Ruang Lingkup Ilmu Kimia
Definisi :
* Secara singkat, Ilmu Kimia adalah ilmu rekayasa materi yaitu mengubah suatu materi menjadi materi yang lain.
* Secara lengkap, Ilmu Kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang :
1. Susunan materi = mencakup komponen-komponen pembentuk materi dan perbandingan tiap komponen tersebut.
2. Struktur materi = mencakup struktur partikel-partikel penyusun suatu materi atau menggambarkan bagaimana atom-atom penyusun materi tersebut saling berikatan.
3. Sifat materi = mencakup sifat fisis (wujud dan penampilan) dan sifat kimia. Sifat suatu materi dipengaruhi oleh : susunan dan struktur dari materi tersebut.
4. Perubahan materi = meliputi perubahan fisis/fisika (wujud) dan perubahan kimia (menghasilkan zat baru).
5. Energi yang menyertai perubahan materi = menyangkut banyaknya energi yang menyertai sejumlah materi dan asal-usul energi itu.
* Ilmu Kimia dikembangkan oleh para ahli kimia untuk menjawab pertanyaan “apa” dan “mengapa”tentang sifat materi yang ada di alam.
* Pengetahuan yang lahir dari upaya untuk menjawab pertanyaan “apa” merupakan suatu fakta yaitu : sifat-sifat materi yang diamati sama oleh setiap orang akan menghasilkan Pengetahuan Deskriptif.
* Pengetahuan yang lahir dari upaya untuk menjawab pertanyaaan “mengapa” suatu materi memiliki sifat tertentu akan menghasilkan Pengetahuan Teoritis.
Manfaat Mempelajari Ilmu Kimia
Meliputi :
1. Pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap alam sekitar dan berbagai proses yang berlangsung di dalamnya.
2. Mempunyai kemampuan untuk mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih berguna bagi manusia.
3. Membantu kita dalam rangka pembentukan sikap.
Secara khusus, ilmu kimia mempunyai peranan sangat penting dalam bidang : kesehatan, pertanian, peternakan, hukum, biologi, arsitektur dan geologi.
Dibalik sumbangannya yang besar bagi kehidupan kita, secara jujur harus diakui bahwa perkembangan ilmu kimia juga memberikan dampak negatif bagi kehidupan manusia.
Cabang-Cabang Ilmu Kimia
Meliputi :
1. Kimia Analisis
= mempelajari tentang analisis bahan-bahan kimia yang terdapat dalam suatu produk.
2. Kimia Fisik
= fokus kajiannya berupa penentuan energi yang menyertai terjadinya reaksi kimia, sifat fisis zat serta perubahan senyawa kimia.
3. Kimia Organik
= mempelajari bahan-bahan kimia yang terdapat dalam makhluk hidup.
4. Kimia Anorganik
= kebalikan dari kimia organik; mempelajari benda mati.
5. Kimia Lingkungan
= mempelajari tentang segala sesuatu yang terjadi di lingkungan, terutama yang berkaitan dengan pencemaran lingkungan dan cara penanggulangannya.
6. Kimia Inti ( Radiokimia )
= mempelajari zat-zat radioaktif.
7. Biokimia
= cabang ilmu kimia yang sangat erat kaitannya dengan ilmu biologi.
8. Kimia Pangan
= mempelajari bagaimana cara meningkatkan mutu bahan pangan.
9. Kimia Farmasi
= fokus kajiannya berupa penelitian dan pengembangan bahan-bahan yang mengandung obat.
Perkembangan Ilmu Kimia
1. Sekitar tahun 3500 SM, di Mesir Kuno sudah mempraktekkan reaksi kimia (misal : cara membuat anggur, pengawetan mayat).
2. Pada abad ke-4 SM, para filosofis Yunani yaitu Democritus dan Aristoteles mencoba memahami hakekat materi.
* Menurut Democritus = setiap materi terdiri dari partikel kecil yang disebut atom.
* Menurut Aristoteles = materi terbentuk dari 4 jenis unsur yaitu : tanah, air, udara dan api.
3. Abad pertengahan (tahun 500-1600), yang dipelopori oleh para ahli kimia Arab dan Persia.
* Kimia lebih mengarah ke segi praktis. Dihasilkan berbagai jenis zat seperti : alkohol, arsen, zink asam iodida, asam sulfat dan asam nitrat.
* Nama ilmu kimia lahir, dari kata dalam bahasa Arab (al-kimiya = perubahan materi) oleh ilmuwan Arab Jabir ibn Hayyan (tahun 700-778).
4. Abad ke-18, muncul istilah Kimia Modern. Dipelopori oleh ahli kimia Perancis Antoine Laurent Lavoisier (tahun 1743-1794) yang berhasil mengemukakan hukum kekekalan massa.
5. Tahun 1803, seorang ahli kimia Inggris bernama John Dalton (tahun 1766-1844) mengajukan teori atom untuk pertama kalinya. Sejak itu, ilmu kimia terus berkembang pesat hingga saat ini.
Pengenalan Laboratorium
Laboratorium = suatu tempat bagi seorang praktikan untuk melakukan percobaan.
Praktikan = orang yang melakukan percobaan.
Bahan Kimia
Jenis bahan kimia berdasarkan sifatnya :
1. mudah meledak (explosive)
2. pengoksidasi (oxidizing)
3. karsinogenik (carcinogenic : memicu timbulnya sel kanker)
4. berbahaya bagi lingkungan (dangerous to the environment)
5. mudah menyala (flammable)
6. beracun (toxic)
7. korosif (corrosive)
8. menyebabkan iritasi (irritant)
Persiapan kerja di laboratorium :
1. Merencanakan percobaan yang akan dilakukan sebelum memulai praktikum
2. Menggunakan peralatan kerja (kacamata, jas praktikum, sarung tangan dan sepatu tertutup)
3. Bagi wanita yang berambut panjang, diharuskan mengikat rambutnya
4. Dilarang makan, minum dan merokok
5. Menjaga kebersihan meja praktikum dan lingkungan laboratorium
6. Membiasakan mencuci tangan dengan sabun dan air bersih terutama sehabis praktikum
7. Bila kulit terkena bahan kimia, jangan digaruk agar tidak menyebar
8. Memastikan bahwa kran gas tidak bocor sewaktu hendak menggunakan bunsen
9. Pastikan bahwa kran air selalu dalam keadaan tertutup sebelum dan sesudah melakukan praktikum
Teknik Bekerja di Laboratorium
* Penanganan terhadap bahan kimia :
1. Menghindari kontak langsung dengan bahan kimia
2. Menghindari untuk mencium langsung uap bahan kimia
3. Menggunakan sarung tangan
* Jika ingin memindahkan bahan kimia :
1. Membaca label bahan kimia (minimal 2 kali)
2. Memindahkan sesuai dengan jumlah yang diperlukan
3. Tidak menggunakan secara berlebihan
4. Jika ada sisa, jangan mengembalikan bahan kimia ke dalam botol semula untuk mencegah kontaminasi
5. Menggunakan alat yang tidak bersifat korosif untuk memindahkan bahan kimia padat
6. Untuk bahan kimia cair, pindahkan secara hati-hati agar tidak tumpah
* Jika terkena bahan kimia :
1. Bersikap tenang dan jangan panik
2. Meminta bantuan teman yang ada di dekat Anda
3. Membersihkan bagian yang mengalami kontak langsung (dicuci dengan air bersih)
4. Jangan menggaruk kulit yang terkena bahan kimia
5. Menuju ke tempat yang cukup oksigen
6. Menghubungi paramedis secepatnya
* Masalah penanganan limbah bahan kimia :
1. Limbah berupa zat organik harus dibuang terpisah agar dapat didaur ulang
2. Limbah cair yang tidak berbahaya dapat langsung dibuang tetapi harus diencerkan dulu dengan menggunakan air secukupnya
3. Limbah cair yang tidak larut dalam air dan limbah beracun harus dikumpulkan dalam botol penampung dan diberi label
4. Limbah padat harus dibuang terpisah karena dapat menyumbat saluran air
5. Sabun, deterjen dan cairan yang tidak berbahaya dalam air dapat langsung dibuang melalui saluran air kotor dan dibilas dengan air secukupnya
6. Gunakan zat / bahan kimia secukupnya
Minggu, 14 Juni 2009
Hukum-Hukum Dasar Ilmu Kimia
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
b. Pada senyawa SO3 : massa S : massa 0
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 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.
Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
massa C
Kadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%
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
Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandingan massa Oksigen pada senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2
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 kondisi-kondisi 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
Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O2 dengan volume 10 liter jika pada temperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter den tekanan 2 atmosfir ?
Jawab:
P1 V1 = P2 V2
2.5 = P2 . 10 / P2 = 1 atmosfir
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
Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2 ) jika pada kondisi tersebut 1 liter gas hidrogen (H2 ) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14
Jawab:
V1/V2 = n1/n2
10/1 = (x/28) / (0.1/2)
x = 14 gram
Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.
C. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu dan diturunkan 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.
Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27o C dan tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab:
85 g amoniak = 17 mol = 0.5 mol
Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter
Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:
P1 . V1 / T1 = P2 2 . V2 / T2
1 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27)
V2 = 12.31 liter
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
b. Pada senyawa SO3 : massa S : massa 0
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 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.
Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
massa C
Kadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%
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
Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandingan massa Oksigen pada senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2
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 kondisi-kondisi 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
Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O2 dengan volume 10 liter jika pada temperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter den tekanan 2 atmosfir ?
Jawab:
P1 V1 = P2 V2
2.5 = P2 . 10 / P2 = 1 atmosfir
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
Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2 ) jika pada kondisi tersebut 1 liter gas hidrogen (H2 ) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14
Jawab:
V1/V2 = n1/n2
10/1 = (x/28) / (0.1/2)
x = 14 gram
Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.
C. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu dan diturunkan 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.
Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27o C dan tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab:
85 g amoniak = 17 mol = 0.5 mol
Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter
Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:
P1 . V1 / T1 = P2 2 . V2 / T2
1 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27)
V2 = 12.31 liter
Larutan!!
LARUTAN adalah campuran homogen dua zat atau lebih yang saling melarutkan dan masing-masing zat penyusunnya tidak dapat dibedakan lagi secara fisik.
Larutan terdiri atas zat terlarut dan pelarut.
Berdasarkan daya hantar listriknya (daya ionisasinya), larutan dibedakan dalam dua macam, yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit.
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Larutan ini dibedakan atas :
1. ELEKTROLIT KUAT
Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang kuat, karena zat terlarutnya didalam pelarut (umumnya air), seluruhnya berubah menjadi ion-ion (alpha = 1).
Yang tergolong elektrolit kuat adalah:
* Asam-asam kuat, seperti : HCl, HCl03, H2SO4, HNO3 dan lain-lain.
* Basa-basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali tanah, seperti: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 dan lain-lain.
* Garam-garam yang mudah larut, seperti: NaCl, KI, Al2(SO4)3 dan lain-lain
2. ELEKTROLIT LEMAH
Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar: O < alpha < 1.
Yang tergolong elektrolit lemah:
a. Asam-asam lemah, seperti : CH3COOH, HCN, H2CO3, H2S dan lain-lain
b. Basa-basa lemah seperti : NH4OH, Ni(OH)2 dan lain-lain
c. Garam-garam yang sukar larut, seperti : AgCl, CaCrO4, PbI2 dan lain-lain
Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion).
Tergolong ke dalam jenis ini misalnya:
- Larutan urea
- Larutan sukrosa
- Larutan glukosa
- Larutan alkohol dan lain-lain
Larutan terdiri atas zat terlarut dan pelarut.
Berdasarkan daya hantar listriknya (daya ionisasinya), larutan dibedakan dalam dua macam, yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit.
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Larutan ini dibedakan atas :
1. ELEKTROLIT KUAT
Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang kuat, karena zat terlarutnya didalam pelarut (umumnya air), seluruhnya berubah menjadi ion-ion (alpha = 1).
Yang tergolong elektrolit kuat adalah:
* Asam-asam kuat, seperti : HCl, HCl03, H2SO4, HNO3 dan lain-lain.
* Basa-basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali tanah, seperti: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 dan lain-lain.
* Garam-garam yang mudah larut, seperti: NaCl, KI, Al2(SO4)3 dan lain-lain
2. ELEKTROLIT LEMAH
Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar: O < alpha < 1.
Yang tergolong elektrolit lemah:
a. Asam-asam lemah, seperti : CH3COOH, HCN, H2CO3, H2S dan lain-lain
b. Basa-basa lemah seperti : NH4OH, Ni(OH)2 dan lain-lain
c. Garam-garam yang sukar larut, seperti : AgCl, CaCrO4, PbI2 dan lain-lain
Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion).
Tergolong ke dalam jenis ini misalnya:
- Larutan urea
- Larutan sukrosa
- Larutan glukosa
- Larutan alkohol dan lain-lain
Hidrolisis
Hidrolisis adalah terurainya garam dalam air yang menghasilkan asam atau basa.
ADA EMPAT JENIS GARAM, YAITU :
1. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl, K2SO4 dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang demikian nilai pH = 7 (bersifat netral)
2. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya NH4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam)
3. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya CH3COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa)
4. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya CH3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb
ADA EMPAT JENIS GARAM, YAITU :
1. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl, K2SO4 dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang demikian nilai pH = 7 (bersifat netral)
2. Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya NH4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam)
3. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya CH3COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa)
4. Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya CH3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb
Kromatografi
Walaupun agak tidak terlalu jelas, kontribusi kromatografi pada perkembangan kimia modern tidak dapat dipandang rendah. Tanpa teknik kromatografi, sintesis senyawa murni (atau hampir murni) akan sangat sukar , dan dalam banyak kasus, hampir tidak mungkin.
Di awal abad ke-20, kimiawan Rusia Mikhail Semënovich Tsvet (1872-1919) menyiapkan kolom yang diisi dengan serbuk kalsium karbonat, dan kedalamnya dituangkan campuran pigmen tanaman yang dilarutkan dalam eter. Secara mengejutkan, pigmen memisahkan dan membentuk lapisan berwarna di sepanjang kolom. Ia menamakan kromatografi pada teknik pemisahan baru ini (1906). Kemudian kimiawan dari Swiss Richard Martin Willstätter (1872-1942) menerapkan teknik ini untuk risetnya yakni khlorofil untuk menunjukkan manfaat teknik ini, dan sejak itu banyak perhatian diberikan pada kromatografi.
Kromatografi adalah teknik untuk memisahkan campuran menjadi komponennya dengan bantuan perbedaan sifat fisik masing-masing komponen. Alat yang digunakan terdiri atas kolom yang di dalamnya diisikan fasa stasioner (padatan atau cairan). Campuran ditambahkan ke kolom dari ujung satu dan campuran akan bergerak dengan bantuan pengemban yang cocok (fasa mobil). Pemisahan dicapai oleh perbedaan laju turun masing-masing komponen dalam kolom, yang ditentukan oleh kekuatan adsorpsi atau koefisien partisi antara fasa mobil dan fasa diam (stationer).
Komponen utama kromatografi adalah fasa stationer dan fasa mobil dan kromatografi dibagi menjadi beberapa jenis bergantung pada jenis fasa mobil dan mekanisme pemisahannya, seperti ditunjukkan di Tabel 12.1 Klasifikasi Kromatografi
a. Kromatografi partisi
Prinsip kromatografi partisi dapat dijelaskan dengan hukum partisi yang dapat diterapkan pada sistem multikomponen yang dibahas di bagian sebelumnya. Dalam kromatografi partisi, ekstraksi terjadi berulang dalam satu kali proses. Dalam percobaan, zat terlarut didistribusikan antara fasa stationer dan fasa mobil. Fasa stationer dalam banyak kasus pelarut diadsorbsi pada adsorben dan fasa mobil adalah molekul pelarut yang mengisi ruang antar partikel yang ter adsorbsi.
Contoh khas kromatografi partisi adalah kromatografi kolom yang digunakan luas karena merupakan sangat efisien untuk pemisahan senyawa organik (Gambar 12.3).
Kolomnya (tabung gela) diisi dengan bahan seperti alumina, silika gel atau pati yang dicampur dengan adsorben, dan pastanya diisikan kedalam kolom. Larutan sampel kemudian diisikan kedalam kolom dari atas sehingga sammpel diasorbsi oleh adsorben. Kemudian pelarut (fasa mobil; pembawa) ditambahkan tetes demi tetes dari atas kolom.
Partisi zat terlarut berlangsung di pelarut yang turun ke bawah (fasa mobil) dan pelarut yang teradsorbsi oleh adsorben (fasa stationer). Selama perjalanan turun, zat terlarut akan mengalami proses adsorpsi dan partisi berulang-ulang. Laju penurunan berbeda untuk masing-masing zat terlarut dan bergantung pada koefisien partisi masing-masing zat terlarut. Akhirnya, zat terlarut akan terpisahkan membentuk beberapa lapisan.
Akhirnya, masing-masing lapisan dielusi dengan pelarut yang cocok untuk memberikan spesimen murninya. Nilai R didefinisikan untuk tiap zat etralrut dengan persamaan berikut.
R = (jarak yang ditempuh zat terlarut) / (jarak yang ditempuh pelarut/fasa mobil).
b. Kromatografi kertas
Mekanisme pemisahan dengan kromatografi kertas prinsipnya sama dengan mekanisme pada kromatografi kolom. Adsorben dalam kromatografi kertas adalah kertas saring, yakni selulosa. Sampel yang akan dianalisis ditotolkan ke ujung kertas yang kemudian digantung dalam wadah. Kemudian dasar kertas saring dicelupkan kedalam pelarut yang mengisi dasar wadah. Fasa mobil (pelarut) dapat saja beragam. Air, etanol, asam asetat atau campuran zat-zat ini dapat digunakan.
Kromatografi kertas diterapkan untuk analisis campuran asam amino dengan sukses besar. Karena asam amino memiliki sifat yang sangat mirip, dan asam-asam amino larut dalam air dan tidak mudah menguap (tidak mungkin didistilasi), pemisahan asam amino adalah masalah paling sukar yang dihadapi kimiawan di akhir abad 19 dan awal abad 20. Jadi penemuan kromatografi kertas merupakan berita sangat baik bagi mereka.
Kimiawan Inggris Richard Laurence Millington Synge (1914-1994) adalah orang pertama yang menggunakan metoda analisis asam amino dengan kromatografi kertas. Saat campuran asam amino menaiki lembaran kertas secara vertikal karena ada fenomena kapiler, partisi asam amino antara fasa mobil dan fasa diam (air) yang teradsorbsi pada selulosa berlangsung berulang-ulang. Ketiak pelarut mencapai ujung atas kertas proses dihentikan. Setiap asam amino bergerak dari titik awal sepanjang jarak tertentu. Dari nilai R, masing-masing asam amino diidentifikasi.
Kromatografi kertas dua-dimensi (2D) menggunakan kertas yang luas bukan lembaran kecil, dan sampelnya diproses secara dua dimensi dengan dua pelarut.
c. Kromatografi gas
Campuran gas dapat dipisahkan dengan kromatografi gas. Fasa stationer dapat berupa padatan (kromatografi gas-padat) atau cairan (kromatografi gas-cair).
Umumnya, untuk kromatografi gas-padat, sejumlah kecil padatan inert misalnya karbon teraktivasi, alumina teraktivasi, silika gel atau saringan molekular diisikan ke dalam tabung logam gulung yang panjang (2-10 m) dan tipis. Fasa mobil adalah gas semacam hidrogen, nitrogen atau argon dan disebut gas pembawa. Pemisahan gas bertitik didih rendah seperti oksigen, karbon monoksida dan karbon dioksida dimungkinkan dengan teknik ini.
Dalam kasus kromatografi gas-cair, ester seperti ftalil dodesilsulfat yang diadsorbsi di permukaan alumina teraktivasi, silika gel atau penyaring molekular, digunakan sebagai fasa diam dan diisikan ke dalam kolom. Campuran senyawa yang mudah menguap dicampur dengan gas pembawa disuntikkan ke dalam kolom, dan setiap senyawa akan dipartisi antara fasa gas (mobil) dan fasa cair (diam) mengikuti hukum partisi. Senyawa yang kurang larut dalam fasa diam akan keluar lebih dahulu.
Metoda ini khususnya sangat baik untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan ester. Analisis minyak mentah dan minyak atsiri dalam buah telah dengan sukses dilakukan dengan teknik ini.
Efisiensi pemisahan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel dan cairannya. Disarankan untuk mencoba fasa cair standar yang diketahui efektif untuk berbagai senyawa. Berdasarkan hasil ini, cairan yang lebih khusus kemudian dapat dipilih. Metoda deteksinya, akan mempengaruhi kesensitifan teknik ini. Metoda yang dipilih akan bergantung apakah tujuannya analisik atau preparatif.
d. HPLC
Akhir-akhir ini, untuk pemurnian (misalnya untuk keperluan sintesis) senyawa organik skala besar, HPLC (high precision liquid chromatography atau high performance liquid chromatography) secara ekstensif digunakan. Bi la zat melarut dengan pelarut yang cocok, zat tersebut dapat dianalisis. Ciri teknik ini adalah penggunaan tekanan tinggi untuk mengirim fasa mobil kedalam kolom. Dengan memberikan tekanan tinggi, laju dan efisiensi pemisahan dapat ditingkatkan dengan besar.
Silika gel atau oktadesilsilan yang terikat pada silika gel digunakan sebagai fasa stationer. Fasa stationer cair tidak populer. Kolom yang digunakan untuk HPLC lebih pendek daripada kolom yang digunakan untuk kromatografi gas. Sebagian besar kolom lebih pendek dari 1 m.
Kromatografi penukar ion menggunakan bahan penukar ion sebagai fasa diam dan telah berhasil digunakan untuk analisis kation, anion dan ion organik.
Di awal abad ke-20, kimiawan Rusia Mikhail Semënovich Tsvet (1872-1919) menyiapkan kolom yang diisi dengan serbuk kalsium karbonat, dan kedalamnya dituangkan campuran pigmen tanaman yang dilarutkan dalam eter. Secara mengejutkan, pigmen memisahkan dan membentuk lapisan berwarna di sepanjang kolom. Ia menamakan kromatografi pada teknik pemisahan baru ini (1906). Kemudian kimiawan dari Swiss Richard Martin Willstätter (1872-1942) menerapkan teknik ini untuk risetnya yakni khlorofil untuk menunjukkan manfaat teknik ini, dan sejak itu banyak perhatian diberikan pada kromatografi.
Kromatografi adalah teknik untuk memisahkan campuran menjadi komponennya dengan bantuan perbedaan sifat fisik masing-masing komponen. Alat yang digunakan terdiri atas kolom yang di dalamnya diisikan fasa stasioner (padatan atau cairan). Campuran ditambahkan ke kolom dari ujung satu dan campuran akan bergerak dengan bantuan pengemban yang cocok (fasa mobil). Pemisahan dicapai oleh perbedaan laju turun masing-masing komponen dalam kolom, yang ditentukan oleh kekuatan adsorpsi atau koefisien partisi antara fasa mobil dan fasa diam (stationer).
Komponen utama kromatografi adalah fasa stationer dan fasa mobil dan kromatografi dibagi menjadi beberapa jenis bergantung pada jenis fasa mobil dan mekanisme pemisahannya, seperti ditunjukkan di Tabel 12.1 Klasifikasi Kromatografi
a. Kromatografi partisi
Prinsip kromatografi partisi dapat dijelaskan dengan hukum partisi yang dapat diterapkan pada sistem multikomponen yang dibahas di bagian sebelumnya. Dalam kromatografi partisi, ekstraksi terjadi berulang dalam satu kali proses. Dalam percobaan, zat terlarut didistribusikan antara fasa stationer dan fasa mobil. Fasa stationer dalam banyak kasus pelarut diadsorbsi pada adsorben dan fasa mobil adalah molekul pelarut yang mengisi ruang antar partikel yang ter adsorbsi.
Contoh khas kromatografi partisi adalah kromatografi kolom yang digunakan luas karena merupakan sangat efisien untuk pemisahan senyawa organik (Gambar 12.3).
Kolomnya (tabung gela) diisi dengan bahan seperti alumina, silika gel atau pati yang dicampur dengan adsorben, dan pastanya diisikan kedalam kolom. Larutan sampel kemudian diisikan kedalam kolom dari atas sehingga sammpel diasorbsi oleh adsorben. Kemudian pelarut (fasa mobil; pembawa) ditambahkan tetes demi tetes dari atas kolom.
Partisi zat terlarut berlangsung di pelarut yang turun ke bawah (fasa mobil) dan pelarut yang teradsorbsi oleh adsorben (fasa stationer). Selama perjalanan turun, zat terlarut akan mengalami proses adsorpsi dan partisi berulang-ulang. Laju penurunan berbeda untuk masing-masing zat terlarut dan bergantung pada koefisien partisi masing-masing zat terlarut. Akhirnya, zat terlarut akan terpisahkan membentuk beberapa lapisan.
Akhirnya, masing-masing lapisan dielusi dengan pelarut yang cocok untuk memberikan spesimen murninya. Nilai R didefinisikan untuk tiap zat etralrut dengan persamaan berikut.
R = (jarak yang ditempuh zat terlarut) / (jarak yang ditempuh pelarut/fasa mobil).
b. Kromatografi kertas
Mekanisme pemisahan dengan kromatografi kertas prinsipnya sama dengan mekanisme pada kromatografi kolom. Adsorben dalam kromatografi kertas adalah kertas saring, yakni selulosa. Sampel yang akan dianalisis ditotolkan ke ujung kertas yang kemudian digantung dalam wadah. Kemudian dasar kertas saring dicelupkan kedalam pelarut yang mengisi dasar wadah. Fasa mobil (pelarut) dapat saja beragam. Air, etanol, asam asetat atau campuran zat-zat ini dapat digunakan.
Kromatografi kertas diterapkan untuk analisis campuran asam amino dengan sukses besar. Karena asam amino memiliki sifat yang sangat mirip, dan asam-asam amino larut dalam air dan tidak mudah menguap (tidak mungkin didistilasi), pemisahan asam amino adalah masalah paling sukar yang dihadapi kimiawan di akhir abad 19 dan awal abad 20. Jadi penemuan kromatografi kertas merupakan berita sangat baik bagi mereka.
Kimiawan Inggris Richard Laurence Millington Synge (1914-1994) adalah orang pertama yang menggunakan metoda analisis asam amino dengan kromatografi kertas. Saat campuran asam amino menaiki lembaran kertas secara vertikal karena ada fenomena kapiler, partisi asam amino antara fasa mobil dan fasa diam (air) yang teradsorbsi pada selulosa berlangsung berulang-ulang. Ketiak pelarut mencapai ujung atas kertas proses dihentikan. Setiap asam amino bergerak dari titik awal sepanjang jarak tertentu. Dari nilai R, masing-masing asam amino diidentifikasi.
Kromatografi kertas dua-dimensi (2D) menggunakan kertas yang luas bukan lembaran kecil, dan sampelnya diproses secara dua dimensi dengan dua pelarut.
c. Kromatografi gas
Campuran gas dapat dipisahkan dengan kromatografi gas. Fasa stationer dapat berupa padatan (kromatografi gas-padat) atau cairan (kromatografi gas-cair).
Umumnya, untuk kromatografi gas-padat, sejumlah kecil padatan inert misalnya karbon teraktivasi, alumina teraktivasi, silika gel atau saringan molekular diisikan ke dalam tabung logam gulung yang panjang (2-10 m) dan tipis. Fasa mobil adalah gas semacam hidrogen, nitrogen atau argon dan disebut gas pembawa. Pemisahan gas bertitik didih rendah seperti oksigen, karbon monoksida dan karbon dioksida dimungkinkan dengan teknik ini.
Dalam kasus kromatografi gas-cair, ester seperti ftalil dodesilsulfat yang diadsorbsi di permukaan alumina teraktivasi, silika gel atau penyaring molekular, digunakan sebagai fasa diam dan diisikan ke dalam kolom. Campuran senyawa yang mudah menguap dicampur dengan gas pembawa disuntikkan ke dalam kolom, dan setiap senyawa akan dipartisi antara fasa gas (mobil) dan fasa cair (diam) mengikuti hukum partisi. Senyawa yang kurang larut dalam fasa diam akan keluar lebih dahulu.
Metoda ini khususnya sangat baik untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan ester. Analisis minyak mentah dan minyak atsiri dalam buah telah dengan sukses dilakukan dengan teknik ini.
Efisiensi pemisahan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel dan cairannya. Disarankan untuk mencoba fasa cair standar yang diketahui efektif untuk berbagai senyawa. Berdasarkan hasil ini, cairan yang lebih khusus kemudian dapat dipilih. Metoda deteksinya, akan mempengaruhi kesensitifan teknik ini. Metoda yang dipilih akan bergantung apakah tujuannya analisik atau preparatif.
d. HPLC
Akhir-akhir ini, untuk pemurnian (misalnya untuk keperluan sintesis) senyawa organik skala besar, HPLC (high precision liquid chromatography atau high performance liquid chromatography) secara ekstensif digunakan. Bi la zat melarut dengan pelarut yang cocok, zat tersebut dapat dianalisis. Ciri teknik ini adalah penggunaan tekanan tinggi untuk mengirim fasa mobil kedalam kolom. Dengan memberikan tekanan tinggi, laju dan efisiensi pemisahan dapat ditingkatkan dengan besar.
Silika gel atau oktadesilsilan yang terikat pada silika gel digunakan sebagai fasa stationer. Fasa stationer cair tidak populer. Kolom yang digunakan untuk HPLC lebih pendek daripada kolom yang digunakan untuk kromatografi gas. Sebagian besar kolom lebih pendek dari 1 m.
Kromatografi penukar ion menggunakan bahan penukar ion sebagai fasa diam dan telah berhasil digunakan untuk analisis kation, anion dan ion organik.
Termokimia
| Mata Pelajaran | : | Kimia |
| Kelas/Program | : | XI/IPA |
| Semester | : | I |
| Standar Kompetensi | : | II. Memahami perubahan energi dalam kimia, cara pengukuran dan sifat ketidakteraturan dalam alam semesta |
| Kompetensi Dasar | : | Mendeskripsikan perubahan entalpi suatu reaksi, reaksi eksoterm, dan reaksi endoterm. |
| Materi pokok | : | Termokimia, entalpi dan perubahannya, serta hukum kekekalan energi |
| Indikator | : | 1. Menjelaskan sistem dan lingkungan |
| | | 2. Menjelaskan hukum kekekalan energi |
| | | 3. Menjelaskan reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm) dan reaksi yang menerima kalor (endoterm) |
| | | 4. Menuliskan diagram reaksi eksoterm dan endoterm |
Topik Pembelajaran
1. Sistem dan lingkungan
2. Hukum Kekekalan Energi
3. Reaksi eksoterm dan endoterm
4. Diagram reaksi eksoterm dan endoterm
Uraian Materi
Sistem dan Lingkungan
Suatu sistem kimia adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian langsung. Di luar atau selain sistem disebut lingkungan. Contohnya: jika kita mereaksikan batu kapur dengan air dalam gelas kimia, maka akan dihasilkan air kapur. Batu dan air, disebut sebagai sistem sedangkan gelas kimia dan udara adalah lingkungan.
Sistem dapat dibagi tiga berdasarkan transformasi materi dan energinya, yaitu:
1. Sistem terbuka, yaitu sistem yang dapat terjadi pertukaran materi dan energi dari lingkungan ke sistem dan sebaliknya. Misalnya: air teh dalam gelas terbuka.
2. Sistem tertutup, yaitu sistem yang hanya dapat terjadi perpindahan energi dari lingkungan ke sistem atau sebaliknya tanpa ada pertukaran materi. Contoh: air panas dalam gelas tertutup rapat.
3. Sistem terisolasi, yaitu sistem yang tidak dapat terjadi pertukaran baik materi maupun energi dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. contoh: air panas dalam termos.
Gambar 1. Contoh sistem berdasarkan pertukaran materi dan energi
Hukum Kekekalan Energi
Setiap materi memiliki energi yang terkandung di dalamnya. Energi dapat dibedakan menjadi energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik adalah energi yang terkandung di dalam materi yang bergerak, misalnya air terjun. Energi potensial adalah energi yang dikandung dalam suatu materi yang tidak bergerak.
Beberapa bentuk energi adalah energi kalor, energi kimia, energi listrik, energi cahaya, dan energi bunyi. Suatu bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Pada saat terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain tidak pernah ada energi yang hilang atau bertambah. Hal itu dinyatakan dalam Hukum Termodinamika Pertama yaitu energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk yang lain. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan berikut.
Keterangan:
U = perubahan energi dalam
q = kalor (bertanda + berarti sistem menerima kalor, q bertanda – berarti sistem membebaskan kalor.
W = kerja (W bertanda + berarti sistem menerima kerja, W bertanda – berarti sistem melakukan kerja).
Jumlah total dari semua bentuk energi dalam zat disebut entalpi (H). Entalpi suatu zat akan konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat tersebut. Besarnya H tidak dapat diukur, namun yang dapat ditentukan adalah H. Perubahan entalpi dari suatu reaksi = kalor yang diserap atau dibebaskan oleh reaksi (H = qreaksi). Besarnya H adalah selisih dari entalpi hasil reaksi dengan entalpi pereaksi.
Reaksi eksoterm dan Endoterm
Semua reaksi kimia melibatkan energi. Pada umumnya, energi yang menyertai reaksi kimia berbentuk energi kalor. Termokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor yang menyertai suatu reaksi kimia. Pada setiap reaksi kimia akan terjadi dua kemungkinan proses perpindahan kalor antara sistem dan lingkungan. Perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan disebut reaksi eksoterm, sedangkan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem disebut reaksi endoterm.
Pada reaksi eksoterm entalpi pereaksi lebih besar daripada entalpi hasil reaksi sehingga perubahan entalpi negatif (H<0).>
(a) (b)
Gambar 2. Contoh reaksi eksoterm, (a) keadaan awal, (b) saat reaksi
CaO(s) + H2O(l) ------> Ca(OH)2(aq) (timbul panas)
Pada proses ini sistem melepaskan kalor ke lingkungan dengan ditandai naiknya suhu. Gambar diagram reaksi eksoterm adalah sebagai berikut.
Gambar 3. Diagram reaksi eksoterm
Pada reaksi endoterm, entalpi pereaksi lebih kecil daripada entalpi hasil reaksi sehingga perubahan entalpi positif. Temperatur sistem lebih rendah daripada lingkungan sehingga akan terjadi aliran kalor dari lingkungan ke sistem. Contoh:
a. Reaksi antara barium hidroksida (Ba(OH)2) dan garam amonium klorida (NH4Cl) merupakan reaksi endoterm yang ditandai dengan turunnya suhu.
Ba(OH)2(s) + 2NH4Cl(s) --------> BaCl2(l) + 2NH3(g) + 2H2O(l)
b. Pembuatan kapur tohor dengan pemanasan batu kapur berdasarkan reaksi berikut.
CaCO3(s)-------> CaO(s) + CO2(g) (perlu dipanaskan)
Diagram reaksi endoterm adalah sebagai berikut
.
Gambar 4. Diagram reaksi endoterm
Sumber Pembelajaran
1. Sumber
· Buku Kimia
Ningsih, Sri Rahayu. 2006. Sains Kimia SMA/MA 2. Jakarta: Bumi Aksara.
Sumarna, Omay, dkk. 2006. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Bogor: CV Regina.
Susilowati, Endang. 2005. Sains Kimia Prinsip dan Terapannya. Solo: PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
Sutresna, Nana. 2007. Cerdas Belajar Kimia untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Grafindo Media Pratama.
Suyatno, dkk. 2007. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Grasindo.
· Internet
2. Material
· LKS
· Chart
Langganan:
Postingan (Atom)