MATERI DAN PENGUKURAN
Abdul Wahid Surhim
SASARAN 1. Meninjau jenis-jenis materi yang berbeda-beda
2. Melihat jenis pengukuran dalam ilmu kimia, ketidakpastian dalam pengukuran dan metode untuk mengubah satuan 3. Memfokuskan pada sifat-sifat fisika tertentu: warna, densitas, kelarutan dalam air dalam rangka untuk mengidentifikasi zat
SKEMA KLASIFIKASI MATERI
SKEMA KLASIFIKASI MATERI Materi
NO
YES
Merata seluruhnya?
Campuran Heterogen
Homogen
NO
Dapat dipisahkan secara fisik?
Zat murni
NO
Unsur
Dapat diuraikan kedalam zat-zat lain dengan proses kimia?
YES
Camp. homogen (larutan)
YES
Senyawa
UNSUR UNSUR adalah jenis materi yang tidak dapat dipecah lagi kedalam dua atau lebih zat murni
Ada 115 unsur, yang 91 di antaranya terjadi secara alamiah ARANG: untuk memanggang makanan, terbuat dari hampir karbon murni TEMBAGA: untuk kabel listrik, perhisan, pipa air; termasuk unsur logam
SILIKON: lebih dari 60 tahun banyak membuat penasaran, sekarang menjadi bahan dasar industry semikonduktor yang harganya milyaran dollar TIMBAL (lead): bahan yang dapat dibengkokkan; dahulu digunakan sebagai pewarna cat, sambungan pipa ledeng, dan aditif bensin; sekarang dilarang karena bersifat racun
AIR RAKSA • Termasuk materi yang langka • Diketahui sejak 500 SM • Kelimpahannya hanya 0,00005% • Proses penyiapannya mudah, hanya dengan memanaskan batu sinabar (Figure 1.2) • Karena sifatnya unik, maka penggunaannya ekstrem • Karena densitasnya besar, maka cairan air raksa digunakan dalam barometer dan manometer • Air raksa dilarutkan dengan logam lain membentuk larutan (amalgam) • Amalgam perak-air raksa-timah digunakan untuk tambal gigi
ALLUMUNIUM Kelimpahannya 7,5% Meski berfaedah tapi perhatian secara kimia terhadapnya lebih sedikit hingga beberapa abad Terjadi dalam bentuk gabungan tanah liat dan batuan yang tidak dapat diekstrak
Tahun 1886 dua kimiawan, Charles Hall (AS) dan Paul Herrault (Perancis) bekerja secara mandiri untuk mengekstrasi alumunium dari bijih yang relative langka, bauksit Ada kejadian unik: Kedua kimiawan itu lahir pada tahun yang sama (1863) dan meninggal pun dalam tahun yang sama (1914)
SENYAWA o SENYAWA adalah zat murni yang terdiri atas lebih dari satu unsur • AIR adalah senyawa yang terdiri atas unsur hydrogen dan oksigen • Senyawa metana, asetilen, naftalen terdiri atas unsur karbon dan hydrogen, dalam proporsi yang berbeda
o Senyawa memiliki komposisi yang tetap: satu unsur dalam persentase massa yang sama • Air murni persis terdiri atas 11,19% hydrogen dan 88,81% oksigen • Campuran dapat mengandung variasi komposisi
SENYAWA o SENYAWA memiliki sifat yang berbeda dengan unsurunsur yang membentuknya
o GARAM yang terdiri atas sodium (Na) dan khlorin (Cl) • Garam putih dan padatan yang tidak reaktif • Sodium berkilau dan logam yang sangat reaktif • Khlorin kuning kehijauhijauan dan berracun
PENGURAIAN SENYAWA Metode penguraian ada bermacam-macam Yang paling sederhana adalah dengan MEMANASKAN saja, seperti air-raksa (II) oksida diuraikan dengan memanaskan pada suhu 600oC Kimiawan Inggris, Joseph Priestly, menemukan oksigen lebih dari 200 tahun lalu saat melakukan eksperimen dengan mengekspos sinar matahari ke sebuah sampel merkuri (II) oksida yang difokuskan pada lensa Uap air-raksa adalah racun mematikan Isaac Newton yang menyuling air-raksa dalam jumlah besar dalam laboratoriumnya, menderita efek ini pada tahun-tahun berikutnya
Metode lainnya adalah ELEKTROLISIS
CAMPURAN Campuran mengandung dua atau lebih zat yang digabungkan dengan cara yang sedemikian rupa sehingga masing-masing zatnya masih memiliki identitas kimianya • Tembaga sulfat diaduk dengan garam, keduanya tidak berreaksi satu sama lainnya
Ada dua jenis campuran: HOMOGEN HETEROGEN
CAMPURAN HOMOGEN DAN HETEROGEN
METODE PENGURAIAN CAMPURAN FILTRASI
DISTILASI KHROMATOGRAFI bagi yang lebih kompleks • GLC (gas-liquid chromatography)
DISTILASI
CHROMATOGRAPHY
SATUAN PENGUKURAN Ada dua macam satuan pengukuran yang biasa dipakai SI Metrik
Akan tetapi, satuan Inggris juga sering digunakan
UNITS OF MEASUREMENTS
UNITS OF MEASUREMENTS
KETIDAKPASTIAN DALAM PENGUKURAN
DERAJAT SIGNIFIKANSI ATAU ANGKA PENTING ( SIGNIFICANT FIGURES )
Angka 83.4 memiliki 3 dijit Ketiga dijitnya signifikan Angka 8 dan 3 adalah “dijit pasti”, sedangkan angka 4 adalah “dijit tidak pasti” Seperti tertulis, angka ini memiliki ketidakpastian ± 0.1 atau kesalahannya 1 bagian dari 834
DIJIT TERAKHIR Jadi, kuantitas yang terukur ditulis dengan cara demikian bahwa dijit terakhir saja yang tidak pasti Semua dijit, termasuk yang tidak pasti disebut ANGKA PENTING atau derajat signifikansi (significant figures)
PANDUAN 1. Dijit bukan nol selalu penting: –457 cm (3 angka penting); 2.5 g (2 angka penting)
2. Nol yang terletak di antara dijit bukan nol selalu penting:–1005 kg (4 angka penting); 1.03 cm (3 angka penting) 3. Nol pada awal angka tidak pernah penting, hanya menunjukkan posisi titik desimal: point–0.02 g (satu angka penting); 0.0026 cm (2 angka penting)
4. Nol yang jatuh pada akhir sebuah angka atau setelah titik desimal selalu penting:–0.0200 g (3 angka penting); 3.0 cm (2 angka penting) 5. Saat suatu angka diakhir dengan nol tapi tidak mengandung titik desimal, nol bisa penting bisa tidak: –130 cm (2 or 3 angka penting); 10,300 g (3, 4, or 5 angka penting)
MENGHINDARI AMBIGUITAS Penulisan menggunakan bentuk eksponensial (scientific)
Contoh: 700 dengan angka pastinya 3, maka ditulis 7.00 x 102 Tidak ada lagi ambiguitas karena nol setelah titik desimal SELALU penting
Jika hanya 2 angka pastinya, ditulis: 7.0 x 102 (jika hanya 1 angka penting?) Notasi saintifik cocok untuk menyatakan jumlah angka penting yang tepat
ANGKA EKSTREM Berguna juga melaporkan angka yang secara ekstrem sangat besar dan sangat kecil Sangat tidak umum kalau harus menuliskan semua nol pada angka 1.91 x 10-24 (0.00000000000000000000000191)
PERHITUNGAN Dalam perhitungan yang melibatkan harga hasil pengukuran, jawaban akhirnya tidak boleh melebihi angka penting Presisi hasilnya dibatasi oleh presisi pengukuran yang digunakan untuk memperoleh hasil tersebut Contoh: Kubus dengan sisi 1.35 cm hasil perhitungannya 2.460375 cm3
APA ARTINYA? 1.35 berarti tidak pastinya 1 bagian dari 135 Kalau kita melaporkan dengan 7 angka penting artinya tidak pastinya 1 bagian dari dua juta Oleh karena itu, perlu ada aturannya
ATURAN PERHITUNGAN Mengalikan atau membagi angka pengukuran, maka hasilnya harus memiliki angka pasti yang paling kecil Penambahan atau pengurangan maka jawabannya hanya memiliki banyak tempat di sebelah kanan titik desimal sebanyak angka pengukuran yang jumlah posisinya paling kecil
ANALISIS DIMENSI Menyelesaikan persoalan kimia memerlukan manipulasi angka dan satuan yang berhubungan dengan hati-hati Contoh: Berapa volume 5.25-gram sample dari sebuah cairan dengan densitas 1.23 g/mL? Densitas cairan dapat digunakan sebagai FAKTOR KONVERSI
SIFAT-SIFAT FISIKA Sifat fisika yang sangat berguna 1. Titik leleh 2. Titik didih
3. Densitas 4. Kelarutan (solubility) 5. Warna; spectrum absorpsi
GLOSSARY
Acidic solution Celsius degree (°C) CentiChemical property Compound(s) Conversion factor Density Element Extensive property Filtration Halogen Heterogeneous Homogeneous Infrared radiation Intensive property
KiloLiter
An aqueous solution with a pH less than 7 Unit of temperature based on there being 100° between the freezing and boiling points of water Metric prefix indicating a multiple of 10–2 Property of a substance that is observed during a chemical reaction Substance containing more than one element A ratio, numerically equal to 1, by which a quantity can be converted from one set of units to another The ratio of the mass of a substance to its volume A substance whose atoms are all chemically the same, containing a definite number of protons A property of a substance which depends upon the amount of sample; volume is an extensive property A process for separating a solid-liquid mixture by passing it through a barrier with fine pores, such as filter paper An element of Group Non-uniform composition Uniform in composition Light having a wavelength greater than about 700 nm A property of a substance which is independent of the amount of sample; density is an intensive property The prefix indicating a multiple of 1000 A unit of volume; 1 L = 1000 cm3
Mass Melting point
An extensive property reflecting the amount of matter in a sample. See also Amount. The temperature at which the solid and liquid phases of a substance are in equilibrium with each other A measuring system where all units of a particular type (e.g., volume) are related to one Metric system another by powers of ten MilliThe prefix on a metric unit indicating a multiple of 10–3 Mixture Two or more substances combined so that each substance retains its chemical identity NanoThe prefix on a metric unit indicating a multiple of 10–9 A property such as melting point or density which can be determined without changing the Physical property chemical identity of a substance Saturated solution A solution in equilibrium with undissolved solute Significant figure A meaningful digit in a measured quantity Solution A homogeneous mixture containing a solvent and one or more solutes Solvent A substance, usually a liquid, which is the major component of a solution Supersaturated solution A solution containing more solute than allowed at equilibrium; unstable to addition of solute Symbol A one- or two-letter abbreviation for the name of an element Ultraviolet radiation Light with a wavelength less than 400 nm but greater than 10 nm Unsaturated solution A solution that contains less solute than the equilibrium (saturated) value
LATIHAN 1. Klasifikasikan berikut ini sebagai unsur, senyawa atau campuran a) Emas b) Susu c) Gula d) Saus tomat
LATIHAN 2. Klasifikasikan berikut ini sebagai larutan atau campuran heterogen a) Anggur (wine) b) Bensin c) Adonan untuk kue coklat
LATIHAN 3. Bagaimana Anda memisahkan kedalam komponennya yang berbeda a) Campuran gas yang mudah menguap dari propana, butana dan isopropana? b) Larutan spiritus yang dibuat dari isopropil alkohol dan air?
LATIHAN 4. Berapa angka penting angka-angka berikut ini? a) 0.136 m b) 0.0001050 g c) 2.700 x 103 nm d) 6 x 10-4 L e) 56003 cm3
LATIHAN 5. Bulatkan angka-angka berikut ini kedalam angka penting yang disebutkan di dalam kurung a) 132.505 g (4 angka penting) b) 298.693 cm (5 angka penting) c) 13.452 kg (2 angka penting) d) 345 m (2 angka penting)
