Pratinjauan Mengenai Kimia Deskriptif dan Teoritis

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1-1 Dunia Kimia Kita

1-2 Satuan SI Untuk Pengukuran

1-3 Sifat Materi

1-4 Perubahan dalam Materi dan Energi

1-1 Dunia Kimia Kita [Kembali]

1.1.1 Kimia dan Cara Hidup Kita

Dalam 45 tahun terakhir, penduduk dunia telah menjadi dua kali lipat dan diduga akan melipat dua lagi dalam waktu 25 tahun mendatang. Hal ini disebabkan oleh penerapan pengetahuan kimia dalam kedokteran dan pertanian.

Pada bidang kedokteran, kimia mempengaruhi obat-obatan yang meningkatkan kesehatan dan antibiotika untuk mengendalikan penyakit dan infeksi. Pada bidang pertanian, pupuk dan insektisidan yang meningkatkan produksi makanan untuk memberi makan populasi.

      Namun, dengan bertambah banyaknya penghuni planet ini, maka penggunaan sumberdaya juga akan meningkat. Sehingga peracunan persediaan air oleh residu residu insektisidan dan pemusnah rerumputan, pencemaran udara oleh reaksi kimia yang berlangsung selama pembakaran bahan bakar, terbunuhnya hewan dan tumbuhan oleh limbah proses industri. Hal  ini merupakan permasalahan modern dengan nada ikatan kimia.

      Kesetimbangan yang paling menghawatirkan adalah yang berlangsung dalam zone didekat permukaan bumi, yang disebut biosfer 

1.1.2 Kimia Sebagai suatu Ilmu

            Dalam kimia, seperti pada ilmu-ilmu yang lain, perhatian dipusatkan pada fakta yang reprodusibel ( dapat diulang ), yakni pada peristiwa atau kejadianyang berlangsung dengan cara yang sama pada kondisi  yang sama. Misal, pembakaran 1 kg arang menghasilkan kalor dengan jumlah tertentu, air membeku pada 0⁰ C, dan karbohidrat diubah menjadi CO2 dan air dalam jaringan hewan.

            Hipotesis serupa dengan suatu teori, tetapi kurang resmi (formal) dan didasarkan pada studi yang kurang  tuntas. Pembagian ilmu pengetahuan menjadi fiiska, astronomi, geologi, botani, zoologi, kimia, dan ilmu-ilmu lain bukanlah penggolongan oleh alam, melainkan oleh manusia. Ilmu kimia menyumbangkan banyak gagasan ke berbagai  cabang ilmu lain, dan sangat penting bagi siapapun yang tertarik pada ilmu kedokteran, meteorologi, teknologi pangan, pertanian maupun teknik (engineering).

• Pengukuran Ilmiah

            Sudah satu abad ini, sistem metrik dengan struktur desimalnya merupakan dasar pengukuran ilmiah, dan dalam kebanyakan negeri juga merupakan penggunaan sehari-hari. Sistem metrik dirancang dengan sengaja untuk menyajikan definisi yang jelas dan perhitungan yang mudah, sedangkan Inggris hanyalah sekedar koleksi pengukuran dan satuan yang tumbuh dalam sekian banyak tahun. 

1-2 Satuan SI Untuk Pengukuran [Kembali]

Satuan SI merupakan perluasan logis (dari) sistem metrik, menghubungkan semua satuan pengukuran ke satuan dasar yang sesedikit mungkin.

1.2.1 Tujuh Satuan Dasar SI

Pengukuran semua besaran (kuantitas) dapat dinyatakan dalam ke tujuh  satuan ini atau dari satuan yang diturunkan dari ke tujuh satuan ini. 

Tabel satuan dasar SI 

 

      Di Amerika Serikat orang banyak menggunakan satuan SI dalam kehidupan sehari hari, karena manfaat sistem ini membantu dalam pendidikan, ilmu pengetahuan, efisiensi industri, dan perdagangan internasional.

Untuk menyatakan pecahan atau kelipatan desimal satuan SI, digunakan suatu sistem awalan . Awalan pecahan diturunkan dari akar Latin dan awalan kelipatan diturunkan dari akar Yunani. Awalan yang paling lazim adalah 

      masing masing disingkat c, m, k (CMK). 
 

     1.2.2 Satuan Panjang, Luas dan Volume

            Satuan SI untuk panjang adalah meter (m), yaitu 39,37 inch atau sekitar 1,1 yard.  1

kilometer

sama dengan 0,62 mil. 1 cm sama dengan 0,39 inch.

Satuan luas dan volume diturunkan dari satuan panjang.  Satuan SI luas dan volume adalah meter persegi dan meter kubik (m² dan m²). Namun, dalam laboratorium satuan yang biasa dipakai adalah cm² dan m² untuk luas dan cm³ dan mm³ untuk volume.

1.2.3 Satuan Massa dan Rapatan

Satuan SI untuk massa adalah Kilogram, setara dengan 2,2 pon³. Seperseribu bagian sari kilogram adalah gram. Dalam laboratorium yang dipakai adalah miligram dan gram.

Rapatan suatu zat merupakan massa per satuan volume. Satuan yang lazim digunakan di labratorium adalah gram per sentimeter kubik g/cm³. rapatan sangat beraneka ragam. Rapatan zat padat berbeda dengan faktor lebih dari 100. Diantara gas selisih itu juga sangat besar, tetapi sebagai suatu kelompok, gas gas pada kondisi biasa dapat dianggap mempunyai rapatan sekitar seperseribu rapatan cairan dan gas. Rapatan gas sering dinyatakan dalam gram per liter. Gas Hidrogen merupakan yang kerapatannya paling kecil, sedangkan zat padat osmium dan iridium merupakan kerapatannya yang paling tinggi.

Tabel kerapatan

Contoh : http://panduanfisika2.blogspot.com/2017/12/soal-tentang-kerapatan-dan-elastisitas.html

 

Susu sebanyak 1 liter massanya ternyata 1,032 kg. Lemak di dalam susu murni diketahui rapat massanya adalah 865 kg/m³. Diketahui pula kadar lemak adalah 4 % dari seluruh volume susu. Berapakah rapat massa susu yang tidak mengandung lemak ?
Volume lemak dalam susu 1000 cm³ = 4% x 1000 cm³ = 40 cm³
Massa 40 cm³ lemak= Vῤ = ( 40 x 10^-6 m³ ). ( 865 kg/m³ ) = 0,0346 kg
Rapat massa susu tanpa lemak = massa /volume = ( 1,032 – 0,0346 ) kg / ( 100 – 40 ) x 10^-6 = 1039 kg/m³

Bobot jenis (specific gravity) adalah angka banding massanya dan massa air pada volume yang sama dan temperatur tertentu. Untuk menentukan bobot jenis menggunakan wadah dengan volume yang cermat, labu volumetri  ( volumetric flask).

misalnya suatu labu volumetri 5,00-cm³ mengandung 4,99 g air pada 25⁰ C. Bila bobot diisi dengan bensin 3,58 g,

maka bobot jenis bensin adalah... 

1.2.4 satuan temperatur dan energi                         

Didasarkan pada titik beku dan titik didih air, selisihnya dibagi menjadi 100 bagian, sehingga disebut skala sentigrad (centigrade). Pada tahun 1948, skala sentigrad disebut skala celsius (Anders Celsius: 1742)

 Temperatur adalah sifat yang menentukan arah aliran sertamerta (spontan) dari kalor (beat). Benda yang temperaturnya lemah akan menerima energi panas dari benda bertemperstur tinggi jika didekatkan.

Gambar hubungan skala temperatur : 

 

Energi panas adalah energi yang mengalir dari suatu benda panas ke benda yang lebih dingin. Satuannya adalah kalori (kal). Satuan energi adalah Joule (J).

J = kg.m². s^-2

gambar dimensi besaran

Kalor jenis (Specific Heat) adalah energi panas yang diperlukan nuntuk mengubah temperatur 1 g zat sebanyak 1⁰ C atau 1 ⁰K.

Tabel Kalor Jenis

Contoh soal:

Suatu benda bermassa 2 kg menyerap kalor sebanyak 100 kalori ketika suhunya berubah dari 20^oC hingga 70^oC. Kalor jenis benda tersebut adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 2 kg = 2000 gr

Kalor (Q) = 100 kal

Perubahan suhu (ΔT) = 70^oC – 20^oC = 50^oC

Ditanya : Kalor jenis benda (c)

Jawab :

c = Q / m ΔT

c = 100 kal / (2000 gr)(50^oC)

c = 100 kal / 100.000 gr ^oC

c = 10² kal / 10⁵ gr ^oC

c = (10² kal)(10^-5 gr^{-1 o}C^-1)

c = 10^-3 kal gr^{-1 o}C^-1

c = 10^-3 kal/gr ^oC

Kalor jenis benda tersebut adalah 10^-3 kal/gr ^oC

1-3 Sifat Material [Kembali]

Tiap zat memiliki seperangkat sifat atau ciri yang memperbedakannya dan memberi identitas yang unik dengan memaparkan bebarapa sifat instrinstik mereka masing masing.

Sifat instrinstrik adalah kualitas yang bersifat khas tiap contoh zat, tak peduli bentuk dan ukuran contoh zat. Sifat ekstrinsik adalah sifat yang tidak khas dari zat itu sendiri. Ukuran, bentuk, Panjang, bobot, dan temperatur adalah sifat ektrenstrik. 

1.3.1 sifat kimia

sifat kimia adalah kualitas yang khas dari suatu zat yang menyebabkan zat tersebut dapat berubah, baik sendirian maupun dengan berantaraksi dengan zat lain, dan dengan berubah itu membentuk bahan-bahan berlainan. Sifat kimia termasuk ke dalam sifat instrinsik. Contoh, bensin sangat mudah terbakar, sedangkan minyak tanah lebih sulit terbakar. Besi mudah berkarat sedangkan emas tidak. Perbedaan sifat tersebut karena perbedaan sifat kimianya.

1.3.2 sifat fisika

sifat fusika adalah sifat atau karakteristik suatu zat yang membedakan dari zat-zat lain dan tidak melibatkan perubahan apapun ke zat lain. Contohnya, titik didih, titik leleh, rapatan, viskositas, kalor jenis, kekerasan. Kualitas dalam kelompok ini dapat diukur dengan mudah dan dapat dinyatakan dengan bilangan. Zat yang dinamai alkohol memiliki sifat fisika yang berbeda dibandingkan dengan aseton. Apabila diukur sifat fisikanya, kedua zat ini akan memberikan hasil pengukuran yang berbeda.

1-4 Perubahan dalam Materi dan Energi [Kembali]

1.4.1 Perubahan dalam materi  ini dapat dikelompokkan dua judul :

Perubahan Kimia

     Perubahan kimia mengakibatkan hilangnya zat-zat dan terbentuknya zat-zat baru. Misalnya, bila suatu logam magnesium terbakar dalam alat lampu bola potret, magnesium dalam bola lampu itu musnah. Sebagai sebagai gantinya diperoleh suatu padatan bubuk yang tak dapat terbakar, magnesium oksida, yang mempunyai seperangkat sifat yang unik.

Perubahan Fisika

     Perubahan fisika adalah perubahan yang tidak mengakibatkan pembentukan zat baru . misalnya, es meleleh menjadi air atau bila pasir tergerus menjadi bubuk yang halus, tidah membentuk zat baru

1.4.2  Perubahan Energi

Energi suatu benda atau sistem adalah kemampuan benda atau system ini melakukan kerja.

• Energi Listrik adalah macam energi yang dikaitkan dengan lewatnya suatu arus listrik.

• Energi Radiasi adalah macam energi yang dikaitkan dengan cahaya biasa. juga disebut radiasi elektro-magnetik. Semua radiasi semacam ini merambat dalam ruang kecepatan cahaya sebesar 3,00 X 10⁸merer per detik (atau 186.000 mil per detik)

• Energi Kimia adalah energi yang dimiliki suatu zat karena ada zat kimianya. Misalnya bila batu bara dan bensin terbakar , atau bila makanan kita makan terbakar dalam sel sel kita, suatu energi kimia diubah menjadi energi panas .

• Energi Nuklir atau Energi Atom dikaitkan dengan cara cara atom itu disusun.

 Sebenarnya semua bentuk energi dapat dikelompokkan dalam dua kelas umum :

• Energi Kinetik ialah energi suatu benda karna gerakannya . Contohnya pada saat air mengalir lewat turbin, per arloji perlahan-lahan mengendor atau bensin terbakar, dalam mesin mobil, energi potensial diubah menjadi energi kinetik. Suatu mobil yang bergerak, bola yang sedang melambung, pesawat yang sedang terbang, semuanya memiliki energi kinetik.

Untuk ilustrasi: tiga mobil identik bergerak satu dengan laju 20, satu dengan 40

dan yang ketiga dengan 60 mil per jam. Maka energi kinetik berbanding sebagai 1² :2² : 3² = 1 : 4 : 9 Diperlukan kerja yang 9 kali lebih besar untuk menghentikan mobil  ketiga bandingkan dengan mobil pertama. sedang bila massanya dilipatkan tiga sementara kecepatannya tetap, energi kinetik itu hanya meningkat tiga kali. Artinya,energi kinetik berbanding lurus dengan massa. Ketergantungan energi kinetik pada massa dan kecepata dinyatakan oleh 

• Energi Potensial , Energi yang dimiliki suatu benda karena posisinya atau karena benda itu berada dalam suatu keadaan yang bukan keadaan normal dari energi terendah. Air yang disimpan dalam reservoir di belakang bendungan berada dalam suatu posisi . untuk melakukan kerja dengan cara memutar suatu turbin atau kincir air dan karena itu memiliki energi potensial. Suatu per arloji yang diputar erat-erat juga memiliki energi potensial

• Perubahan Eksoterm dan Endoterm Jika zat-zat atau suatu zat tunggal berubah sedemkian rupa sehingga energi dilepaskan ke sekitarnya, perubahan itu dikatakan eksoterm (exothermic, kalor ke luar ). Eksoterm merujuk pada perubahan energi jenis apa saja, dilepaskan. Misalnya, bila magnesium terbakar dalam oksigen dan menghasilkan magnesium oksida, energi kimia diubah menjadi energi panas dan energi radiasi yang dipancarkan ke sekitarnya. Proses merupakan perubahan eksoterm. Bila karbondioksida dan air diubah menjadi glukosa dalam suatu tumbuhan hidup, energi radiasi dari matahari diubah menjadi energi kimia. Perubahan semacam itu, dalam mana bahan-bahan mengambil energi dari sekitarnya disebut endoterm. Pembentukan glukosa ini merupakan reaksi endoterm Reaksi magnesium dan oksigen untuk membentuk magnesium oksida adalah eksoterm, sedangkan penguraian magnesium oksida menjadi magnesium dan oksigen adalah perubahan endoterm. Banyaknya energi yang diperlukah untuk menguraikan sejumlah tertentu oksida sama besar dengan energi yang dilepaskan bila magnesium oksida sebanyak itu terbentuk. Contoh ini menggambarkan suatu asas mendasar : Suatu proses yang bersifat eksoterm dalam satu arah selalu bersifat endoterm dalam arah yang berlawanan.

1.4.3  Kelas kelas materi

     Zat-.zat murni digolongkan sebagai unsur atau senyawa. Unsur dapat digambarkan sebagi zat-zat yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan kimia sederhana menjadi dua zat berlainan atau lebih. Beberapa unsur yang telah.dikenal oleh ahli kimia kuno adalah tembaga, perak, emas, belerang (sulfur), karbon dan fosforus. Senyawa adalah zat dengan komposisi tertentu yang dapat diuraikan oleh proses kimia sederhana menjadi dua zat berlainan atau lebih Garam dapur, natrium klorida merupakan contoh senyawa. Zat kristalin putih ini dapat diuraikan menjadi logam aktif mengkilap (natrium) dan suatu gas kuning kehijauan dan bersifat racun (klor). Sifat-sifat zat yang diperoleh dengan penguraian suatu senyawa sama sekali tak berhubungan dengan sifat-sifat senyawa itu. Dewasa ini dikenal lebih dari 100 unsur, tetapi lebih dari 4 juta senyawa. Beberapa senyawa yang lazim ialah air, gula, alkohol, karbon dioksida dan amoniak.

• Campuran adalah bahan yang mengandung dua zat berlainan atau lebih yang

bercampur dengan baik. Suatu campuran tak mempunyai perangkat sifat yang unik ;

sifatnya adalah sifat dari zat-zat penyusunnya. Udara merupakan campuran gas; udara tersusun terutama dari nitrogen, oksigen, argon, uap air dan karbon dioksida, dan masing-masing penyusun ini memperagakan sifat-sifatnya yang unik dalam campuran itu. Komponen-komponen dalam campuran itu dapat dipisahkan dengan proses fisika, bukan kimia. Misalnya, bila temperatur udara diturunkan, uap air cenderung memisahkan diri dalam bentuk cairan atau zat padat, yakni embun atau es (frost). Bila didinginkan lagi, karbon dioksida akan membeku dan selanjutnya komponen-komponen udara lainnya akan mencair. Jika udara cair dididihkan dengan hati-hati, campuran ini dapat dipisahkan, karena tiap komponen cenderung mendidih dalam jangka temperature tertentu yang bergantung pada titik didihnya.

• Distilasi Metoda memisah-misahkan zat dalam suatu campuran cairan dengan cara mendidihkan .

• Campuran homogen merujuk ke bahan dalam mana tak ada bagian-bagian yang dapat dibedakan satu dari yang lain, bahkan dengan mikroskop sekalipun, misalnya larutan gula dalam air.

• Campuran heterogen merujuk ke bahan dalam mana terdapat bagian-bagian yang nampak berlainan, misalnya campuran bubuk garam dan merica.

Gambar 1.9 alat untuk menyuling campuran tipe tertentu