A. MATERI Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang, yaitu semua yang dapat disentuh, dirasa, dilihat, atau dicium. Materi dapat berwujud cair, gas, dan padat. a. Contoh materi berwujud cair : air, minyak, bensin, alkohol. b. Contoh materi berwujud gas : gas oksigen, gas nitrogen, gas karbondioksida. c. Contoh materi berwujud padat : batu, kayu, besi. 1) Campuran Adalah gabungan dua zat tunggal atau lebih dengan perbandingan sembarang. Contoh : a. Udara merupakan campuran gas nitrogen, oksigen, argon, uap air, karbon dioksida, dan gas yang lainnya. b. Campuran antara air dengan alkohol. c. Campuran antara unsure nitrogen dan oksigen. Campuran dapat dibagi menjadi 2, yaitu : a) Campuran Homogen Campuran homogen adalah penggabungan dua zat tunggal atau lebih yang semua partikelnya menyebar merata sehingga membentuk satu fasa. Yang disebut satu fasa adalah zat yang sifat dan komposisinya sama antara satu bagian dengan bagian yang lain di dekatnya. Contoh : a. Campuran antara gula dengan air, rasa manis air gula di semua bejana sama. b. Campuran antara garam dengan air. c. Larutan urea, larutan asam, larutan biasa. Larutan Larutan adalah campuran homogen, yaitu campuran yang mempunyai komponen penyusunnnya tercampur secara merata sehingga setiap bagiannya mempunyai sifat yang sama. Larutan ada yang berwujud padat, cair, dan gas. a. Larutan berwujud padat antara lain logam-logam paduan seperti kuningan ( campuran tembaga dan seng ), perunggu ( campuran tembaga dan timah ). b. Campuran yang berbentuk cairan antara lain larutan gula, larutan garam, larutan HCl. c. Larutan berbentuk gas, contoh : udara yang terdiri dari gas nitrogen, oksigen, argon, uap air, karbon dioksida, dan gas yang lainnya. b) Campuran Heterogen Campuran heterogen adalah penggabungan yang tidak merata antara dua zat tunggal atau lebih sehingga perbandingan komponen yang satu dengan yang lainnya tidak sama di berbagai bagian bejana. Contoh : a. Campuran air dengan minyak. b. Campuran air dengan tepung. c. Campuran air dengan kopi.
Koloid Koloid merupakan suatu bentuk campuran dua atau lebuh zat yang terkesan bersifat homogen namun masih dapat dibedakan sehingga termasuk campuran heterogen. Ukuran partikel terdispersinya cukup besar yaitu 1 – 100 nm. Contoh : susu, kanji, cat, asap, kabut, buih sabun, busa. Suspensi Suspensi merupakan campuran heterogen, yaitu zat-zat yang dicampurkan masih sangat mudah dibedakan. Pertikel padat dalam sistem suspensi umumnya lebih besar dari 1 mikrometer. Contoh : pasir dengan air, kopi dengan air, kapur dengan air. 2) Zat Murni Zat murni atau zat tunggal adalah zat yang penyusunannya adalah sejenis. Contoh : Kalium, Perak, Air. a) Unsur Unsur adalah materi yang tidak dapat diuraikan dengan reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana. Unsur digolongkan menjadi 3 golongan, yaitu : Unsur Logam, misalnya : Natrium (Na), Calsium (Ca), Magnesium (Mg), Tembaga (Cu), Emas (Au), Perak (Ag), dan lain-lain. Unsur-unsur logam mempunyai sifat antara lain : a. Penghantar panas dan listrik yang baik. b. Mudah ditempa. c. Mudah mengalami mudah mengalami reaksi reduksi. d. Dapat membentuk ion positif/elektropositif. Unsur Bukan Logam, misalnya : Hidrogen (H), Karbon (C), Belerang (S), Helium (He), Nitrogen (N), Argon (Ar), dan lain-lain. Unsur-unsur nonlogam mempunyai sifat antara lain : a. Bersifat isolator. b. Getas dan tidak mudah ditempa. c. Pada umumnya mudah mengalami reaksi reduksi. d. Dapat membentuk ion negatif/bersifat elektronegatif. Unsur Semilogam, misalnya : Silikon (Si), Germanium (Ge), Borron (B), Arsen (As), Tellium (Te), dan lain-lain. Unsur-unsur semilogam mempunyai sifat antara lain : a. Bersifat semikonduktor. b. Bersifat amfoter atau dapat bereaksi dengan asam dan basa. c. Dapat membentuk ion positif dan negatif.
b) Senyawa Senyawa adalah materi yang dibentuk dari dua unsur atau lebih dengan perbandingan tertentu. Jadi, senyawa masih dapat diuraikan menjadi unsur pembentuknya. a. Air merupakan gabungan antara unsure hydrogen dan oksigen. b. Garam dapur merupakan gabungan antara unsure natrium dan khlor.
c. Asam cuka merupakan gabungan antara umsur karbon, hidrogen, dan oksigen.
B. STRUKTUR ATOM Perkembangan Model Atom : 1) Model Atom Dalton Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil. Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi. Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda, berlainan dalam massa dan sifatnya. Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain. Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.
Gambar Model Atom Dalton Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu : 1. Hukum Kekekalan Massa (hukum Lavoisier) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. 2. Hukum Perbandingan Tetap (hukum Proust) : perbandingan massa unsur-unsur yang menyusun suatu zat adalah tetap. Kelemahan Model Atom Dalton : Menurut teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom lain. Contoh : 238
234
4
92 14
90
2
4
7
2
U
N +
Th +
He
He
1 17 O + H 8 1
2) Model Atom Thomson Setelah ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton. Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis. 3) Model Atom Rutherford Rutherford menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif, berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya berasal dari massa intinya. Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya). Kelemahan Model Atom Rutherford :
Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap elektron. Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga akhirnya jatuh ke inti.
4) Model Atom Niels Bohr Model atomnya didasarkan pada teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen. Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat energi tertentu dalam atom. Menurutnya : Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di sekitarnya beredar elektronelektron yang bermuatan negatif. Elektron beredar mengelilingi inti atom pada orbit tertentu yang dikenal sebagai keadaan gerakan yang stasioner (tetap) yang selanjutnya disebut dengan tingkat energi utama (kulit elektron) yang dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n). Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi akan tetap sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan. Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika menyerap energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi ke rendah terjadi pelepasan energi. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state). Kelemahan Model Atom Niels Bohr : Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak. Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia. 5) Model Atom Modern Dikembangkan berdasarkan teori mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli : a) Louis Victor de Broglie Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang. b) Werner Heisenberg Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja. c) Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr) Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
Orbit Orbital Gambar Perbedaan antara orbit dan orbital untuk electron
Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan. Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan dan sebaliknya.
C. PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM Massa Relatif thd Sesungguhnya proton
Muatan Relatif thd Sesungguhnya proton
Partikel
Notasi
Proton
+1 p 1
1,67 x 10-24 g
1 sma
1,6 x 10-19 C
+1
Neutron
1 n 0
1,67 x 10-24 g
1 sma
0
0
Elektron
0 e -1
9,11 x 10-28 g
1 sma 1836
-1,6 x 10-19 C
-1
Catatan : massa partikel dasar dinyatakan dalam satuan massa atom ( sma ). 1 sma = 1,66 x 10-24 gram 1) Nomor Atom Menyatakan jumlah proton dalam atom. Untuk atom netral, jumlah proton = jumlah elektron (nomor atom juga menyatakan jumlah elektron). Diberi simbol huruf Z Atom yang melepaskan elektron berubah menjadi ion positif, sebaliknya yang menerima elektron berubah menjadi ion negatif. Contoh : 19K
2) Nomor Massa Menunjukkan jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Proton dan neutron sebagai partikel penyusun inti atom disebut Nukleon. Jumlah nukleon dalam atom suatu unsur dinyatakan sebagai Nomor Massa (diberi lambang huruf A), sehingga : A = nomor massa = jumlah proton ( p ) + jumlah neutron ( n ) A = p+n=Z+n
Penulisan atom tunggal dilengkapi dengan nomor atom di sebelah kiri bawah dan nomor massa di sebelah kiri atas dari lambang atom tersebut. Notasi semacam ini disebut dengan Nuklida. A Z
X
Keterangan : X = lambang atom Z = nomor atom Contoh :
A = nomor massa
238
U
92
3) Isotop, Isobar dan Isoton a) ISOTOP Adalah atom-atom dari unsur yang sama (mempunyai nomor atom yang sama) tetapi berbeda nomor massanya. Contoh : 12 C ; 13 C ; 14 C
6
6
6
b) ISOBAR Adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi mempunyai nomor massa yang sama. Contoh : 14 C dengan 14 N
6
7
c) ISOTON Adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama. Contoh : 31 P dengan 32 S
15
16
D. BILANGAN KUANTUM 1) Bilangan kuantum utama (n) Jenis kulit-kulit dalam konfigurasi elektron dilambagkan dengan huruf K, L, M, N, dst. Kulit yang paling dekat dengan inti adalah kulit K dan bilangan kuantum kulit ini = 1. 2) Bilangan Kuantum Azimut (l) Menyatakan subkulit tempat elektron berada dan bentuk orbital serta menentukan besarnya momentum sudut elektron terhadap inti. Nilai bilangan kuantum azimut yg diijinkan yaitu semua bilangan bulat mulai dr 0 smp n-1 3) Bilangan Kuantum Magnetik (m) mewujudkan adanya satu atau beberapa tingkatan energi di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum magnetik (m) mempunyai harga (-l) dan harga (+l) 4) Bilangan Kuantum Spin (s) menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya. Arah rotasi : searah jarum jam (nilai s = + ½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke atas). Berlawanan arah jarum jam (nilai s = - ½ dan dalam orbital dituliskan dengan tanda panah ke bawah).
E. SIFAT-SIFAT PERIODIK UNSUR Meliputi : 1)
Jari-Jari Atom Adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron di kulit terluar. Besarnya jari-jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom unsur tersebut. Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulit elektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya. Jadi : dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar pula, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom. Jadi : dalam satu periode (dari kiri ke kanan), jari-jari atomnya semakin kecil. 2) Energi Ionisasi Adalah energi minimum yang diperlukan atom netral dalam bentuk gas untuk melepaskan satu elektron membentuk ion bermuatan +1. Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar (disebut energi ionisasi kedua), dst. EI 1< EI 2 < EI 3 dst Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), EI semakin kecil karena jari-jari atom bertambah sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Akibatnya elektron terluar semakin mudah untuk dilepaskan. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), EI semakin besar karena jari-jari atom semakin kecil sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin besar/kuat. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan. 3) Afinitas Elektron Adalah energi yang dilepaskan atau diserap oleh atom netral dalam bentuk gas apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif. Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima/menarik elektron dan semakin reaktif pula unsurnya. Afinitas elektron bukanlah kebalikan dari energi ionisasi. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar. Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA. Afinitas elektron terbesar dimiliki golongan VIIA. 4) Keelektronegatifan Adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa (dalam ikatannya). Diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 (keelektronegatifan Cs) sampai 4 (keelektronegatifan F). Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung menerima elektron dan akan membentuk ion negatif.
Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung melepaskan elektron dan akan membentuk ion positif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.
F. IKATAN KIMIA Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut : a) atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron) b) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan c) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan
Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur. Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat. Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia). Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia. Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet
o Lambang Lewis Adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya. Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang). Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan). Berdasarkan perubahan konfigurasi elektron yang terjadi pada pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi 4 yaitu : ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat / koordinasi / dativ dan ikatan logam. 1) Ikatan Ion ( elektrovalen ) Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyai afinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion). Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis (sesuai hukum Coulomb). Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam. Sifat umum senyawa ionik : Titik didih dan titik lelehnya tinggi Keras, tetapi mudah patah Penghantar panas yang baik Lelehan maupun larutannya dapat menghantarkan listrik (elektrolit) Larut dalam air Tidak larut dalam pelarut/senyawa organik (misal : alkohol, eter, benzena)
2) Ikatan Kovalen Adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam). Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion. Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama. Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron). Ada 3 jenis ikatan kovalen : a) Ikatan Kovalen Tunggal Contoh : Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom H membentuk molekul H2 Konfigurasi elektronnya : 1H = 1 Ke-2 atom H yang berikatan memerlukan 1 elektron tambahan agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil (sesuai dengan konfigurasi elektron He). Untuk itu, ke-2 atom H saling meminjamkan 1 elektronnya sehingga terdapat sepasang elektron yang dipakai bersama. H H H H
Rumus struktur Rumus kimia
= HH = H2
b) Ikatan Kovalen Rangkap Dua Contoh : Ikatan yang terjadi antara atom O dengan O membentuk molekul O2 Konfigurasi elektronnya : 8 O = 2, 6 Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan elektron sebanyak 2. Ke-2 atom O saling meminjamkan 2 elektronnya, sehingga ke-2 atom O tersebut akan menggunakan 2 pasang elektron secara bersama. O O
O
O
Rumus struktur Rumus kimia
: OO : O2
c) Ikatan Kovalen Rangkap Tiga Contoh : Ikatan yang terjadi antara atom N dengan N membentuk molekul N2 Konfigurasi elektronnya : 7 N = 2, 5
+
N
oo
**
***
***
**
N
Rumus struktur Rumus kimia
N
ooo
Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3. Ke-2 atom N saling meminjamkan 3 elektronnya, sehingga ke-2 atom N tersebut akan menggunakan 3 pasang elektron secara bersama. ooo
oo
N
: NN : N2
**
*o
**
*o
*o
o*
*o
o*
*o
*o
*o
3) Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ / Semipolar Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama. Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron. Contoh : o Terbentuknya senyawa BF3 NH 3 ** * **F * * F* * * H *o * ** H ** o ** ** F B + N H ** F B N H ** ** H H * F* * F* * * * * ** ** *o
4) Ikatan Logam Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak. Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain. Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif. Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain. Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain. Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam. Sifat-sifat khas logam yaitu : a). berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam. b). dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
c). penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
oo
*o
o Polarisasi Ikatan Kovalen Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom. Contoh 1 : Molekul HCl oo H Cl oo Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H. Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).
δ δ
oo
*o
H
oo Cl oo
Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan. Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom. Meskipun atom-atom penyusun CH4 dan CO2 tidak sejenis, akan tetapi pasangan elektron tersebar secara simetris diantara atom-atom penyusun senyawa, sehingga PEI tertarik sama kuat ke semua atom (tidak terbentuk kutub).
G. PERSAMAAN REAKSI 1) Konsep Mol Satuan jumlah zat dalam ilmu kimia disebut mol. 1 mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C–12, yaitu 6,0221367 × 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut sebagai bilangan Avogadro (L). Partikel zat dapat berupa atom, molekul, atau ion. 2) Rumus Kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing-masing unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks. a) Rumus empiris rumus kimia yang menyatakan rasio perbandingan terkecil dari atom-atom pembentuk sebuah senyawa. b) Rumus molekul, rumus yamg menyatakan jumlah atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa. Rumus Molekul = ( Rumus Empiris )n Mr Rumus Molekul = n x ( Mr Rumus Empiris ) n= bilangan bulat
3) Persamaan Kimia Persamaan kimia adalah penggunaan lambang (simbol) kimia untuk menunjukkan apa yang terjadi saat reaksi kimia berlangsung. Contoh : N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) *Tanda + berarti “bereaksi dengan” dan tanda berarti “menghasilkan”. Reaksi tersebut dapat dibaca sebagai berikut : satu molekul gas nitrogen bereaksi dengan tiga molekul gas hidrogen menghasilkan dua molekul gas amonia.
Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama. Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume asalkan suhu den tekanannya sama). Menyetarakan persamaan reaksi kimia : HNO3 (aq) + H2S (g) NO (g) + S (s) + H2O (l) a HNO3 + b H2S c NO + d S + e H2O atom N : a = c (sebelum dan sesudah reaksi) atom O : 3a = c + e 3a = a + e e = 2a atom H : a + 2b = 2e = 2(2a) = 4a 2b = 3a b = 3/2 a atom S : b = d = 3/2 a Maka agar terselesaikan kita ambil sembarang harga misalnya a = 2 berarti: b = d = 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya : 2 HNO3 + 3 H2S 2 NO + 3 S + 4 H2O
H. STOIKIOMETRI STOIKIOMETRI adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan kuantitatif dari komposisi zat-zat kimia dan reaksi-reaksinya. 1) Hukum Kekekalan Massa = Hukum Lavoisier "Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap". Contoh: hidrogen + oksigen hidrogen oksida (4g) (32g) (36g) 2) Hukum Perbandingan Tetap = Hukum Proust "Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawa adalah tetap" Contoh: a. Pada senyawa NH3 : massa N : massa H = 1 Ar . N : 3 Ar . H = 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3
Keuntungan dari hukum Proust: bila diketahui massa suatu senyawa atau massa salah satu unsur yang membentuk senyawa tersebut make massa unsur lainnya dapat diketahui. 3) Hukum Perbandingan Berganda = Hukum Dalton "Bila dua buah unsur dapat membentuk dua atau lebih senyawa untuk massa salah satu unsur yang sama banyaknya maka perbandingan massa unsur kedua akan berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana". Contoh: Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk, NO dimana massa N : 0 = 14 : 16 = 7 : 8 NO2 dimana massa N : 0 = 14 : 32 = 7 : 16 4) Hukum-Hukum Gas Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV = nRT dimana: P = tekanan gas (atmosfir) V = volume gas (liter) n = mol gas R = tetapan gas universal = 0.082 lt.atm/mol Kelvin T = suhu mutlak (Kelvin) Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisikondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut: a. Hukum Boyle Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan n1 = n2 dan T1 = T2 ; sehingga diperoleh : P1 V1 = P2 V2 b. Hukum Gay-Lussac "Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat den sederhana". Jadi untuk: P1 = P2 dan T1 = T2 berlaku : V1 / V2 = n1 / n2 c. Hukum Boyle-Gay Lussac Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukan dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan: P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2 d. Hukum Avogadro "Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya 22.4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas.
I. Kesetimbangan Kimia
Sebagian besar reaksi yang ada merupakan reaksi kesetimbangan, maka sangat penting untuk memahami tentang reaksi kesetimbangan. Dengan pemahaman reaksi kesetimbangan akan membantu untuk menyelesaikan perhitungan yang berhubungan dengan prinsip kesetimbangan kimia tanpa harus menghafalkan rumus seperti tentang pH asam dan basa lemah, hidrolisis, buffer, kesetimbangan kelarutan, pembentuka kompleks dll. Suatu sistem dikatakan setimbang jika dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama atau dengan kata lain tidak terjadi perubahan dalam sistem yang setimbang. Salah satu indikator saat terjadi kesetimbangan adalah tidak terjadi perubahan konsentrasi semua komponen yaitu reaktan dan produk. Sebagai contoh adalah pelarutan padatan, sampai pada titik laju padatan yang terlarut sama dengan padatan yang mengendap saat konsentrasi larutan jenuh tercapai (tidak ada perubahan konsentrasi) Kesetimbangan kimia adalah penting untuk menjelaskan peristiwa yang banyak terjadi secara alamiah dan berperan penting dalam kaidah-kaidah pada proses industri kimia.
1) Konsep Kesetimbangan
Pada keadaan kesetimbangan kecepatan pembentukan produk sama dengan kecepatan penguraian produk (laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiri). Reaksi ke kanan : A → B Rate = kf[A]. kf : konstanta laju reaksi ke kanan Reaksi balik : B → A Rate = kr[B]. kr : konstanta laju reaksi ke kiri
Saat A bereaksi membentuk senyawa B, konsentrasi A berkurang sedangkan konsentrasi B bertambah. Pada keadaan kesetimbangan kf [A] = kr [B] Laju reaksi laju reaksi balik ke kanan ke kiri
Penulisan persamaan adalah [B]/[A] = kf/kr = a konstan
Kedua proses terjadi pada kecepatan yang sama AB Untuk memahami tentang konsep kesetimbangan kimia perhatikan pembahasan berikut ini.
2) Tetapan Kesetimbangan Kc Untuk reaksi umum, aA + bB + … gG + hH + … Rumus tetapan kesetimbangan berbentuk :
[G ] g [ H ]h ... Kc [ A]a [ B]b ...
Pembilang adalah hasil kali konsentrasi spesies-spesies yang ditulis disebelah kanan persamaan ([G], [H] …) masing-masing konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien dalam persamaan reaksi yang setara (g, h …). Penyebut adalah hasil kali konsentrasi spesies-spesies yang ditulis disebelah kiri persamaan ([A]. [B] ..) dan setiap konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien reaksinya (a, b, …). Nilai numerik tetapan kesetimbangan Kc sangat tergantung pada jenis reaksi dan suhu.
J. KONSEP LARUTAN Larutan adalah campuran homogen dari dua jenis zat atau lebih. Larutan terdiri dari zat terlarut (solut) dan zat pelarut (solven). Larutan tidak hanya berbentuk cair, tetapi juga berbentuk gas dan padat. 1)
Sifat larutan tidak ada bidang batas antar komponen penyusunnya antara partikel solven dan solut tidak bisa dibedakan komponen yang paling banyak dianggap sebagai pelarut. Jika larutan berbentuk cair, maka air yang dianggap sebagai pelarut komposisi di seluruh bagian adalah sama
2) Jenis larutan a. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan listrik. Contoh: larutan garam dapur, larutan asam asetat, larutan asam sulfat, air laut, air sungai, larutan kapur sirih, dan larutan tawas. b. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Contoh: larutan gula, larutan urea, dan larutan alkohol. 3) Perhitungan yang terkait dengan konsentrasi larutan a. MOLARITAS (M) menunjukkan jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter larutan. M = molaritas (mol/l) n = mol v = volum larutan (L) G = massa padatan (gram) Mr = massa molekul relatif (g/mol)
b. MOLALITAS (m) Molalitas disimbolkan dengan huruf m, yaitu suatu besaran yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam 1000 gram (1 kg) pelarut. Satuan molalitas adalah molal, yang ditumuskan oleh persamaan berikut:
m = molalitas (mol/kg) Mr = massa molar zat terlarut (g/mol) massa = massa zat terlarut (g) p = massa zat pelarut (g) c. NORMALITAS (N) DAN BERAT EKUIVALEN (BE) adalah banyaknya gram atau berat ekivalen (BE) zat yang terlarut dalam 1000 mL larutan. Rumus normalitas: N = massa BE x volum dimana: massa (g); BE (g/mol); volum (L) Berat ekivalen (BE) dapat ditentukan berdasarkan jenis reaksi, sebagai berikut :
Dalam reaksi netralisasi , setiap senyawa akan melepaskan atau menerima atom hidrogen. Jadi berat ekivalen (BE) berdasarkan reaksi netralisasi (asam basa) dapat ditentukan sebagai berikut :
Berat ekivalen suatu senyawa dalam reaksi pengendapan dan pengomplekan ditentukan oleh valensi dari senyawa tersebut :
Berat ekivalen (BE) dalam reaksi oksidasi reduksi didasarkan pada banyaknya elektron yang dilepaskan atau diikat dalam suatu reaksi oksidasi atau reduksi.
K. KOLOID koloid (sistem koloid ) didefinisikan sebagai : campuran heterogen antara solut dengan pelarut, di mana solut tetap berada (tersebar) pada pelarut. Dalam sistem koloid terdapat dua bagian fasa, yaitu : (1) fasa dalam, disebut juga fasa terdispersi ; yaitu solut dan (2) fasa luar , disebut juga fasa pendispersi , yaitu pelarut . Pada contoh “larutan” kanji maka amilum adalah fasa terdispersi (fasa dalam) sedangkan airnya adalah fasa pendispersi (fasa luar) .
1) Jenis Koloid Fasa Fasa Terdispersi Pendispersi Gas Cair Gas Padat Cair Gas Cair Cair Cair Padat Padat Gas Padat Cair padat padat
Penyebutan Gas dalam cair Gas dalam padat Cair dalam gas Cair dalam cair Cair dalm padat Padat dalam gas Padat dalam cair Padat dlm padat
Nama
Contoh
Buih Busa padat Aerosol cair Emulsi Emulsi padat Aerosol pdt Sol Sol padat
Busa sabun Karet busa Kabut Susu Mentega Asap Lart kanji Camp logam ( perunggu )
2) Sifat koloid a. Efek Tyndall Efek Tyndall adalah penghamburan cahaya oleh larutan koloid, peristiwa di mana jalannya sinar dalam koloid dapat terlihat karena partikel koloid dapat menghamburkan sinar ke segala arah. b. Gerak Brown Gerak Brown adalah gerak zig-zag partikel koloid. Gerak Brown terjadi sebagai akibat tumbukan yang tidak seimbang dari molekul medium terhadap partikel koloid. energi kinetic. c. Elektroforesis pergerakan partikel koloid karena medan listrik. Elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid. d. Adsorpsi Adsorpsi adalah penyerapan ion atau muatan listrik dan molekul netral pada permukaan partikel koloid. Jika penyerapannya sampai ke dalam permukaan (pori). e. Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid. 3) Macam Koloid Berdasarkan Interksinya dengan Pelarut ( Air ) a. Koloid Hidrofil ; yaitu koloid yang dapat campur dengan air , dapat diencerkan dan lebih stabil . Contohnya klid dari senyawa-senyawa organik, misalnya kanji (amilum), agar-agar, dsb. b. Koloid Hidrofob ; kebalikan dari koloid hidrofil, yaitu tidak campur dengan air, sehingga tidak dapat diencerkan dan kurang stabil. Contoh : Kebanyakan koloid dari senyawa anorganik, misalnya sol belerang ( S ) , Fe(OH)3 , dsb.
4) Cara-cara Pembentukan Koloid a. Cara Dispersi Yaitu dengan cara memperkecil ukran partikel solut ( misalnya digerus / digiling.Contoh: susu bubuk ( protein ) dibuat bentuk “ instant “ ( agar mudah / cepat campur / larut ). Pada cara ini hanya terjadi perubahan fisik ( sifat fisik ). b. Cara Kondensasi Cara kondensasi berkebalikan dengan cara dispersi, yaitu memperbesar ukuran partikel ( dari bentuk larutan sejati menjadi bentuk koloid ) . Pada cara ini terjadi perubahan kimia.
