Hukum Dasar Kimia

HUKUM DASAR KIMIA

Berbagai proses kimia telah dikenal dan dipraktikan sejak ribuan tahun silam. Tetapi baru sekitar abad 18 kimia lahir sebagai ilmu. Pada zaman Mesir kuno misalnya, para ahli kimia berhasil menggunakan berbagai bahan kimia untuk mengawetkan jenazah. Namun demikian, pengetahuan para ilmu kimia dahulu diperoleh dari pengalaman, mungkin secara kebetulan, bukan dengan metode yang biasa diterapkan para ilmuan. Mereka tidak dapat menjelaskan proses kimia yang mereka kerjakan sehingga dapat dipahami secara rasional. Lavoisier dan Proust merupakan orang pertama yeng menerapkan metode eksperimen dalam bidang kimia, yaitu hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Pada materi Hukum Dasar Kimia ini, kita akan mempelajarinya. Berikut ini penjelasasannya.

1. Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan Massa) 

Antoine Laurent Lavoisiser (1743-1794) melakukan penelitian terhadap proses pembakaran beberapa zat. Dalam percobaan tersebut, Lavoisier membakar logam raksa (cair) sehingga menghasilkan merkuri oksida yang berwarna merah. Selain percobaan tersebut, Lavoisier juga melakukan percobaan sebaliknya dengan memanaskan merkuri oksida yang menghasilkan logam raksa dan dan gas oksigen. Ternyata, diketahui bahwa massa oksigen yang diperlukan pada proses pemanasan logam merkuri sama dengan massa oksigen yang dihasilkan dari pemanasan merkuri oksida. Dari hasil percobaan tersebut, Lavoisier mengemukakan hukum kekekalan massa atau hukum Lavoisier yang menyatakan : "massa total zat-zat sebelum reaksi sama dengan massa total zat-zat sesudah reaksi"

2. Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap) 

Ada berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih, sebagai contoh air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimanakita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam air? Seorang ahli kimia Prancis yang bernama Joseph Louis Proust (1754–1826) mencoba mereaksikan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Hasil percobaanya membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yan g terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan hukum perbandingan tetap, yang berbunyi: "Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap"

3. Hukum Dalton (Hukum Perbandingan Berganda)

Bagaimana hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap dapat dijelaskan? Jawaban dari pertanyaan ini diberikan oleh seorang guru di Inggris, John Dalton (1766-1844), dengan mengajukan teori yang kita kenal sebagai teori atom Dalton. Postulat dasar dari teori tersebut antara lain:

1. Materi tersusun dari partikel yang tidak bisa dibagi lagi, yaitu atom.
2. Atom-atom suatu unsur tertentu adalah sama, sedangkan unsur yang berbeda memiliki jenis atom yang berbeda.
3. Materi tersusun dari partikel yang tidak bisa dibagi lagi, yaitu atom.
4. Atom-atom suatu unsur tertentu adalah sama, sedangkan unsur yang berbeda memiliki jenis atom yang berbeda.
5. Reaksi kimia adalah penggabungan, pemisahan, atau penataan ulang dari atom-atom, tetapi atom-atom itu sendiri tidak berubah
6. Kombinasi unsur-unsur dalam pembentukan senyawa yang berbeda terjadi ketika atom-atom dari unsur-unsur yang tidak sama bergabung dalam perbandingan bilangan bulat dan sederhana.

Postulat ketiga dari Dalton menjelaskan hukum kekekalan massa, postulat keempat menjelaskan hukum perbandingan tetap. Postulat keempat dari Dalton juga memprediksi kemungkinan dari unsur-unsur bergabung dalam perbandingan yang berbeda untuk memberikan senyawa-senyawa yang berbeda yang kemudian dikenal sebagai Hukum Dalton atau Hukum Kelipatan Berganda. Menurut Dalton: “jika massa dari salah satu unsur dalam kedua senyawa adalah sama, maka perbandingan massa unsur yang satu lagi dalam kedua senyawa merupakan bilangan bulat dan sederhana”

4. HUKUM GAY-LUSSAC (HUKUM PERBANDINGAN VOLUME)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa, gas Hidrogen dapat bereaksi dengan gas Oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas Hidrogen dan Oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yakni 2 : 1. Joseph Gay-Lussac (1778-1850), kimiawan asal Prancis Gay-Lussac melakukan  percobaan karena terinspirasi oleh hasil eksperimen Henry Cavendish yang mengemukakan bahwa pada suhu dan tekanan tetap, perbandingan volum hidrogen dengan volum oksigen yang membentuk air adalah 2 : 1. Sewaktu ia mempelajari komposisi oksigen di udara, ia tertarik dengan reaksi kimia antara gas hidrogen dan gas oksigen membentuk uap air. Ia menemukan bahwa jika diukur pada P, T yang konstan, untuk setiap 2 volum gas hidrogen dan 1 volume gas oksigen, akan diperoleh 2 volum uap air. Dari hasil percobaannya tersebut, Gay-Lussac menemukan fakta-fakta sebagai berikut.

Semua koefisiennya sebanding  dengan volume pereaksi dan produk gas. Volume gas pereaksi dan produk dapat dituliskan dalam liter atau satuan volume lainnya. Ternyata perbandingan volume gas dalam suatu reaksi sesuai dengan koefisien reaksi gas-gas tersebut. Hal ini berarti bahwa, jika volume salah satu gas diketahui, maka volume gas yang lain dapat ditentukan dengan cara membandingkan koefisien reaksinya.

Perbandingan volume gas-gas yang terlibat dalam reaksi ternyata merupakan bilangan bulat sederhana. Berdasarkan percobaan tersebut di atas, Gay-Lussac menemukan hukum perbandingan volume untuk reaksi-reaksi yang melibatkan gas-gas, berbunyi: 

“volume dua gas yang bereaksi (pada suhu dan tekanan sama) adalah sama sebagai perbandingan bulat dan sederhana”. 

Dengan kata lain, perbandingan volume masing-masing produk gas hasil reaksi dan gas-gas pereaksi merupakan perbandingan bulat dan sederhana.  

Bagaimana cara Gay-Lussac membuat pereaksi dan zat hasil reaksi agar selalu dalam bentuk gas? Untuk melakukan hal tersebut Gay-Lussac mencampurkan gas-gas pereaksi di dalam tabung tertentu yang dinamakan dengan tabung eudiometer, kemudian pada campuran gas-gas tersebut dilewatkan bunga api listrik agar terjadi reaksi. Hasil reaksi dan gas sisa dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen gas dalam tabung dengan cara mengubah wujud uap menjadi cair.

5. Hukum Avogadro

Hukum Avogadro menyatakan: “pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Amedeo Avogadro berpendapat bahwa satuan terkecil dari suatu zat tidak harus atom, tetapi dapat berupa gabungan atom-atom yang sejenis maupun berbeda jenis, yang disebut molekul. Sehingga, bila bagian terkecil dari gas hydrogen dan oksigen adalah molekul yang merupakan gabungan dari dua atom, maka didapatkan:

            1 molekul hydrogen + ½ moleku oksigen à 1 molekul air

            (2 atom hydrogen) + (1 atom oksigen) à (2 atom hydrogen + 1 atom oksigen)

Berdasarkan konsep tersebut, maka sampai sekarang gas-gas(kecuali gas mulia) dianggap sebagai molekul diatomic (gabungan dari dua atom), sehingga penulisan rumus kimia gas hydrogen adalah H₂; oksigen O₂; nitrogen N₂; dan seterusnya.

Judul Artikel    : Hukum Dasar Kimia

Penulis             : Teti Rizki Novia, S.Pd

14 Manfaat Ilmu Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

14 Manfaat Ilmu Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

Manfaat - Ilmu kimia tidak semuanya berhubungan dengan sesuatu yang mengerikan, justru sebaliknya banyak sekali manfaat bagi kehidupan manusia. Penasaran apa saja 14 Manfaat Ilmu Kimia dalam kehidupan sehari-hari ??, sebelumnya mari kita lihat dulu pengertian dari ilmu kimia itu sendiri.

Reaksi Kimia pixabay.com

Menurut KBBI, Kimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai komposisi, struktur, dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari. Selain itu, Kimia juga mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan tersebut pada tingkat makroskopik. Kimia modern menyebutkan, sifat fisik materi umumnya ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada gilirannya ditentukan oleh gaya antaratom dan ikatan kimia.

Dibawah  ini  akan  kami uraikan  secara  singkat  14 manfaat  Ilmu  Kimia  dalam  berbagai  bidang  yang  biasa  dijumpai  dalam  kehidupan  sehari-hari.

Manfaat Ilmu Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Kedokteran 

• Ilmu  Kimia  diperlukan  untuk  mengatasi  berbagai  kasus, seperti  uji  kesehatan, laboratorium, pembuatan  alat  pencuci  darah, pembuatan  materi  sintesis  pengganti  tulang, gigi, dan  pembuatan  obat-obatan.
• Analisis  kimia  di  laboratorium  rumah  sakit  menggunakan  bahan-bahan  kimia  untuk  mengecek  infeksi  dalam  sampel  darah.
• Penggunaan  zat-zat  kimia  tertentu  untuk  mendeteksi  ada  atau  tidaknya  virus  HIV  dalam  darah.

2. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Pertanian

• Di  bidang  pertanian  modern  saat  ini, para  petani  telah  menggunakan  pupuk  dan  pestisida. Supaya  dapat  merangsang  pertumbuhan  akar, batang, dan  daun  serta  meningkatkan  mutu  dan  jumlah  hasil  yang  lebih  banyak. Pupuk  adalah  senyawa  kimia  anorganik  yang  dijumpai  di  alam  atau  dibuat  manusia  yang  memiliki  nilai  hara  langsung  atau  tidak  langsung  bagi  tanaman.
• Penggunaan  pestisida  yang  cukup  dapat  memusnahkan  hama  dan  meningkatkan  produksi  tumbuhan  dengan  cepat. Di  sisi  lain, penggunaan  pestisida  secara  berlebihan  dapat  mengganggu  keseimbangan  ekosistem  juga  dapat  membahayakan  bagi  kesehatan  tubuh  manusia. 

3. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Pangan

Dalam  bidang  pangan, Ilmu  Kimia  menjadi  alat  bantu  meningkatkan  mutu  dan  persediaan  pangan  dengan  beragam  penggunaan  zat  aditif  dan  zat  pengawet  serta  penggunaan  mikroorganisme  atau  bakteri  pada  makanan. Contohnya : pembuatan  kecap, pembuatan  tempe, dan  pembuatan  yoghurt. 

4. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Geologi

            Bidang  Geologi  berkaitan  dengan  penelitian  batu-batuan  (mineral), pertambangan  gas, dan  minyak  bumi. Proses  penentuan  unsur-unsur  yang  menyusun  mineral  dan  tahap  pendahuluan  untuk  eksplorasi  menggunakan  dasar-dasar  Ilmu  Kimia. Manfaat  Ilmu  Kimia  dalam  bidang  ini  adalah  untuk  membantu  memahami  serta  mengerti  temuan  para  peneliti  tentang  bebatuan  atau  benda-benda  alam.

5. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Hukum

Ilmu  kimia  di  bidang  hukum  berperan  dalam  pembuktian  Kasus  Hukum, contoh :

• Seseorang  mencampur  minyak  tanah  ke  bensin  lalu  diperdagangkan. Untuk  memastikan  apakah  bensin  itu  tercampur  minyak  tanah, dilakukan  uji  laboratorium.
• Ditemukan  mayat  yang  terpotong-potong  sehingga  tidak  dapat  dikenali. Untuk  memastikan  siapa  orang  yang  terbunuh  itu, harus  diuji  DNA-nya.
• Untuk  memastikan  seorang  pengendara  apakah  telah  meminum  alkohol  melebihi  batas  yang  ditentukan  atau  tidak. Yakni  dimasukkan  suatu  alat  ke  mulut  pengendara  untuk  melakukan  analisis  napas. 

6. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Mesin

Mempelajari  sifat  dan  komposisi  logam  yang  baik  untuk  pembuatan  mesin, mempelajari  sifat, komposisi  bahan  bakar, dan  minyak  pelumas  mesin. Itulah  berbagai  manfaat  Ilmu  Kimia  di  bidang  mesin.

7. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Teknik  Sipil

Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  bidang  ini  adalah  semen, kayu, cat, paku, besi, paralon  (pipa  PVC), lem, dan  sebagainya. Semua  bahan  tersebut  dihasilkan  melalui  riset  yang  berdasarkan  Ilmu  Kimia.

Manfaat  Ilmu  Kimia  dalam  bidang  teknik  sipil  adalah  agar  bahan-bahan  bangunan  tersebut  dapat  diketahui  kelebihan  serta  kekurangannya. Sehingga  dapat  meminimalisir  kecelakaan  di  kemudian  hari.

8. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Biologi

Biologi  adalah  ilmu  yang  mempelajari  khusus  tentang  makhluk  hidup. Proses  kimia  yang  berlangsung  dalam  makhluk  hidup  meliputi  pencernaan  makanan, pernapasan, metabolisme, fotosintesis, dan  lain-lain. Untuk  mempelajari  hal  tersebut, diperlukan  pengetahuan  tentang  struktur  dan  sifat  senyawa  yang  ada, seperti  karbohidrat, protein, vitamin, enzim. Meskipun  secara  umum  ini  lebih  erat  kaitannya  dengan  Ilmu  Biologi, namun  manfaat  Ilmu  Kimia  juga  nyatanya  sedikit  banyak  berpengaruh  dalam  bidang  biologi  ini.

9. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Tekstil

Di  bidang  tekstil, ekstrak  tumbuh-tumbuhan  digunakan  untuk  mewarnai  pakaian. Misalnya  temulawak  memiliki  zat  pewarna  kurkumin  yang  dapat  digunakan  sebagai  pewarna  kain  rayon  viskosa.

10. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  IPTEK  (Ilmu  Pengetahuan  dan  Teknologi)

• Dengan  Ilmu  Kimia  diproduksi  microchip  dari  logam  silicon  dengan  mutu  tinggi  sehingga  komputer  dapat  menyimpan  banyak  data  dan  mengolah  data  dengan  cepat. 
• Terciptanya  PLTN, yaitu  suatu  sumber  energi  baru  berdaya  guna  sangat  besar  yang  pada  prinsipnya  menggunakan  teori  pemecahan  maupun  penggabungan  atom. Sering  disebut  reaksi  fisi  maupun  reaksi  fusi.

11. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Fisika

Di  bidang  fisika, Ilmu  Kimia  digunakan  untuk  membantu  penemuan  material-material  baru  dalam  bidang  listrik  (semikonduktor), magnet.

12. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Ilmu  Forensik

Para  ilmuan  forensik  menggunakan  bahan  kimia  untuk  memecahkan  masalah-masalah  kriminal. Bahan  kimia  yang  digunakan  antara  lain  sianoakrilat, perak  klorida, dan  ninhidrin.

13. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Seni

Industri  kimia  menghasilkan  cat  untuk  memperindah  suatu  bahan  atau  bangunan. Bahan  kimia  yang  ada  dalam  cat  tembok  antara  lain  kalsium  karbonat, titanium  dioksidapolivinil, akrilik, air.

14. Manfaat  Ilmu  Kimia  di  Bidang  Arkeologi

• Penentuan  usia  fosil  yang  biasa  dilakukan  saat  ini  merupakan  salah  satu  hasil  penerapan  Ilmu  Kimia. Fosil  yang  ditemukan  dapat  ditentukan  usianya  dengan  radiosotop  karbon-14.  
• Menentukan  umur  suatu  benda  purbakala  melalui  teori  peluruhan  radioaktif.  

Demikian yang dapat saya uraikan tentang beberapa 14 manfaat  Ilmu  Kimia  dalam berbagai  bidang  yang  biasa  dijumpai  dalam  kehidupan  sehari-hari, semoga bermanfaat buat Sobat Lokersains semua. Sampai jumpa pada Artikel berikutnya.

KOMPONEN-KOMPONEN MATERI KIMIA - ATOM, MOLEKUL, ION

Komponen-Komponen Materi pada Kimia

Atom, Molekul, dan Ion

A. Atom

Dunia Kimia berdasarkan teori atom, satuan terkecil materi adalah atom. Materi didefinisikan sebagai kumpulan atom. Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron. Diameter inti sekitar 10^-15-10^-14 m, yakni sekitar 1/10 000 besarnya atom. Lebih dari 99 % massa atom terkonsentrasi di inti. Inti terdiri atas proton dan neutron, dan jumlahnya menentukan sifat unsur.

Massa proton sekitar 1,67 x 10^-27 kg dan memiliki muatan positif, 1,60 x 10^-19 C (Coulomb). Muatan ini adalah satuan muatan listrik terkecil dan disebut muatan listrik elementer. Inti memiliki muatan listrik positif yang jumlahnya bergantung pada jumlah proton yang dikandungnya. Massa neutron hampir sama dengan massa proton, tetapi neutron tidak memiliki muatan listrik. Elektron adalah partikel dengan satuan muatan negatif, dan suatu atom tertentu mengandung sejumlah elektron yang sama dengan jumlah proton yang ada di inti atomnya. Jadi atom secara listrik bermuatan netral. Sifat partikel-partikel yang menyusun atom dirangkumkan di Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Sifat partikel penyusun atom.

massa (kg)		Massa relatif	Muatan listrik (C)
proton	1,672623x10-27	1836	1,602189x10-19
neutron	1,674929x10-27	1839	0
elektron	9,109390x10-31	1	-1,602189x10-19

Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Karena massa proton dan neutron hampir sama dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan massa neutron dan proton, massa suatu atom hampir sama dengan nomor massanya.

Bila nomor atom dan nomor massa suatu atom tertentu dinyatakan, nomor atom ditambahkan di kiri bawah symbol atom sebagai subscript, dan nomor massa di kiri atas sebagai superscript. Misalnya untuk atom karbon dinyatakan sebagai ¹²₆ C karena nomor atom adalah 6 dan nomor massanya adalah 12. Kadang hanya nomor massanya yang dituliskan, jadi sebagai ¹²C.

Jumlah proton dan elektron yang dimiliki oleh unsur menentukan sifat Kimia unsur. Jumlah neutron mungkin bervariasi. Suatu unsur tertentu akan selalu memiliki nomor atom yang sama tetapi mungkin memiliki jumlah neutron yang berbeda-beda. Varian-varian ini disebut isotop. Sebagai contoh hydrogen memiliki isotop yang dituliskan di tabel berikut.

Tabel 1.2 Isotop-isotop hidrogen

Simbol dan nama	Jumlah proton	Jumlah neutron
1H hidrogen	1	0
2H deuterium, D	1	1
3H tritium, T	1	2

Banyak unsur yang ada alami di alam memiliki isotop-isotop. Beberapa memiliki lebih dari dua isotop. Sifat kimia isotop sangat mirip, hanya nomor massanya yang berbeda.

B. Molekul

Komponen independen netral terkecil materi disebut molekul. Molekul monoatomik terdiri datu atom (misalnya, Ne). Molekul poliatomik terdiri lebih banyak atom (misalnya, CO₂). Jenis ikatan antar atom dalam molekul poliatomik disebut ikatan kovalen (lihat bab 3.2(b)).

Salah satu alasan mengapa mengapa diperlukan waktu yang lama sampai teori atom diterima dengan penuh adalah sebagai berikut. Dalam teorinya Dalton menerima keberadaan molekul (dalam terminologi modern) yang dibentuk oleh kombinasi atom yang berbeda-beda, tetapi ia tidak tidak menerima ide molekul diatomik untuk unsur seperti oksigen, hidrogen atau nitrogen yang telah diteliti dengan intensif waktu itu. Dalton percaya pada apa yang disebut “prinsip tersederhana” dan berdasarkan prinsip ini, ia secara otomatis mengasumsikan bahwa unsur seperti hidrogen dan oksigen adalah monoatomik.

Kimiawan Perancis Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) mengusulkan hukum reaksi gas yang menyatakan bahwa dalam reaksi gas, perbandingan volume adalah bilangan bulat. Teori atom Dalton tidak memberikan rasional hukum ini. Di tahun 1811, kimiawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856) mengusulkan unsur gas seperti hidrogen dan oksigen yang bukan monoatomik tetapi diatomik. Lebih lanjut, ia juga mengusulkan bahwa pada temperatur dan tekanan tetap, semua gas dalam volume tertentu mengandung jumlah partikel yang sama. Hipotesis ini awalnya disebut hipotesis Avogadro, tetapi kemudian disebut hukum Avogadro.

Hukum Avogadro memberikan dasar penentuan massa atom relatif, yakni massa atom (secara nal disebut berat atom). Pentingnya massa atom ini lambat disadari. Kimiawan Italia Stanislao Cannizzaro (1826-1910) menyadari pentingnya hipotesis Avogadro dan validitasnya di International Chemical Congress yang diselenggarakan di Karlsruhe, Germany, di tahun 1860, yang diadakan utuk mendiskusikan kesepakatan internasional untuk standar massa atom. Sejak itu, validitas hipotesis Avogadro secara perlahan diterima.

C. Ion

Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion. Kation adalah ion yang memiliki muatan positif, anion memiliki muatan negatif. Tarikan listrik akan timbul antara kation dan anion. Dalam kristal natrium khlorida (NaCl), ion natrium (Na⁺) dan ion khlorida (Cl^-) diikat dengan tarikan listrik. Jenis ikatan ini disebut ikatan ion (lihat bab3.2 (a))

Demikian sedikit penjelasan tentang materi ini, jika mau membaca materi yang lainnya silahkan klik DISINI

Terima Kasih

Sejarah Lahirnya kimia

Lokersains.com - Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Ia menemukan hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia, dan mengungkap peran oksigen dalam pembakaran. Berdasarkan prinsip ini, kimia maju di arah yang benar.

Sebenarnya oksigen ditemukan secara independen oleh dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804) dan kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di penghujung abad ke-18. Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun sebelum kimia modern lahir. Dengan demikian, kimia merupakan ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan dengan fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun.

Namun alkimia, metalurgi dan farmasi di zaman kuno dapat dianggap sebagai akar kimia. Banyak penemuan yang dijumpai oleh orang-orang yang terlibat aktif di bidang-bidang ini berkontribusi besar pada kimia modern walaupun alkimia didasarkan atas teori yang salah. Lebih lanjut, sebelum abad ke-18, metalurgi dan farmasi sebenarnya didasarkan atas pengalaman saja dan bukan teori. Jadi, nampaknya tidak mungkin titik-titik awal ini yang kemudian berkembang menjadi kimia modern. Berdasarkan hal-hal ini dan sifat kimia modern yang terorganisir baik dan sistematik metodologinya, akar sebenarnya kimia modern mungkin dapat ditemui di filosofi Yunani kuno.

Jalan dari filosofi Yunani kuno ke teori atom modern tidak selalu mulus. Di Yunani kuno, ada perselisihan yang tajam antara teori atom dan penolakan keberadaan atom. Sebenarnya, teori atom tetap tidak ortodoks dalam dunia kimia dan sains. Orang-orang terpelajar tidak tertarik pada teori atom sampai abad ke-18. Di awal abad ke-19, kimiawan Inggris John Dalton (1766-1844) melahirkan ulang teori atom Yunani kuno. Bahkan setelah kelahirannya kembali ini, tidak semua ilmuwan menerima teori atom. Tidak sampai awal abad 20 teori ato, akhirnya dibuktikan sebagai fakta, bukan hanya hipotesis. Hal ini dicapai dengan percobaan yang terampil oleh kimiawan Perancis Jean Baptiste Perrin (1870-1942). Jadi, perlu waktu yang cukup panjang untuk menetapkan dasar kimia modern.

Sebagaimana dicatat sebelumnya, kimia adalah ilmu yang relatif muda. Akibatnya, banyak yang masih harus dikerjakan sebelum kimia dapat mengklaim untuk mempelajari materi, dan melalui pemahaman materi ini memahami alam ini. Jadi, sangat penting di saat awal pembelajaran kimia kita meninjau ulang secara singkat bagaimana kimia berkembang sejak kelahirannya.

a. Teori atom kuno

Sebagaimana disebut tadi, akar kimia modern adalah teori atom yang dikembangkan oleh filsuf Yunani kuno. Filosofi atomik Yunani kuno sering dihubungkan dengan Democritos (kira-kira 460BC- kira-kira 370 BC). Namun, tidak ada tulisan Democritos yang tinggal. Oleh karena itu, sumber kita haruslah puisi panjang “De rerum natura” yang ditulis oleh seniman Romawi Lucretius (kira-kira 96 BC- kira-kira 55 BC).

Atom yang dipaparkan oleh Lucretius memiliki kemiripan dengan molekul modern. Anggur (wine) dan minyak zaitun, misalnya memiliki atom-atom sendiri. Atom adalah entitas abstrak. Atom memiliki bentuk yang khas dengan fungsi yang sesuai dengan bentuknya. ”Atom anggur bulat dan mulus sehingga dapat melewati kerongkongan dengan mulus sementara atom kina kasar dan akan sukar melalui kerongkongan”. Teori struktural modern molekul menyatakan bahwa terdapat hubungan yang sangat dekat antara struktur molekul dan fungsinya.

Walaupun filosofi yang terartikulasi oleh Lucretius tidak didukung oleh bukti yang didapat dari percobaan, inilah awal kimia modern.

Dalam periode yang panjang sejak zaman kuno sampai zaman pertengahan, teori atom tetap In heretikal (berlwanan dengan teori yang umum diterima) sebab teori empat unsur (air, tanah, udara dan api) yang diusulkan filsuf Yunani kuno Aristotole (384 BC-322 BC) menguasi. Ketika otortas Aristotle mulai menurun di awal abad modern, banyak filsuf dan ilmuwan mulai mengembangkan teori yang dipengaruhi teori atom Yunani. Gambaran materi tetap dipegang oleh filsuf Perancis Rene Descartes (1596-1650), filsuf Jerman Gottfried Wilhelm Freiherr von Leibniz (1646-1716), dan ilmuwan Inggris Sir Issac Newton (1642-1727) yang lebih kurang dipengaruhi teori atom.

b. Teori atom Dalton

Di awal abad ke-19, teori atom sebagai filosofi materi telah dikembangkan dengan baik oleh Dalton yang mengembangkan teori atomnya berdasarkan peran atom dalam reaksi kimia. Teori atomnya dirangkumkan sebagai berikut:

Teori atom Dalton:

(i) partikel dasar yang menyusun unsur adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik. (ii) massa atom yang berjenis sama akan identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain.

(iii) keseluruhan atom terlibat dalam reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom dalam senyawa tertentu tetap.

Dasar teoritik teori Dalton terutama didasarkan pada hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap1, keduanya telah ditemukan sebelumnya, dan hukum perbandingan berganda2 yang dikembangkan oleh Dalton sendiri.

1 Senyawa tertentu selalu mengandung perbandingan massa unsur yang sama.

2 Bila dua unsur A dan B membentuk sederet senyawa, rasio massa B yang bereaksi dengan sejumlah A dapat direduksi menjadi bilangan bulat sederhana.

Atom Democritos dapat dikatakan sebagai sejenis miniatur materi. Jadi jumlah jenis atom akan sama dengan jumlah materi. Di pihak lain, atom Dalton adalah penyusun materi, dan banyak senyawa dapat dibentuk oleh sejumlah terbatas atom. Jadi, akan terdapat sejumlah terbatas jenis atom. Teori atom Dalton mensyaratkan proses dua atau lebih atom bergabung membentuk materi. Hal ini merupakan alasan mengapa atom Dalton disebut atom kimia.

Bukti keberadaan atom

Ketika Dalton mengusulkan teori atomnya, teorinya menarik cukup banyak perhatian. Namun, teorinya ini gagal mendapat dukungan penuh. Beberapa pendukung Dalton membuat berbagai usaha penting untuk mempersuasi yang melawan teori ini, tetapi beberapa oposisi masih tetap ada. Kimia saat itu belum cukup membuktikan keberadaan atom dengan percobaan. Jadi teori atom tetap merupakan hipotesis. Lebih lanjut, sains setelah abad ke-18 mengembangkan berbagai percobaan yang membuat banyak saintis menjadi skeptis pada hipotesis atom. Misalnya, kimiawan tenar seperti Sir Humphry Davy (1778-1829) dan Michael Faraday (1791-1867), keduanya dari Inggris, keduanya ragu pada teori atom.

Sementara teori atom masih tetap hipotesis, berbagai kemajuan besar dibuta di berbagai bidang sains. Salah satunya adalah kemunculan termodinamika yang cepat di abad 19. Kimia struktural saat itu yang direpresentasikan oleh teori atom hanyalah masalah akademik dengan sedikit kemungkinan aplikasi praktis. Tetapi termodinamika yang diturunkan dari isu praktis seperti efisiensi mesin uap nampak lebih penting. Ada kontroversi yang sangat tajam antara atomis dengan yang mendukung termodinamika. Debat antara fisikawan Austria Ludwig Boltzmann (1844-1906) dan kimiawan Jerman Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) dengan fisikawan Austria Ernst Mach (1838-1916) pantas dicatat. Debat ini berakibat buruk, Boltzmann bunuh diri.

Di awal abad 20, terdapat perubahan besar dalam minat sains. Sederet penemuan penting, termasuk keradioaktifan, menimbulkan minat pada sifat atom, dan lebih umum, sains struktural. Bahwa atom ada secara percobaan dikonfirmasi dengan percobaan kesetimbangan sedimentasi oleh Perrin.

Botanis Inggris, Robert Brown (1773-1858) menemukan gerak takberaturan partikel koloid dan gerakan ini disebut dengan gerak Brow, untuk menghormatinya. Fisikawan Swiss Albert Einstein (1879-1955) mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom. Menurut teori ini, gerak Brown dapat diungkapkan dengan persamaan yang memuat bilangan Avogadro.

D =(RT/N).(1/6παη) ... (1.1)

D adalah gerakan partikel, R tetapan gas, T temperatur, N bilangan Avogadro, α jari-jari partikel dan η viskositas larutan.

Inti ide Perrin adalah sebagai berikut. Partikel koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. Kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi. Perrin dengan teliti mengamati distribusi partikel koloid, dan dengan bantuan persamaan 1.1 dan datanya, ia mendapatkan bilangan Avogadro. Mengejutkan nilai yang didapatkannya cocok dengan bilangan Avogadro yang diperoleh dengan metoda lain yang berbeda. Kecocokan ini selanjutnya membuktikan kebenaran teori atom yang menjadi dasar teori gerak Brown.

Tidak perlu disebutkan, Perrin tidak dapat mengamati atom secara langsung. Apa yang dapat dilakukan saintis waktu itu, termasuk Perrin, adalah menunjukkan bahwa bilangan Avogadro yang didapatkan dari sejumlah metoda yang berbeda berdasarkan teori atom identik. Dengan kata lain mereka membuktikan teori atom secara tidak langsung dengan konsistensi logis.

Dalam kerangka kimia modern, metodologi seperti ini masih penting. Bahkan sampai hari ini masih tidak mungkin mengamati langsung partikel sekecil atom dengan mata telanjang atau mikroskop optic. Untuk mengamati langsung dengan sinar tampak, ukuran partikelnya harus lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Panjang gelombang sinar tampak ada dalam rentang 4,0 x 10^-7- 7,0 x10^-7 m, yang besarnya 1000 kali lebih besar daripada ukuran atom. Jadi jelas di luar rentang alat optis untuk mengamati atom. Dengan bantuan alat baru seperti mikroskop electron (EM) atau scanning tunneling microscope (STM), ketidakmungkinan ini dapat diatasi. Walaupun prinsip mengamati atom dengan alat ini, berbeda dengan apa yang terlibat dengan mengamati bulan atau bunga, kita dapat mengatakan bahwa kita kini dapat mengamati atom secara langsung.

Demikian sedikit penjelasan tentang materi ini, jika mau membaca materi yang lainnya silahkan klik DISINI

Terima Kasih

Kumpulan Materi Kimia 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).

Demikian sedikit penjelasan tentang materi ini, jika mau membaca materi yang lainnya silahkan klik DISINI

Terima Kasih