Bab1 Pengantar Ilmu Kimia Kimia : Ilmu Pengetahuan bagi Abad 21 Kesehatan dan Pengobatan Sistem sanitasi Operasi dengan anestesi Vaksin dan antibiotik Energi dan Lingkungan Energi Fosil Energi Surya Energi nuklir 1.1 1
Kimia : Ilmu Pengetahuan bagi Abad 21 Teknologi dan Material Polimer, keramik, kristal cair Superkonduktor pada suhu kamar? Komputasi molekular? Makanan dan Pertanian Modifikasi tanaman secara genetis Pestisida alami. Pupuk khusus 1.1 Metode Ilmiah adalah suatu pendekatan sistematik untuk melakukan penelitian. Hipotesis merupakan suatu penjelasan yang bersifat tentatif untuk sekelompok hasil pengamatan. uji modifikasi Hukum adalah suatu pernyataan matematis atau pernyataan verbal yang ringkas tentang hubungan antar fenomena-fenomena yang selalu sama dalam keadaan yang sama. 1.2 2
Kimia Dalam Kehidupan: Eksistensi Awal Helium dan Teori Big Bang Pada tahun 1940 George Gamow mengeluarkan hipotesis bahwa alam semesta bermula dari suatu ledakan maha dahsyat atau disebut juga dengan big bang. Eksperimen Pendukung pembesaran alam semesta asal muasal radiasi kosmik eksistensi awal helium 1.2 Kimia adalah ilmu tentang materi dan perubahannya 1. Materi adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. 2. Zat adalah materi yang memiliki susunan tertentu atau tetap dan sifat-sifat yang tertentu pula. air, amonium, sukrosa, emas, oksigen 1.3 3
Campuran adalah penggabungan dua atau lebih zat di mana dalam penggabungan ini zat-zat tersebut mempertahankan identitas masing-masing. 1. Campuran homogen susunan dari campurannya di seluruh bagian larutan akan sama. soft drink, susu, solder 2. Campuran heterogen susunan dari campurannya tidak seragam. semen, campuran serbuk besi pada pasir 1.3 Cara fisika dapat digunakan untuk memisahkan suatu campuran menjadi komponen-komponen murninya. distilasi magnet 1.3 4
Unsur merupakan suatu zat yang tidak dapat dipisahkan lagi menjadi zat-zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. 113 unsur telah diidentifikasi. 82 unsur terdapat secara alami di Bumi. emas, aluminum, timbal, oksigen, karbon 31 unsur telah dibuat oleh ilmuwan. teknetium, amerisium, seaborgium 1.3 1.3 5
Senyawa merupakan suatu zat yang tersusun dari atom-atom dari dua unsur atau lebih yang terikat secara kimia dengan perbandingan yang tetap. Senyawa hanya dapat dipisahkan dengan cara kimia menjadi unsur-unsur murninya. Air (H 2 O) Glukosa (C 6 H 12 O 6 ) Amonium (NH 3 ) 1.3 1.3 6
Tiga Wujud dari Materi gas cairan padatan 1.4 Perubahan Fisika atau Kimia? Perubahan fisika tidak mengubah komposisi atau identitas dari substansi. Larutnya gula Pencairan es dalam air Perubahan kimia mengubah komposisi atau identitas dari substansi-substansi yang terlibat. hidrogen terbakar di udara membentuk air 1.5 7
Sifat Ekstensif dan Intensif Nilai sifat ekstensif yang terukur bergantung kepada seberapa banyak materi yang diukur. massa panjang volume Nilai terukur dari sifat intensif tidak bergantung dari jumlah materi yang diukur. kerapatan suhu warna Materi segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. massa suatu ukuran yang menunjukkan kuantitas materi dalam suatu benda. Satuan SI dari massa adalah kilogram (kg) 1 kg = 1.000 g = 1 x 10 3 g berat gaya yang diberikan oleh gravitasi berat = c x massa di bumi, c = 1,0 di bulan, c ~ 0,1 pada suatu benda. Ukuran 1 kg berarti 1 kg di bumi 0,1 kg di bulan 8
9
Volume Satuan turunan SI bagi volume adalah meter kubik (m 3 ). 1 cm 3 = (1 x 10-2 m) 3 = 1 x 10-6 m 3 1 dm 3 = (1 x 10-1 m) 3 = 1 x 10-3 m 3 1 L = 1.000 ml = 1.000 cm 3 = 1 dm 3 1 ml = 1 cm 3 Kerapatan satuan turunan SI-nya adalah kg/m 3 1 g/cm 3 = 1 g/ml = 1.000 kg/m 3 kerapatan = massa volume d = m V Sepotong platina dengan kerapatan 21,5 g/cm 3 mempunyai volume 4,49 cm 3. Berapakah massanya? d = m V m = d x V = 21,5 g/cm 3 x 4,49 cm 3 = 96,5 g 10
K = 0 C + 273,15 273 K = 0 0 C 373 K = 100 0 C 0 F = 9 x 0 C + 32 5 32 0 F = 0 0 C 212 0 F = 100 0 C Berapakah 172,9 0 F dalam derajat Celsius? 5 9 0 F = 9 5 x 0 C + 32 0 F 32 = 9 5 x 0 C x ( 0 F 32) = 0 C 0 C = 5 9 x ( 0 F 32) 0 C = 5 9 x (172,9 32) = 78,3 11
Kimia Dalam Kehidupan Pada tanggal 23 September 1999, Satelit Pengamat Iklim planet Mars seharga $125.000.000 memasuki atmosfir Mars lebih rendah 100 km dari yang direncanakan dan hancur terbakar. 1 lb = 1 N 1 lb = 4,45 N Ini akan menjadi peringatan yang akan melegenda dalam pengajaran pengenalan sistem metrik di sekolah dasar, SMA, dan kelas2 ilmu pengetahuan di perguruan tinggi sampai akhir jaman nanti. Notasi Ilmiah Jumlah atom pada 12 g karbon: 602.200.000.000.000.000.000.000 6,022 x 10 23 Massa dari satu atom karbon dalam gram: 0,0000000000000000000000199 1,99 x 10-23 N adalah bilangan antara 1 dan 10 N x 10 n n adalah suatu pangkat yang dapat berupa bilangan bulat positif atau negatif. 12
Notasi Ilmiah 568,762 0,00000772 koma desimal digeser kekiri geser ke kanan n > 0 n < 0 568,762 = 5,68762 x 10 2 0,00000772 = 7,72 x 10-6 Penambahan dan Pengurangan 1. Tulis tiap kuantitas (N1 dan N2) dengan pangkat yang sama n 2. Gabungkan N 1 dan N 2 3. Pangkat, n, tetap sama 4,31 x 10 4 + 3,9 x 10 3 = 4,31 x 10 4 + 0,39 x 10 4 = 4,70 x 10 4 Perkalian Notasi Ilmiah (4,0 x 10 1. Kalikan N 1 dan N -5 ) x (7,0 x 10 3 ) = 2 2. Tambahkan pangkat n 1 dan n (4,0 x 7.0) x (10-5+3 ) = 2 28 x 10-2 = 2,8 x 10-1 Pembagian 1. Bagi N 1 dan N 2 2. Kurangi pangkat n 1 dan n 2 8,5 x 10 4 5,0 x 10 9 = (8,5 5.0) x 10 4-9 = 1,7 x 10-5 13
Angka Signifikan Setiap digit yang tidak nol adalah signifikan. 1,234 kg 4 angka signifikan Nol diantara digit tidak nol adalah signifikan. 606 m 3 angka signifikan Nol dikiri digit tidak nol pertama tidak signifikan. 0,08 L 1 angka signifikan Jika suatu bilangan lebih besar dari 1, maka semua nol yang ditulis di sebelah kanan koma desimal adalah signifikan. 2,0 mg 2 angka signifikan Jika suatu bilangan lebih kecil dari 1, maka hanya nol yang berada diantara digit tidak nol yang dianggap signifikan. 0,00420 g 3 angka signifikan Berapa banyak angka signifikan pada masing-masing pengukuran berikut? 24 ml 2 angka signifikan 3.001 g 4 angka signifikan 0,0320 m 3 3 angka signifikan 6,4 x 10 4 molekul 2 angka signifikan 560 kg 2 angka signifikan 14
Angka Signifikan Penambahan atau Pengurangan Jawaban tidak boleh memiliki jumlah digit di kanan koma desimal yang lebih banyak daripada bilangan-bilangan yang ditambahkan/ dikurangkan. 89,332 +1,1 satu angka dibelakang koma desimal 90,432 dibulatkan menjadi 90,4 3,70-2,9133 0,7867 dua angka dibelakang koma desimal dibulatkan menjadi 0,79 Perkalian atau Pembagian Angka Signifikan Jumlah angka signifikan dari hasil kali atau hasil baginya ditentukan oleh bilangan awal yang memiliki jumlah angka signifikan yang paling sedikit. 4,51 x 3,6666 = 16,536366 = 16,5 3 angka signifikan dibulatkan menjadi 16,5 6,8 112,04 = 0,0606926 = 0,061 2 angka signifikan dibulatkan menjadi 0,061 15
Angka Signifikan Bilangan Eksak Bilangan eksak yang diperoleh dari definisi atau lewat perhitungan banyaknya benda yang dapat dianggap memiliki jumlah angka signifikan yang tak berhingga. Nilai rata-rata dari tiga ukuran panjang yang diukur; 6,64, 6,68 dan 6,70? 6,64 + 6,68 + 6,70 = 6,67333 = 6,67 3 = 7 Karena 3 adalah bilangan eksak Ketepatan seberapa dekat suatu hasil pengukuran dengan nilai sesungguhnya. Ketelitian seberapa dekat dua atau lebih hasil pengukuran dari kuantitas yang sama sesuai satu dengan yang lain. ketepatan dan ketelitian baik ketepatan buruk dan ketelitian baik ketepatan dan ketelitian buruk 16
Metode Faktor-Label dalam Penyelesaian Soal 1. Tentukan faktor unit konversi mana yang dibutuhkan. 2. Gunakan unit tersebut dalam perhitungan. 3. Jika seluruh unit dihilangkan kecuali unit yang diinginkan maka soal dapat diselesaikan dengan benar. 1 L = 1.000 ml Berapa jumlah ml dari 1,63 L? 1.000 ml 1,63 L x = 30 ml 1L 1L 1,63 L x = 0,001630 L2 1.000 ml ml 1.8 Kecepatan suara di udara adalah sekitar 343 m/dt. Berapakah kecepatan udara dalam km per jam? meter ke kilometer detik ke jam 1 km = 1.000 m 1 jam = 3.600 dt 1 jam = 60 mnt 343 m dt x 1 km x 1.000 m 60 dt 1 mnt x 60 mnt 1 jam = 1.235 km jam 1.8 17