Propylene Glycol dimana senyawa kimia ini memiliki titik beku yang sangat luar biasa rendah, akan menjamin kestabilan suhu dari senyawa atau campuran bahan itu sendiri, sehingga aman bagi radiator, water pump, thermostat, bahkan untuk radiAator yang berbahan dasar alumunium. Dan tentu saja semua masalah masalah, seperti mesin cepat panas, korosi pada radiator, bahkan radiator jebol, dapat teratasi.

Senyawa Coolant

Etilena glikol

Etilen glikol cukup beracun dengan LDLO = 786 mg/kg untuk manusia. Bahaya utama terletak pada rasa senyawa ini yang manis. Karena itu, anak-anak dan hewan sering tak sengaja mengonsumsinya melebihi dosis maksimal yang diperbolehkan. Ketika terhirup, etilen glikol teroksidasi menjadi asam glikolat dan kemudian menjadi asam oksalat, yang bersifat racun. Etilen glikol dan produk sampingnya yang beracun akan menyerang sistem saraf pusat, jantung dan ginjal serta dapat bersifat fatal jika tidak segera ditangani.

Produk antibeku yang digunakan pada kendaraan mengandung propilen glikol sebagai pengganti etilen glikol karena lebih aman, disebabkan rasanya yang tidak enak.