1. Konsep Kimia Modern

Transcript 1. Konsep Kimia Modern

PROGRAM PENDIDIKAN TINGKAT PERSIAPAN BERSAMA IPB

KIMIA 3(2-3)

(KIM 101) SEMESTER GANJIL 23 SEPTEMBER s.d. 24 DESEMBER 2010 TAHUN AKADEMIK 2010/2011

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN JUDUL MATA KULIAH : Kimia NOMOR KODE/SKS SEMESTER/TAHUN : KIM 101 / 3(2-3) : alih tahun, ganjil, genap / 2009-2010 DESKRIPSI SINGKAT : Mata kuliah ini membahas konsep-konsep dasar kimia yang disampaikan secara sederhana, meliputi pengertian tentang sifat kimia modern; persamaan kimia dan hasil reaksi; ikatan kimia; wujud materi; larutan; termodinamika dan termokimia, kesetimbangan kimia; asam-basa; elektrokimia; kinetika kimia; molekul organik; senyawa kompleks dan material polimer.

TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, mahasiswa akan dapat menerangkan konsep-konsep kimia yang berkaitan dengan aspek kehidupan sehari-hari dalam bidang industri dan pertanian.

TATA TERTIB PERKULIAHAN & PRAKTIKUM

1.Setiap

mahasiswa diwajibkan untuk mengikuti perkuliahan 80% dari total pertemuan., sedangkan praktikum harus 100%.

2. Absensi diisi oleh mahasiswa yang bersangkutan 3. Kuliah dilaksankan sesuai jadwal yang diberikan TPB, kecuali ada kesepakatan pengganti bila dosen berhalangan hadir karena adanya kegiatan yang tidak dapat dihindarkan.

4. Bagi mahasiswa pengulang, pastikan anda terdaftar pada mata kuliah ini dan mengutamakannya.

UTS 25OKT - 6 NOV 2010 1.

UAS 10-22 JAN 2011 1.

MATERI KULIAH KONSEP KIMIA MODERN 1x PERSAMAAN KIMIA & HASIL REAKSI 1x KONSEP IKATAN KIMIA 1x WUJUD ZAT 1x KONSEP LARUTAN 1x KESETIMBANGAN KIMIA 2x ASAM DAN BASA 1x ELEKTROKIMIA 1x KINETIKA KIMIA 1x MOLEKUL ORGANIK 2x SENYAWA KOMPLEKS & POLIMER 2x PERIODE UTS 23 AGUSTUS – 23 OKTOBER 2010 PERIODE UAS 8 NOVEMEBER – 24 DESEMBER 2010 LIBUR AKADEMIK IDUL FITRI 6 – 18 SEPTEMBER 2010

PRAKTIKUM KIMIA TPB

PENDAHULUAN PRAKTIKUM DILAKSANAKAN PADA MINGGU PERTAMA PERKULIAHAN (23-28 SEPTEMBER 2010 SESUAI JADWAL PRAKTIKUM YANG ANDA

STAF PENGAJAR KIMIA TPB KOORDINATOR: Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS

4 5 6 7 1 NO 2 3 8 9 10 NAMA DOSEN Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, MS Prof. Dr. Latifah K Darusman, MS Dr. Gustini Syahbirin, MS Dr. Dyah Iswantini Pradono, M.Agr

Dr. Sri Sugiarti Dr. Irmanida Batubara, M.Si

Dr. Sri Mulyani, M.Si

Dr. Eti Rohaeti Dr. Laksmi Ambarsari Hendra Adijuana, MST INISIAL PTS LKM GST DTI SSG INB SMN ERT LAS HAJ

STAF PENGAJAR KIMIA TPB

14 15 16 17 18 NO 11 12 13 NAMA DOSEN Wulan Tri Wahyuni, M.Si

Betty Marita Subrata, M.Si

Dudi Tohir, M.Si

Tetty Kemala, M.Si

Armi Wulanawati, M.Si

Agus Saputra, M.Si

Andriawan Subekti, S.Si

Luthfan Irfana, S.Si

INISIAL WTW BMS DTR TTK AWN AGS ASB LIF

PENILAIAN NILAI PRAKTIKUM = ½ x (Nilai Kartu + Test Keterampilan) Nilai Kartu = rataan nilai laporan, prelab, dan nilai kerja NILAI AKHIR = 1/3 x (UTS + UAS + Nilai Praktikum)

Fisiologi Toksikologi Farmakologi Biokimia

BIOLOGI

Botani Pertanian Ekologi Arkeologi Kedokteran Neorologi Psikologi Paleontologi

KIMIA

Teknik Geologi

FISIKA

Astronomi Meteorologi Metalurgi Elektronika

ILUSTRASI atom germanium yang diendapkan pada suatu permukaan silikon yang bersih dengan spontan membentuk struktur piramida

BAB 1. KONSEP KIMIA MODERN

1. Sifat Kimia modern 2. Metode dan Pendekatan Makroskopik 3. Hukum Dasar Kimia 4. Struktur Fisik Atom 5. Tabel Berkala 6. Konsep Mol 7. Konsep Energi

1. SIFAT KIMIA MODERN

• Kimia mengkaji sifat zat, dan secara khusus, reaksi yang mentransformasi satu zat menjadi zat lain termasuk perubahan energinya.

Sistem kimia sistem kimia △ energi

Contoh produk kimia : garam → pemucat pakaian pasir → transistor, chip komputer karbon → nanotubes crude oil → plastik, pestisida, detergen

Berpikir: Mikroskopik (atom & molekul) Bekerja: Makroskopik

Konsep kimia bertumpu pada dua asas dasar:

 

Kekekalan materi Kekekalan energi

Jumlah materi dan jumlah total energi yang terlibat dalam reaksi kimia selalu kekal

2. METODE DAN PENDEKATAN MAKROSKOPIK

Transformasi

 

Analisis (pembongkaran) Sintesis (penyatuan) Zat dan Campuran Unsur dan Senyawa Kenyataannya tidak ada satu materipun yang mutlak murni Paling murni: Si & Ge ( zat pengotor < 1 ppb)

MATERI

YA TIDAK Seragam ?

HOMOGEN HETEROGEN (dua fasa atau lebih)

Dapatkah dipisahkan?

CAMPURAN HOMOGEN

TIDAK

ZAT

Fasa-fasa terpisah YA Dapatkah diuraikan?

TIDAK

UNSUR SENYAWA Garis besar langkah-langkah dalam analisis materi

(A) (

)

(A) Kristal Cu(NO 3 ) 2 ·6H 2 O biru dan CdS kuning dimasukkan ke dalam air.

(B) Cu(NO 3 ) 2 ·6H 2 O larut dan CdS tidak larut dalam air.

(C)

3. HUKUM DASAR KIMIA



Hukum Kekekalan Massa

 

Lavoisier 2HgO



2Hg + O

2 

Hukum Proporsi Tetap



Teori Atom Dalton



Hukum Proporsi Ganda



Hukum Penggabungan Volume



Hipotesis Avogadro

• Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier)

Dalam setiap reaksi kimia, jumlah massa sebelum dan sesudah reaksi selalu sama .

• Hukum Proporsi Tetap (Proust)

Dalam suatu senyawa kimia, proporsi berdasar massa dari unsur-unsur penyusunnya adalah tetap, tidak bergantung pada asal usul senyawa tersebut atau cara pembuatannya.

• Hukum Proporsi Ganda (Dalton)

Bila dua unsur membentuk sederet senyawa, massa dari satu unsur yang bergabung dengan massa yang tertentu dari unsur lainnya merupakan nisbah bilangan bulat.

Teori Atom Dalton

1. Materi terdiri atas atom yang tak dapat dibagi lagi.

2. Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai massa yang sama begitu pula semua sifat lainnya.

3. Unsur kimia lain akan memiliki jenis atom yang berbeda; terutama, massa atomnya yang berbeda.

4. Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu tetap selama reaksi kimia.

5. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui penggabungan atom yang tak sejenis dengan nisbah jumlah keseluruhan yang kecil

Contoh 1.1

Klorin (Cl) dan oksigen membentuk empat senyawa biner yang berbeda. Analisis menghasilkan data berikut : Senyawa A B C D Massa O yang bergabung dengan 1,0000 g Cl 0,22564 g 0,90255 g 1,3539 g 1,5795 g

a) Tunjukkan bahwa hukum proporsi ganda berlaku untuk semua senyawa tersebut.

b) Jika rumus senyawa A adalah kelipatan Cl 2 O, tentukan rumus senyawa B, C, dan D.

PENYELESAIAN a) Tentukan nisbah dengan membagi setiap massa oksigen dengan bilangan yang terkecil, yaitu 0,22564 g

0,22564 g : 0,22564 g = 1,0000 untuk senyawa A 0,90255 g : 0,22564 g = 4,0000 untuk senyawa B 1,3539 g : 0,22564 g = 6,0003 untuk senyawa C 1,5795 g : 0,22564 g = 7,0001 untuk senyawa D Nisbah-nisbah tersebut merupakan bilangan bulat, dengan demikian hukum proporsi ganda berlaku b) Jika senyawa A mempunyai rumus kelipatan Cl 2 O, maka senyawa B adalah Cl 2 O 4 senyawa C adalah Cl 2 O 6 , dan senyawa D adalah Cl 2 O 7 atau kelipatannya

Hukum Penggabungan Volume (Gay-Lussac)

Volume dua gas yang bereaksi (T & P sama), merupakan nisbah dari bilangan-bilangan bulat sederhana. Demikian pula, nisbah volume dari setiap produk gas terhadap volume dari masing-masing volume gas yang bereaksi.

Hipotesis Avogadro

Pada volume yang sama, gas-gas yang berbeda (T & P sama) mengandung partikel yang jumlahnya sama.

Setiap kubus merupakan wadah dengan volume yang sama di bawah kondisi yang sama.

Hipotesis Avogadro Hukum Penggabungan Volume (Gay-Lussac)

4. STRUKTUR FISIK ATOM



Elektron

   Sinar katoda (beta) Thomson : = 1,7588196 x 10 m 12 C kg -1 Millikan : = 1,6021773 x 10 -19 C (1,59 X 10 -19 C) 

Inti

  Partikel bermuatan positif: sinar kanal Rutherford : partikel  -foil emas 

Proton, Neutron, dan Isotop

A Z

Radas Thomson untuk mengukur muatan listrik terhadap-massa, e / m

Radas Millikan untuk mengukur muatan satu elektron,

.

Percobaan Rutherford, Kilatan cahaya menandai datangnya partikel alfa pada layar detektor.

5. TABEL BERKALA



Golongan Unsur utama (8) Logam transisi (10)



Unsur utama : Logam, non-logam, metaloid



Unsur lantanida (57-71)



Unsur aktinida (89-103)

Tabel Berkala : Charles Janet, 1928

6. KONSEP MOL

Bilangan Avogadro

o = 6,022137 x 10 23 Metode paling akurat untuk menentukan massa atom relatif dan massa molekul relatif secara langsung adalah

spektrometri massa

(alat : SPEKTROMETER MASSA) Massa molekul relatif H 2 O = 2 x massa atom relatif H + 1 x massa atom relatif O = 2 (1,0079) + 1 (15,9994) = 18,0152

Gambar sederhana spektrometer massa modern.

Contoh 1.2

Hitunglah massa atom relatif kimia dari karbon, dengan menggunakan massa atom relatif 13 C sebesar 13,003354 pada skala 12 C.

Penyelesaian Buatlah tabel berikut

: Isotop 12 C 13 C Massa Isotop x Kelimpahan 12,000000 x 0,98892 = 11,867 13,003354 x 0,01108 = 0,144 Massa atom relatif kimia = 12,011

Konsep Mol

(Latin: mole, artinya tumpukan) Satu mol zat ialah banyaknya atom, molekul, atau entitas lain yang mengandung sejumlah bilangan Avogadro (

) 1 mol O =

o 1 mol O 2 =

o atom oksigen molekul oksigen Massa satu mol atom suatu unsur disebut

massa molar

dengan satuan gram per mol Massa molar H 2 O = 18,0152 g mol

-1

Kuantitas satu mol: grafit (C), kalium permanganat (KMnO 4 ), tembaga sulfat pentahidrat (CuSO 4 ·5H 2 O), tembaga (Cu), natrium klorida (NaCl), dan kalium bikromat (K 2 Cr 2 O 7 ). Antimoni (Sb) terletak di tengah.

Contoh 1.3

Nitrogen dioksida (NO 2 ) ialah komponen utama pencemar udara kota. Dalam sampel yang mengandung 4,000 g NO 2 , hitunglah (a) jumlah mol NO 2 dan (b) jumlah molekul NO 2 .

Penyelesaian a) Dari tabel massa molar nitrogen (14,007 g mol -1 ) dan oksigen (15,999 g mol -1 ), massa molar NO 2 ialah : 14,007 g mol -1 + (2 x 15,999 g mol -1 ) = 46,005 g mol -1 Σ mol NO 2 4,000 g NO 2 = -------------------- = 0,8695 mol NO 2 46,005 g mol -1 b) Untuk mengkonversi mol menjadi banyaknya molekul, kalikan dengan bilangan Avogadro Σ molekul NO 2

= (0,8695 mol NO 2 ) x 6,0221 x 10 23 = 5,236 x 10 22 molekul NO 2 mol -1

7. KONSEP ENERGI

Bentuk Energi Energi kimia

: Fotosintesis

Energi kinetik KE = ½ mv 2 (J = kg m 2 s -2 ) Energi potensial △ PE = gaya . pergeseran = m g h Satuan energi dalam joule (J)

Latihan Soal

1. Vanadium dan oksigen membentuk sederet senyawa dengan komposisi berikut : Massa % V 76,10 67,98 61,42 56,02 Massa % O 23,90 32,02 38,58 43,98 Bagaimana jumlah relatif atom oksigen dalam senyawa untuk massa tertentu atom vanadium?

2. Isotop plutonium yang digunakan untuk fisi nuklir ialah 239 Pu. Tentukan (a) nisbah jumlah neutron dalam satu inti 239 Pu terhadap jumlah proton dan (b) jumlah elektron dalam satu atom Pu.

3. Kelimpahan alami dan massa isotop unsur silikon (Si) relatif terhadap 12 C = 12,00000 ialah : Isotop 28 Si 29 Si 30 Si % Kelimpahan 92,21 4,70 3,09 Massa Isotop

Hitunglah massa atom silikon alami

27,97693 28,97649 29,97376

4. Hitunglah massa, dalam gram, satu atom iodin jika massa atom relatif iodin ialah 126,90447 berdasarkan skala massa atom yang diterima (didasarkan pada 12 sebagai massa atom relatif 12 C) .

5. Molekul vitamin A mempunyai rumus C 20 H 30 O, dan satu molekul vitamin A 2 rumusnya C 20 H 28 O. Tentukan berapa mol vitamin A 2 mengandung jumlah atom yang sama dengan 1,000 mol vitamin A.

6. Hanya dua isotop boron (B) yang ada dialam, massa atom dan kelimpahannya diberikan pada tabel berikut. Lengkapi tabel dengan menghitung massa atom relatif 11 B sampai empat angka signifikan, bila massa atom relatif boron menurut tabel berkala adalah 10,811 Isotop 10 11 B B % Kelimpahan 19,61 80,39 Massa Atom 10,0131 ?