KIMIA DASAR
ILMU KIMIA adalah ilmu yang mempelajari hakikat, sifat2 serta perubahan materi.
Ia mempelajari susunan atau komposisi materi, perubahan enerji yang menyertai perubahan materi dsb.
Perubahan fisika dan perubahan kimia
Perubahan fisika adalah perubahan yang terjadi pada suatu zat, tetapi komposisi kimianya tidak berubah, hanya berubah fase, ukuran partikel dsb.Contoh es menjadi air.
Perubahan kimia adalah perubahan yang menghasilkan materi yang berbeda dari materi sebelumnya. Contoh : besi menjadi karat.
Unsur :
Jika besi dibuat serbuk, serbuk besi adalah besi juga namun ukurannya sangat kecil dan sudah tidak dapat dibagi lagi. Ada 109 unsur. Unsur bisa logam (metal) atau non-logam (metaloid).
Unsur logam : Argentum (Ag), Aluminium (Al), Chromium (Cr), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Hydrargyrum (Hg), Cuprum (Cu), Plumbum (Pb), Ferrum (Fe), Aurumj (Au), Natrium/Sodium (Na), Platinum (Pt), Zincum (Zn) dll.
Unsur non-logam : hidrogen (H), oxygen (O), karbon (C), nitrogen (N), flourin (F), Chlorine (Cl), bromin (Br), iodin (I), belerang (S), Phosphorus, (P) arsen (As) dan silikon (Si).
Senyawa
Senyawa adalah zat yang terbentuk dari dua atau lebih unsur melalui proses kimia. Setiap senyawa mempunyai sifat yang khas, yang berbeda dari unsur-unsur pembentuknya. Contoh : hydrogen (H) dan oxygen (O) adalah gas, tetapi gabungan keduanya adalah air (H2O).
Senyawa dengan unsur yang sama membentuk molekul :
H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2.
P4 (Phosphorus), S8 (Sulphur)
Senyawa yang membentuk molekul dari 2 atau lebih unsur yang berbeda :
H2O, CO2, CaCO3
Apa beda 2H dan 2H2 ?
2H = 2 atom H; 2H2 = 2 molekul H2.
Berapa jumlah atom 3 Al2(SO4)3 ?
Jawab :
Al = 3 x2 = 6 atom
S = 3 x 3 = 9 atom
O = 3 x 4 x 3 = 36 atom
Jumlah atom = 6 + 9 + 36 = 51 atom.
Campuran
Campuran adalah gabungan beberapa zat yang berbeda dan setiap zat itu masih mempunyai sifat jati dirinya. Misalnya es krim, sirop, pasir pantai, garam kotor dll. Ada berbagai cara pemisahan zat dari campuran tersebut yaitu melalui penguapan, penyaringan, pengembunan, pelarutan, penyubliman, distilasi, pembekuan, kristalisasi dan kromatografi.
Cara mengukur jumlah zat dalam campuran adalah dengan prosentase (%). Baik untuk massa atau volume zat.
massa Zat A
%-massa zat A = --------------------------------------- x 100%
jumlah massa semua zat
. volume Zat A
%-volume zat A = --------------------------------------- x 100%
jumlah volume semua zat
Suatu campuran terdiri dari 5 gram garam dan 7,4 gram gula, berapa persen garam dalam campuran tersebut ?
Jumlah massa seluruhnya = 5 + 7,4 = 12,4 gram
5
% massa garam = -------- x 100% = 40,3%
12,4
Kadang2 kadar zat diukur dengan satuan bagian per juta (bpj) atau ppm (part per million).
Dalam seember air sumur volume 25 liter, terdapat 50 milligram besi dalam bentuk garam terlarut. Berapa kadar besi dalm air sumur tersebut ?
Rapatan air sumur dianggap 1 g/ml atau 1 kg/liter.
Massa air = rapatan x volume
= 1 g/ml x 25.000 ml
= 25.000 g
massa besi = 50 mg = 0,05 g
massa zat
massa kadar besi = (---------------------------) x 106
massa campuran
0,05
= --------- x 106
25.000
= 2 bpj ( atu 2 ppm)
Atom
Bagian yang terkecil dari unsur adalah Atom. Atom dari unsur yang sama adalah identik baik ukuran, sifat dan massanya. Jika atom bergabung dengan atom yang lain, akan terbentuk Molekul. Molekul bisa terbentuk dari gabungan atom yang sama (misalnya H2, O2, N2 dll.) atau atom yang berbeda (H2O, H2SO4 dll). Misal 2 atom hydrogen (H) bergabung dangan 1 atom oxygen (O) membentuk molekul air (H2O).
Bobot atom Hydrogen = 16 x 10-23 gram
Bobot atom Belerang = 32 x 10-23 gram
Molekul
Bagian yang terkecil dari senyawa disebut molekul.
Mol adalah satuan banyaknya partikel.
1 mol = n buah partikel zat.
Menurut Avogadro n = 6,02 10-23 .
1 mol unsur = 6,02 x 10-23 buah atom
1 mol senyawa = 6,02 x 10-23 buah molekul.
2 mol gas hydrogen = 2L buah molekul Hydrogen
3 mol air = 3L buah molekul air.
Jumlah partikel = mol x n
Contoh :
Serbuk besi sebanyak 4 mol, berapa jumlah atom besi tersebut ?
Jumlah atom Fe = mol x n
= 4 x 6,02 x 1023
= 24,08 x 1023
= 2,408 x 1024 buah atom
Berapa jumlah molekul H2O yang terdapat dalam 0,2 molekul air ?
Jumlah molekul H2O = mol x n
= 0,2 x 6,02 x 1023
= 1,204 x 1023 buah molekul.
1 atom H2O mengandung 2 atom H,
Jumlah atom H = 2x jumlah molekul H2O
= 2 x 1,204 x 1023
= 2,408 x 1023 buah atom
1 atom H2O mengandung 1 atom O,
Jumlah atom O = 1 x jumlah molekul H2O
= 1 x 1,204 x 1023
= 1,204 x 1023 buah atom
Jumlah atom keseluruhan = jumlah atom H + jumlah atom O
= 2,408 x 1023 + 1,204 x 1023
= 3,204 x 1023 buah atom.
Ion
Ion adalah partikel penyusun zat. Ion adalah atom atau kelompok atom yg mermuatan listrik. Senyawa ion terdiri dari ion positif (disebut kation) (misal H+, Na+ dll) dan ion negatif (disebut anion) misal OH-, Cl- dll. Kedua ion bergabung membentuk senyawa ion atau kristal ion.
Penamaan senyawa
Pemberian nama untuk oksida metaloid (bukan logam) menggunakan :
1=mono; 2= di; 3= tri; 4= tetra; 5 = penta; 6= hexa; 7= hepta; 8 = okta; 9= nona; 10=deca. Misal P2O5 = diphosporus pentaoxide. CO2 = Carbon dioxide.
Untuk oksida logam sbb. :
Jika oksidanya hanya satu, maka nama logam diikuti kata oksida : K2O (Kaliumoksida), BaO (Bariumoksida), Al2O3 (aluminiumoksida)
Jika oksidanya ada dua (karena logamnya punya 2 valensi), maka nama logam, diikuti angka romawi dalam kurung, lalu kata oksida-nya : Cu2O (tembaga(I)oksida), CuO (tembaga (II)oksida).
Ada juga menggunakan nama Latin yaitu : Cu2O (cupro-oksida, cuproksida), CuO (cuprioksida), FeO (Fero-oksida, feroksida), Fe2O3 (Feri-oksida).
Untuk senyawa asam, asam+nama logam, misal HCl (asam Chlorida), H2S (asam sulfida); Atau, asam + nama sisa asam, misalnya H2SO4 (asam sulfat), HNO3 (asam nitrat)
Untuk senyawa basa, nama logam + hidroksida, misal KOH (Kalium hidroksida), Ba(OH)2 (Barium hidroksida).
Untuk senyawa garam, disebutkan nama logam, diikuti nama sisa asam. Misalnya KCl (kaliumchlorida), CUSO4 (Cuprisulfat).
Oksidasi
Oksidasi adalah reaksi antara sebuah unsur dengan oksigen.
4Na + O2 - 2Na2O
2 Fe + O2 2 FeO
4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3
CH4 + 2O2 CO2 + 2 H2O
Oksidasi juga diartikan sebagai reaksi pelepasan elektron dari suatu zat
Reduksi
Reduksi adalah pengambilan oksigen dari suatu senyawa. Zat pengambil oksigen disebut Reduktor.
CuO + H2 Cu + H2O
Fe2O3 + 3 H2 2 Fe + 3 H2O
Reduksi juga diartikan sebagai reaksi pengikatan elektron oleh suatu zat.
Dalam persenyawaan NaCl, elektron yang dilepas oleh Natrium, ditangkap oleh atom Cl sehingga atom Natrium berubah jadi ion positif (Na+), perisrtiwa ini juga disebut peristiwa oksidasi. Atom netral Chlor juga berubah menjadi ion negatif (Cl-), peristiwa ini juga disebut peristiwa reduksi. Karena kedua perubahan dari atom netral menjadi ion berjalan bersamaan, maka disebut peristiwa oksidasi-reduksi.
Na Na+ + 1e (oksidasi)
Cl + 1e Cl- (reduksi)
Na + Cl Na+ + Cl- (oksidasi-reduksi)
Persamaan Reaksi
Massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama. Banyaknya atom disebelah kiri = banyaknya atom disebelah kanan.
Hukum kekekalan zat Lavoisier :
Jumlah berat (massa) semua zat sebelum suatu reaksi sama dengan jumlah berat (massa) semua zat sesudah reaksi tersebut.
Contoh :
7 g besi + 4 g belerang 11 g besi belerang
Berapa gram belerang diperlukan untuk bereaksi dengan 10 g besi ?
Besi 10 g maka belerang = 4/7 x 10 g = 5,71 g
Berapa gram besi dan belerang untuk membentuk senyawa 30 g besi belerang ?
Besi = 7/ (7+4) x 30 = 19,10 g
Belerang = 4/(7+4) x 30 = 10,90 g.
Contoh mencari persamaan reaksi :
Jika gula tebu (C12H22O11) dibakar dan direaksikan dengan O2 (di-oksidasi) maka yang terjadi adalah CO2 dan H2O.
C12H22O11 + O2 -- CO2 + H2O
Rumus zat sudah benar, tetapi jumlah atom dikiri dan dikanan belum sama. Kita tulis :
a C12H22O11 + b O2 -- c CO2 + d H2O
C = 12 a = c
H = 22 a = 2d
O = 11a + 2b = 2c + d
Jika a = 1 maka :
12 = c atau c = 12
22 = 2d atau d = 22/2 = 11
11 + 2b =2c + d atau 11 + 2b = 2(12) + 11 atau 2b = 24 + 11 - 11 2b = 24 maka b=12.
Persamaan ditulis :
1 C12H22O11 + 12 O2 -- 12 CO2 + 11 H2O atau :
C12H22O11 + 12 O2 -- 12 CO2 + 11 H2O
Bobot Atom dan Bobot Molekul
Untuk memperoleh bobot atom, sebagai referensi pembanding adalah bobot atom Hydrogen dan dinggap berbobot 1.
Bobot 1 atom unsur X
Berat atom unsur X = ---------------------------------
Bobot 1 atom H
Jika Berat Atom (BA) Oxygen = 15,89 (dibulatkan jadi 16) berart BA O = 15,89 x berat atom H. Jika referensinya adalah Oxygen maka :
bobot 1 atom unsur X
Berat atom unsur X = ---------------------------------
1/16 x bobot atom 0
Bobot atom suatu unsur yang dihitung berdasarkan O berbeda sedikit (yaitu sebesar 1,008) dari yang dihitung dengan berdasarkan H. Perbedaannya sebesar 1,008 diperoleh dari :
BA unsur X (O = 16) bobot 1 atom H
--------------------------- = 16 x -----------------------
BA unsur X (H=1) bobot 1 atom O
1
= 16 x ---------
15,89
= 1,008
Daftar Bobot Unsur
Bobot Molekul
Bobot melekul suatu zat adalah perbandingan antara bobot molekul satu zat dengan bobot satu unsur Hydrogen :
Bobot 1 molekul zat X
Bobot Molekul (MB) zat X = -------------------------------
Bobot 1 atom H
Untuk bobot molekul terhadap Oxygen berlaku :
Bobot 1 molekul zat X
Bobot Molekul (MB) zat X = ----------------------------------
1/16 Bobot 1 atom O
Menghitung bobot molekul air (H2O) :
Bobot 2 atom H + bobot 1 atom O
Bobot Molekul (MB) H2O = --------------------------------------------------
Bobot 1 atom H
( 2 x 1) + (1 x 16)
= -------------------------
(1 x 1)
= 18
Gramatom (gat)
Satu gramatom suatu unsur adalah sejumlah gram unsur itu sesuai dengan bobot atomnya.
Contoh :
Berat atom Al = 27, maka 1 gramatom (gat) Al = 27 gram
Berat atom Fe = 56, maka 1 gramatom (gat) Fe = 56 gram
Grammolekul (gmol)
Satu grammolekul suatu senyawa adalah jumlah gram senyawa itu sesuai dengan bobot molekulnya.
Contoh 1 :
Berat molekul H2O = 18, maka 1 grammolekul (gmol) H2O = 18 gram
Berat molekul Fe2O3 = 160, maka 1 grammolekul (gmol) Fe2O3 = 160 gram
Diketahui : bobot atom belerang (S) = 32; berapa gramatom (gat) 9 gram belerang ?
Jawab : Berat atom S = 32, maka gat = 32 gram
Gat = gram/berat atom (BA)
9 gram S = 9/32 gat S.
Contoh 2 :
6 gram air (H2O) bersesuaian dengan berapa grammolekul H2O = 18 gram ?
gmol = gram/berat molekul (BM)
6 gram H2O = 6/18 x 1gmol H2O
= 1/3 gmol H2O
Valensi (Martabat)
Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron.
Proton + neutron disebut inti atom.
Proton bermuatan listrik positif dan neutron tidak bermuatan listrik, sedangkan elektron bermuatan listrik negatif. Dengan demikian muatan inti atom merupakan muatan proton. Proton + neutron dalam inti atom disebut nukleon.
Secara keseluruhan dalam atom tersebut bersifat neutral, tidak bermuatan listrik, karena adanya kesamaan jumlah muatan positif dengan jumlah muatan negatif atau disebut juga :
Jumlah proton = jumlah elektron.
Massa proton hampir sama dengan massa neutron yaitu 1 sma. Massa proton = 1,00758 sma, sedang massa neutron = 1,00893 sma.
Massa elektron sangat kecil yaitu 1/1836 x massa atom hydrogen. 1 sma=1,66 x 10-24 g.
Jika massa atom Hydrogen = 1,00758 sma (dibulatkan menjadi 1 sma) maka massa elektron adalah :
= 1/1836 x 1,00758 sma
= 0,00055 sma.
Nomor massa suatu unsur = jumlah proton + jumlah neutron (karena massa elektron sangat kecil, jadi diabaikan).
Lambang unsur ditulis sebagai berikut :
Misal :
Isotop adalah beberapa unsur yang sama tetapi mempunyai massa atom yang berbeda. Misalnya :
Electron selalu mengelilingi proton dalam suatu orbit (lintasan), bisa berupa lingkaran bulat atau ellips.
Orbit bisa lebih dari satu. Orbit yang banyak (berlapis-lapis lintasan) itu dinamai : kulit elektron dan diberi nama kulit elektron K, L, M, N, O, P, Q
.
Setiap orbit boleh berisi satu atau lebih elektron, dinyatakan dengan 2e, 4e, 8e dst.. Elektron pada lingkaran orbit terluar, dapat mudah lepas dan berpindah ke orbit unsur yang lain. Elektron pada orbit terluar bisa berisi 1 sampai 7 elektron dan tidak pernah sampai 8. Karena sifat yang tidak stabil ini, atom unsur2 tak mulia selalu cenderung menstabilkan diri, artinya selalu berusaha untuk memperoleh kulit terluar yang terisi penuh (yaitu 8 elektron) sampai keadaannya menyerupai atom unsur-unsur mulia.
Salah satu caranya adalah melepas satu elektron, misalnya terjadi pada atom Natrium (Na) :
Dengan melepas sebuah elektron-nya, atom Natrium yang semula bermuatan netral, kini menjadi bermuatan positif, karena ada kelebihan 1 muatan positif, maka ditulis Na+ dan disebut ion Natrium.
Kebaliknya terjadi pada atom Chlor (Cl). Pada kulit terluarnya terdapat 7 elektron. Maka untuk melengkapi elektron ini sampai penuh ( yaitu 8 elektron), Atom Chlor tinggal mengambil 1 elektron lagi dari luar. Karenanya atom chlor sekarang kelebihan 1 elektron, sehingga bermuatan negatif, menjadi ion Chlor (Cl-).
Kedua ion yang berlawanan muatan ini saling tarik menarik (ikat mengikat) dengan perantaraan gaya elektrostatik dan membentuk satu senyawa Na+Cl- atau cukup ditulis NaCl. Unsur-unsur Na dan Cl yang hanya melepas atau mengambil 1 elektron, disebut unsur ber-valensi (bermartabat) 1.
Atom2 lain seperti Ca yang dapat melepas 2 elektron, disebut ber-valensi 2 sedangkan Al dapat melepas 3 elektron, maka disebut ber-valensi 3.
Ca Ca ++ + 2e
Al Al+++ + 3e
Jadi Valensi (martabat) suatu unsur adalah :
Bilangan yang menyatakan berapa banyak elektron yang dapat dilepaskan atau diambil oleh atom unsur itu pada waktu membentuk persenyawaan.
Asam
Asam adalah suatu zat yang mempunyai rasa masam dan mengubah kertas lakmus biru menjadi merah.
Asam dibagi menjadi dua golongan yaitu asam organik dan asam anorganik. Asam organik umumnya ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan dan binatang (misalnya asam cuka, asam jeruk), sedangkan asam anorganik (disebut juga asam mineral) diperoleh dari mineral-mineral dalam tanah (asam accu, asam chlorida).
Asam dikenal dengan karakter H dimuka senyawa dan bermuatan positif, misalnya :
HNO3 H+ NO3-
H2SO4 H+ SO4=
H3PO4 -> H+ PO4 ≡
Jika suatu asam dihilangkan H-nya, maka tinggallah sisa asam. Jadi ikatan antara H+ dan sisa asam- dapat terlepas jika dilarutkan didalam air. Pelepasan ion H+ tidak sama kuatnya bagi berbagai jenis asam. Asam-asam yang mudah melepaskan ion H+, disebut asam kuat, sedang asam-asam yang sukar melepaskn H+-nya disebut asam lemah.
Contoh asam-asam kuat :HCl, HBr, HJ, HNO3, H2SO4
Asam-asam yang lemah : asam cuka (CH3COOH), asam sianida (HCN).
Larutan disebut asam jika pH <> 7
Garam
Kita mengenal beberapa garam misalnya :garam dapur (NaCl) dan juga garam Inggeris (MgSO4).
Garam adalah zat-zat yang terdiri dari logam dan sisa asam. Logam bermuatan positif, sedang sisa asam bermuatan negatif. Karena kedua muatan listriknya sama besar, maka molekul garam bersifat netral.
Jika garam dilarutkan kedalam air, maka ikatan logam dan sisa asam dapat terlepas. Pemisahan yang membentuk ion-ion bermuatan listrik ini akan memenuhi air dan inilah yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir. Larutan air yang penuh dengan ion2 logam dan sisa asam, disebut larutan elektrolit. Air laut adalah elektrolit. Air laut banyak mengandung garam NaCl.
Garam dibentuk dengan berbagai cara :
a. Basa + asam -- > Garam + Air
2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O
Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O
2 Al2(SO4)3 + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 6 H2O
b. Oksida basa + asam garam + air
FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O
Al2O3 + 6 HCl 2AlCl3 + 3 H2O
c. Basa + Oksida asam Garam + Air
2KOH + SO3 K2SO4 + H2O
3Ca(OH)2 + P2O5 Ca3(PO4)2 + 3 H2O
d. Oksida basa + oksida asam garam
Na2O + SO2 Na2SO3
CaO + N2O5 Ca(NO3)2
e. Logam + garam garam lain + logam lain
Sebelumnya lihat deret Volta (deret keaktifan logam) dibawah ini :
K – Na – Ca – Mg – Al - Mn – Zn – Fe – Ni – Sn – Pb – [H] – Cu – Hg – Ag – Pt – Au.
Logam yang disebelah kiri lebih aktif dari logam yang disebelah kanannya. Misalnya logam K dapat mendesak/mengusir keluar logam Fe dari senyawa FeCl3.
K + FeCl3 3 KCl + Fe
Tetapi sebaliknya, logam Fe tak bisa mendesak logam K dari senyawa garamnya.
Contoh lain :
Ca + ZnSO4 CaSO4 + Zn
f) Logam + Asam garam + H2
Fe + HCl FeCl2 + H2
2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2
Tetapi logam2 disebelah kanan [H] dengan larutan asam tidak berreaksi.
Cu + H2SO4 tidak bereaksi
Au + HCl tidak bereaksi
Garam asam
Jika didalam senyawa garam masih terdapat atom H disebut garam asam :
NaHCO3, NaH2PO4
Garam Basa
Jika didalam senyawa garam masih terdapat hidroksida OH disebut garam basa :
Mg(OH)Cl, Fe(OH)2NO3
Garam Rangkap
Garam rangkap adalah campuran lebih dari satu garam.
KCl.MgCl2, CaCO3.MgCO3
