MODUL KULIAH KIMIA DASAR

Document Sample
MODUL KULIAH KIMIA DASAR Powered By Docstoc
					∆H   ∂U                                     MODUL KIMIA DASAR
          pV=nRT
          pV=nRT         ∆S = 0   ∫   ñq
                                      T    Pendidikan Fisika - 2010   [1]
      S        0.08206
qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwert
  ∆H   ∂U
        S
            pV=nRT
                 0.08206
                                   ∆S = 0   ∫   ñq
                                                T
                                                       MODUL KIMIA DASAR
                                                      Pendidikan Fisika - 2010   [ii]


yuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop
          MODUL KIMIA DASAR
asdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg
                  pendidikan fisika


hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx
          Nama: ____________________
 cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn
          NIM : ____________________


mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe
rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio
pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf
ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklz
xcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn
mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe
rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio
pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf
                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta




ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklz
                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                           >> semester genap 2009-2010 <<


xcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn
mrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyu
iopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T               Pendidikan Fisika - 2010      i]
                                                                                                     [[iii]
      S                  0.08206




                                                 >>
                                                 >>
                                                 >>   ada
                                                      ada      dan   t ii a d a! ! …
                                                                     t         !!



                                   etesan air yang jatuh dan pecah di lantai membawaku
                             larut dalam khayalan. Kubayangkan jika tetesan air itu pecah
                             lagi, lagi, dan lagi…, maka aku yakin pecahan-pecahan itu akan
                             menyisakan kumpulan molekul air, molekul yang terbentuk dari 2
                             atom H dan 1 atom O, H2O. Demikianlah yang diajarkan oleh
                             John Dalton tentang atom sebagai partikel terkecil materi.
                             Tapi apakah pecahan itu telah berakhir? Cukupkah atom sebagai
                             partikel terkecil materi?? Apakah Dalton menjadi orang
     terakhir yang mengungkap ruang terkecil yang ditempati oleh materi?
              Jawabnya, ternyata tidak!! Beberapa tahun setelahnya, seseorang yang
     bernama JJ. Thomson berhasil mengungkap keberadaan elektron yang bermuatan
     negatif dalam atom. Alhasil, teori atom terus berkembang hingga ditemukannya proton
     yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan dalam inti atom oleh
     Golstein, Rutherford, dan Chadwick. Ketiga partikel ini diterima sebagai materi
     terkecil hingga saat itu.
                                            ------------
              Khayalanku menjadi “liar” ketika aku teringat kuliah yang pernah disampaikan
     oleh dosenku, Pak Dion. Beliau menjelaskan bahwa pemisah antara inti atom dan
     elektron adalah ruang kosong. Fakta ini dibuktikan oleh Rutheford bersama muridnya
     ketika menembakkan sinar alfa yang bermuatan positif pada plat tipis emas. Sebagai
     besar sinar tersebut lolos seakan-akan tidak terhalangi sesuatu. Hanya sebagian kecil
     saja yang terpantul kembali atau berbelok arah karena bertumbukan dengan inti atom
     yang bermuatan positif, selebihnya lolos tak terhalangi.
              Fakta yang paling mencengangkan adalah jarak pemisah atau volume ruang
     kosong tersebut bisa mencapai seratus ribu kali volume inti atom. Fakta ini ditemukan
     oleh Neils Bohr berdasarkan tingkat energi elektron. Artinya, 99.999999999% volume
     atom hanyalah ruang kosong, hampa, tidak ada apa-apa, tidak partikel, juga tidak
     materi.
              Khayalanku benar-benar liar sekarang. Aku membayangkan jika mengumpulkan
                                   trilyunan   atom-atom    besi,    sama    artinya   dengan
       Jika semua yang             mengumpulkan 99.999999999% ruang hampa. Hah…, mana
       menempati jagat raya        mungkin 99.999999999% logam besi hanyalah ruang
       ini dianggap sebagai
                                                                                                              uin sunan kalijaga yogyakarta




                                   hampa?? Mana mungkin partikel besi yang bermassa atau
                                                                                                              fakultas sains dan teknologi




       materi, maka                benar-benar bisa dianggap sebagai materi hanya
       sebenarnya materi           0.0000000001%?? Jika semua yang menempati jagat raya
       hanya ada                   ini dianggap sebagai materi, maka sebenarnya materi
       0.0000000001%??             hanya ada 0.0000000001%?? Begitukah??
       Begitukah??                                      ------------
                                           Kini aku bernalar memaksa untuk memahami
                                   ketidakmungkinan. Jika teori itu benar, berarti udara yang
     berhembus, air yang mengalir, karet yang melar, bangunan yang kokoh, sama sekali



                                                                        >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                        pV=nRT                  ∆S = 0   ∫   ñq
                                                             T       Pendidikan Fisika - 2010    [ii]
      S                               0.08206




                                  bukan materi utuh menurut bayangan kita. Apa yang kita
                                  anggap sebagai garis batas antara materi hanyalah garis
                                  imajinasi yang menipu mata!! Garis itu seharusnya tidak
                                  ada karena partikel yang menyusun materi hanya berupa
                                  titik-titik yang super maha kecil saja, selebihnya hampa!!
                                          Jika mata kita mampu melihat partikel yang
                                  ukurannya satu juta kali lebih kecil dari apa yang bisa kita
                                  lihat sekarang maka kita akan menyaksikan titik-titik kecil
                                  dalam ruang hampa itu. Demikianlah kira-kira logikaku
                                  bernalar…
                                          Menakjubkan atau mengerikan, entahlah?? Aku
                                  hanya bersyukur karena meski demikian, grafitasi inti bumi
     masih mempengaruhi massa materi yang ternyata hanya 0.0000000001 % dari yang
     terlihat. Karena jika tidak itu jauh lebih mengerikan!!
                                            ------------
              Ya Allah…, padamu kami bersujud dan berserah diri. Kami hanyalah ciptaanmu
         yang tak ada apa-apanya. Kami sadar dan akan selalu ingat bahwa di hari kiamat
        nanti kami akan Engkau bangkitkan dari kubur seperti anai-anai yang beterbangan,
                  seakan tanpa massa lagi atau memang kami bukan lagi materi.
      “pada hari itu manusia seperti anai-anai yang bertebaran, dan gunung-gunung seperti
                                 bulu yang dihambur-hamburkan”1
                                            ------------
             Aku mencoba untuk berhenti berkhayal. Tapi percuma, khayalanku semakin liar
     tak tertahan. Kali ini, aku teringat dengan inti atom, terasa ada yang aneh. Bukankah
     inti atom tersusun dari kumpulan proton yang bermuatan positif. Secara
     elektromagnet, partikel yang muatannya sama akan saling
     tolak menolak. Lalu bagaimana dengan inti atom? Apa yang          Apapun faktanya,
     menyebabkannya bisa bersatu?                                      penemuan quark dan
             Kembali aku bernalar berusaha menyingkirkan semua
                                                                       neutrino semakin
     tanya yang tak henti-hentinya bermunculan. Tidak sulit
                                                                       memperkecil volume
     bagiku menemukan jawabannya karena aku telah memahami
                                                                       inti atom atau
     korelasi antara massa dan energi yang dirumuskan oleh
                                                                       memperluas volume
     Einstein, E=∆mc2. Proton dan neutron dalam inti atom dapat
     mereduksi massanya untuk menghasilkan energi. Reduksi
                                                                       ruang hampa materi!
     massa ini disebut defek massa dan energi yang dihasilkan
     disebut energi nuklir. Tidak heran jika massa atom terukur selalu lebih kecil
     dibandingkan dengan jumlah massa masing-masing partikel penyusunnya.
             Teori tersebut mengingatkanku pada temuan Prof. Dr. Abdussalam dan
     kolegannya. Mereka menemukan bahwa energi tersebut didistribusikan pada partikel-
     pertikel kecil yang membentuk proton dan neutron, yaitu quark. Hah…, kembali aku
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta




     tersentak. Membagi proton dan neutron menjadi partikel yang lebih kecil berarti
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




     mengurangi volume partikel dalam inti atom yang berarti juga memperluas volume ruang
     hampa atom!!!
             Belum pulih rasa kagetku. Aku kembali diingatkan oleh temuan Wolfgang Pauli
     pada tahun 1930. Ia menyebutkan bahwa neutron dapat berubah menjadi proton dan
     elektron. Itu berarti neutron terbentuk dari partikel yang lebih kecil lagi, dan itu


     1
         (al-qari’ah, ayat 5 dan 6)




                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                         T         Pendidikan Fisika - 2010        [iii]
      S                 0.08206




     adalah neutrino. Massanya sangat kecil hingga kebanyakan ilmuwan menganggapnya
     tidak bermasa walaupun menurut perhitungan massanya tidak mungkin sama dengan nol.
             Apapun faktanya, penemuan quark dan neutrino semakin memperkecil volume
     inti atom atau memperluas volume ruang hampa materi! Sampai kapankah penemuan-
     penemuan partikel yang lebih kecil ini akan berlanjut? Jika masih ada…, tentu ruang
     hampa masih lebih luas lagi!!
                                        ------------
             Tidak terasa, sudah lebih sejam aku berkhayal liar, mengusik nalarku dengan
     pertanyaan-pertanyaan aneh lalu mencari jawabannya sendiri. Aku teringat dengan
     teori dualisme partikel gelombang yang disampaikan oleh Planck, Einstein, Compton,
     dan de Broglie. Teori tersebut kemudian diterjemahkan oleh Heinsenberg sebagai asas
     ketidakpastian dan diformulasikan oleh Schrodinger sebagai persamaan fungsi
     gelombang.
             Apa yang selama ini kita anggap sebagai materi sebenarnya hanya berupa
     gelombang yang mempunyai medan dan energi. Medan dan energi tersebut berinteraksi
     dengan magnet bumi menghasilkan massa. Jadi, materi adalah sesuatu yang tidak ada
     karena ia adalah gelombang, tapi materi adalah sesuatu yang ada karena ia memiliki
     massa. Entahlah??

                                  ------ belum selesai ------




     Rabu, 10 Februari 2010
     Hari ini aku akan mengajar Kuliah Kimia Dasar di kelas Pendidikan Fisika. Aku sadar
     kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang materi, tapi aku ragu karena materi
     adalah gelombang. Aku akan mengajar tentang materi atau gelombang. Entahlah??



                                                                …terima kasih untuk Pak Dion
                                                                 yang telah memberiku tanya
                                                                                        Sudarlin
                                                                                                           uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                           fakultas sains dan teknologi




                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                                         MODUL KIMIA DASAR
                         pV=nRT                                          ∆S = 0         ∫   ñq
                                                                                            T                  Pendidikan Fisika - 2010   [iv]
      S                                0.08206




                                                                 DAFTAR ISI




     Pengantar .....................................................................................................................       i

     Daftar Isi ....................................................................................................................      iv

     BAB 1. Antara Kimia dan Fisika .............................................................................                          1

     BAB 2. Materi dan Perubahannya .........................................................................                              4

     BAB 3. Struktur Atom dan Partikelnya .............................................................                                   10

     BAB 4. Struktur Atom dan Spektrumnya ..........................................................                                      18

     BAB 5. Partikel Atom dan Sifatnya .....................................................................                              22

     BAB 6. Struktur Atom dan Posisi Elektron .......................................................                                     25

     BAB 7. Hukum-hukum Kimia dan Aplikasinya ....................................................                                        34

     BAB 8. Reaksi Kimia dan Persamaannya ..............................................................                                  39

     BAB 9. Massa Atom dan Molekul Relatif ...........................................................                                    46

     BAB 10. Konsep Mol dan Penggunaannya .............................................................                                   49

     BAB 11. Stoikiometri Kimia......................................................................................                     54

     BAB 12. Sifat-sifat dan Hukum-hukum Gas .......................................................                                      61

     BAB 13. Teori Tumbukan dan Energi Aktivasi Reaksi......................................                                              73

     BAB 14. Laju Reaksi dan Perhitungannya ...........................................................                                   76

     Surat Terakhir ............................................................................................................          91

                                                                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




                                                                                                            >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT
                pV=nRT                      ∆S = 0    ∫   ñq
                                                          T        Pendidikan Fisika - 2010    [1]
      S                 0.08206




                                              ANTARA
                                        I     KIMIA DAN FISIKA



          ahasiswa kimia belajar kimia dasar adalah sebuah keniscayaan yang memang
     M    harus dilakukan, tidak usah dipertanyakan. Tapi akan lain ceritanya, jika yang
     harus belajar kimia dasar adalah mahasiswa fisika, maka kita harus bertanya
     kenapa? Apa tujuannya?


     Sama saja, semua belajar tentang materi
            Fisika, biologi, kimia, astronomi, dan geologi dikenal sebagai ilmu sains, yaitu
     ilmu yang belajar tentang materi alam. Entah, itu materi hidup atau materi mati.
     Bedanya hanya sedikit. Fisika adalah ilmu yang mempelajari materi fisik dan
     perilakunya. Biologi adalah ilmu yang mempelajari materi hidup dan prosesnya.
     Kimia adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perubahan materi fisik dan materi
     hidup. Astronomi adalah ilmu yang mempelajari materi di ruang angkasa dan
     fenomenanya. Geologi adalah ilmu yang mempelajari materi di bumi dan
     strukturnya.
            Andai ilmuwan zaman klasik ada pada zaman ini, mungkin mereka akan
     bingung harus diposisikan pada bidang ilmu yang mana karena mereka merasa telah
     mempelajari semuanya. Ilmuwan filsafat sains Yunani seperti Pythagoras,
     Demokritos, Plato, Aristoteles, dll dikenal sebagai orang yang ahli dalam berbagai
     bidang. Demikian halnya dengan ilmuwan sains dari Arab juga dikenal sebagai orang
     yang ahli dalam berbagai bidang. Al-Khindi ilmuwan yang hidup pada abad ke 9
     dikenal sebagai ahli fisika, kimia, matematika, geografi, farmasi, dan kedokteran.
     Ibnu Sina seorang ahli kedokteran juga dikenal sebagai ahli farmasi, dan psikologi.
            Penerus-penerus mereka pun, seperti Isacc Newton dikenal sebagai ahli
     fisika, matematika, dan kimia. Merie Curie dikenal sebagai ahli fisika dan kimia.
     Bahkan beberapa ilmuwan kontemporer seperti Eisntein, Planck, Rutherford, Bohr,
     dll juga dikenal sebagai orang yang memahami banyak disiplin ilmu.


     Tapi, ilmu-ilmu ini harus dibagi
            Iya…, itu bukan masalah. Ilmuwan kontemporer tentu memiliki alasan
     melakukan pembagian ilmu. Ilmu sains harus dibagi menjadi beberapa bidang ilmu
     karena kajiannya telah semakin kompleks. Pembagian ini bertujuan untuk
     mempermudah belajar pada tahap awal. Jika telah mendalami dengan baik, maka
     pada titik puncaknya nanti seorang ilmuwan akan memahami keterkaitan antar
∆H   ∂U                                                                  MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                        ∆S = 0   ∫   ñq
                                                               T        Pendidikan Fisika - 2010   [2]
      S                     0.08206




     bidang ilmu. Jadi, pembagian ini tidak bertujuan untuk mendikotomikan ilmu
     sehingga membatasi keingintahuan dan wawasan.


     Kaitan kimia dan fisika
                Jika melihat sisi sejarahnya, ilmu fisika lahir lebih dahulu dibandingkan ilmu
     kimia. Bahkan, beberapa ilmuwan fisika sempat merangkap sebagai ilmuwan kimia,
     seperti Lavoiser, Dalton, Merie Curie, Rutherford, Bohr, Einstein, dll. Awal
     perkembangan ilmu kimia juga sangat dibantu oleh perkembangan ilmu fisika,
     seperti konsep energi, termodinamika, teori atom, mekanika kuantum, dll. Tidak
     berlebihan jika dikatakan ilmu fisika adalah ilmu dasar sains.
                Tapi, bukan berarti ilmu kimia tidak memberi kontribusi terhadap
     perkembangan ilmu fisika. Temuan dan isolasi berbagai jenis unsur radioaktif
     membantu ilmuwan fisika mempelajari radioaktivitas dan energi nuklir. Teknik
     pemurnian dan pemisahaannya senyawa kimia, sintesis berbagai polimer, dan bahan
     kimia      lainnya   membantu      ilmuwan   fisika   mengembangkan      fisika eksprimen.
     Identifikasi, penemuan, serta klasifikasi unsur-unsur dalam tabel periodik
     memudahkan ilmuwan fisika mengaplikasikan berbagai jenis material. Termasuk
     konsep elektrokimia memberikan sumbangsi besar tehadap perkembangan ilmu
     listrik.
                Perpaduan dua bidang sains ini telah melahirkan banyak konsep, teori, dan
     aplikasi yang bermanfaat bagi kesejahteraan manusia. Pada tahap konsep dan teori,
     kedua ilmu ini saling melengkapi. Kajian ilmu seperti fisika kuantum, kimia kuantum,
     nuklir, kimia fisika, fisika atom/molekul, optik, dll adalah bidang ilmu yang
     dikembangkan berdasarkan konsep-konsep ilmu kimia dan fisika. Kedua konsep ilmu
     ini juga dipadukan dengan bidang yain lain, seperti biokimia, biofisika, astrofisika,
     geofisika, geokimia, pertambangan, forensik, dan lain-lain.
                Pada tahap aplikasi, ilmu kimia menyiapkan dan               Titik puncak semua
                                                                             ilmu adalah
     mengkarakterisasi bahan-bahan kimia, sementara itu ilmu
                                                                             mengenal Allah
     fisika       menggunakan         bahan-bahan      tersebut     untuk    yang menciptakan,
     dimodifikasi dan diaplikasikan. Listrik, magnet, laser, bahan           memiliki,
     bakar/energi, mesin, material, alat-alat elektronik dan lain            memelihara, serta
     sebagainya merupakan contoh temuan yang terus mengalami                 mengambil kembali
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta




                                                                             segala sesuatu..!!
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




     perkembangan. Kedua ilmu ini saling melengkapi sehingga
     bisa berkembang beriringan.
                Meski demikian, tetap harus dipahami bahwa cabang ilmu yang lain juga
     memberi andil yang besar, khususnya matematika dan teknik. Hal ini memahamkan
     kepada tentang keterpaduan masing-masing ilmu. Setiap harus bisa diintegrasikan
     dan diiterkoneksikan, tanpa ada dikotomi konsep dan aplikasi.




                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                            MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                            ∆S = 0      ∫   ñq
                                                                      T           Pendidikan Fisika - 2010          [3]
      S                      0.08206




     Titik puncak semua ilmu
              Titik puncak semua ilmu adalah bersujud kepada sang pencipta yang memiliki
     dan memelihara serta muara kembalinya segala sesuatu. Dialah Allah Rabbul ‘alamin
     yang Maha Agung. Apakah kamu tiada mengetahui, bahwa kepada Allah-lah
     bersujud apa yang ada di langit, di bumi, matahari, bulan, bintang, gunung, pohon-
     pohonan, binatang-binatang melata dan sebagian besar dari manusia? (al-Hajj:18)
              Sains bukanlah tujuan hidup kita, dia hanya perangkat yang seharusnya
     menjadikan kita dekat kepadaNya. Tidak selayaknya kita angkuh dengan ilmu yang
     kita miliki, karena itu akan menjadikan kita jauh dariNya. Yang layak bagi kita
     adalah khusyuk dalam tasbih dan dzikir pada tiap waktu yang kita jalani.
     Sesungguhnya pada penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya malam dan
     siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal, yaitu orang-orang yang
     mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring....(Ali-
     Imran:190).
              Mungkin dalam perjalanan mengungkap sains ini, ada banyak hal yang bisa
     meragukan kita, seakan-akan semuanya terjadi begitu saja, serba kebetulan,
     seperti orang bermain dadu. Bahkan tak takut untuk mengatakan Tuhan hanya
     bermain dadu, sampai dadunya terlempar, jatuh dan hilang.2 Maka ingatlah
     peringatan Allah “…apakah kamu mengira, bahwa sesungguhnya Kami menciptakan
     kamu secara main-main, dan bahwa kamu tidak akan dikembalikan kepada Kami?”
     (al-Mu’minun:115)
              Yang benar adalah Tuhan tidak sedang bermain dadu, tapi bukan berarti
     juga segala sesuatunya bisa kita pahami tanpa batas. Seakan-akan semua bisa
     diestimasi sabagai sains secara deterministik, bahkan bisa menetukan arah dunia
     ini. Ingatlah “… pada sisi Allah kunci-kunci semua yang gaib, tidak ada yang
     mengetahuinya kecuali dia sendiri, dan Dia mengetahui apa yang di daratan dan di
     lautan, dan tiada sehelai daun pun yang gugur melainkan dia mengetahuinya, dan
     tiada jatuh sebutir biji pun dalam kegelapan bumi, dan tidak sesuatu yang basah
     atau yang kering, melainkan tertulis dalam kitabnya yang nyata” (al-An’am: 59).
              Tak ada jalan lain, kecuali mengikhlaskan diri menuntut ilmu yang akan
     mendekatkan kita padaNya. Selamat belajar…
                                                                                                                          uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                          fakultas sains dan teknologi




     2
       Kalimat ini diucapkan oleh ahli fisika, Stephen W. Hawking: “Tuhan tidak hanya bermain dadu, Ia bahkan
     melemparnya ke tempat yang tidak kita ketahui. Kalimat ini mungkin untuk menjawab pernyataan Albert Einstein
     yang mengatakan: “Tuhan tidak sedang bermain dadu”. Dua kalimat yang perlu dikoreksi!!



                                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                      MODUL KIMIA DASAR
                     pV=nRT                                  ∆S = 0      ∫   ñq
                                                                             T              Pendidikan Fisika - 2010           [4]
      S                         0.08206




                                                                   MATERI DAN
                                                        2          PERUBAHANNYA




             aat aku bertanya kepada mahasiswa apa yang dimaksud materi, sebagian
      S      mereka menjawab materi adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan
     menempati ruang. Aku ingin menyalahkan mereka saat itu, karena cahaya yang
     selama ini dianggap sebagai gelombang, bukan materi, ternyata memiliki sifat
     seperti materi. Cahaya terbentuk dari foton yang tidak memiliki massa, tapi ia
     memiliki momentum. Entahlah…, mungkin karena masih pertemuan pertama, aku
     memilih untuk mengalah!


     A. Definisi Materi dan Wujudnya
               Okelah, kalau bagituww… materi memiliki massa3, volume4, dan sifat,
     sehingga setiap materi memiliki wujud tertentu. Jika kita melihat sebuah benda
     atau materi, maka wujudnya bermacam-macam. Di lingkungan sekitar kita mudah
     dijumpai materi seperti kayu, air, dan udara. Berdasarkan wujudnya, maka materi
     dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu padat, cair, dan gas. Hehe.., kaya’ ngajar
     anak SD aja, pikirku (sorry ya.., maklum SAPnya emang kaya githu!!)




                                                                                                                                     uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                                     fakultas sains dan teknologi




               Kita dengan mudah menemui materi yang berwujud gas, seperti: udara, gas
     bumi, gas elpiji, uap air, dan lainnya. Untuk yang berwujud cair, mudah kita temui


     3
       Massa merupakan ukuran yang menunjukkan kelembaman atau bertahannya suatu benda terhadap suatu gaya yang bekerja pada
     benda tersebut. Massa kadang pula diartikan sebagai ukuran yang menunjukkan jumlah materi yang menyusun benda tersebut.
     Satuan SI massa adalah kilogram (kg). Massa (m) berbeda dengan berat (w). Berat merupakan gaya yang bekerja pada suatu
     benda yang bermassa m dengan percepatan grafitasi (g) atau biasa disebut gaya gravitasi.
     4
       Ukuran ruang 3 dimensi materi, satuan SI volume adalah meter kubik (m3)




                                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                         T        Pendidikan Fisika - 2010    [5]
      S                 0.08206




     dalam kehidupan sehari-hari kita seperti: air, minyak goreng, alkohol, bensin, solar,
     larutan gula, air laut. Demikian pula materi dalam wujud padat, terdapat dalam
     lingkungan sekitar kita dan yang paling sering kita jumpai seperti: baja, batu, gelas,
     kaca, kayu, kapur dan sebagainya.
            Perbedaan ketiga macam wujud materi tersebut adalah kemungkinan untuk
     dimampatkan (komprisibel), sifat fluida, bentuk, dan volumenya. Untuk lebih
     jelasnya perhatikan tabel 1.




                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




            Jika belum jelas bedanya, tabel berikut akan memberikan kesimpulannya,
     mudah-mudahan.



                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                  MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T           Pendidikan Fisika - 2010    [6]
      S                   0.08206




                  Volume tertentu       Bentuk tertentu            Suhu naik          Kompresibel
      Padat              ya                     ya               ekspansi kecil            tidak
      Cair               ya                    tidak             ekspansi kecil            tidak
      Gas               tidak                  tidak             ekspansi besar              ya
              Praktis hanya di ruang hampa yang tidak berisi materi. Ya iyalah, namanya
     juga ruang hampa. Piye tho?... Tp, ngomong-ngomong nih ya.., api dan pelangi itu
     termasuk materi atau bukan? Kalo iya kenapa, kalo bukan kenapa? Dia punya warna,
     dan bisa dilihat lho!! Ini jadi PR ya!!


     B. Materi Berdasarkan Penyusunnya
              Materi dapat tersusun dari substansi murni yaitu materi yang mempunyai
     sifat dan komposisi tertentu. Substansi murni dapat berupa unsur atau senyawa.
     Materi juga dapat tersusun dari senyawa campuran, yang tercampur secara
     homogen atau heterogen. Ahh.., biar gak ribet lihat gambar di bawah ini aja ya:




                                Gambar 3. Skema klasifikasi materi
                                                                                                          uin sunan kalijaga yogyakarta




              Pertikel yang membentuk unsur disebut atom, insyaAllah dibahas pada
                                                                                                          fakultas sains dan teknologi




     pertemuan kedua.


     C. Materi Berdasarkan Sifatnya
          1. Sifat ekstrinsik, yaitu sifat yang besarnya bergantung pada jumlah/ukuran
              materi. Contoh: massa, berat, volume




                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T        Pendidikan Fisika - 2010   [7]
      S                  0.08206




          2. Sifat intrinsik, yaitu sifat yang tidak bergantung pada jumlah/ukuran
             materi. Contoh: bau, warna, rasa, massa jenis, titik didih, sifat kimia
             (misalnya: keelektronegatifan, kereaktifan, energi ikatan).


     D. Materi Berdasarkan Ukurannya
          1. Makroskopik, dalam jumlah yang cukup besar/banyak sehingga dapat
             dilihat/diamati dengan jelas tanpa menggunakan alat bantu.
          2. Mikroskopik, dalam jumlah sangat kecil, sehingga hanya dapat diamati
             dengan baik menggunakan alat bantu khusus, seperti SEM (Scanning
             Electron Microscope).


     E. Sifat Fisika dan Kimia
          1. Sifat fisika, yaitu sifat yang berhubungan dengan penampilan fisik yang
             biasanya dapat diamati dari luar materi. Sifat fisik ini tidak menyebabkan
             terbentuknya zat lain. Contoh: warna, bau, rasa, titik didih, massa jenis.
          2. Sifat kimia, yaitu sifat khas yang menjadi identitas dasar materi yang
             dapat diamati di dalam materi tersebut. Sifat kimia ini berhubungan dengan
             perubahan menjadi zat lain (menyebabkan terbentuknya zat lain). Contoh:
             keelektronegatifan, kereaktifan, energi ionisasi, energi ikatan.




                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                  MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                       ∆S = 0     ∫   ñq
                                                             T          Pendidikan Fisika - 2010   [8]
      S                 0.08206




     F. Perubahan Fisika dan Kimia
            Perubahan fisika (perubahan fisik), yaitu perubahan pada wujud atau
     penampilan fisik (sifat fisik) tetapi identitas dasarnya (sifat kimianya) tetap
     (masih materi semula). Perubahan fisika ini tidak menghasilkan zat lain. Contoh: lilin
     meleleh karena dipanaskan, air menguap, kayu dibuat menjadi bangku, dll.




                                  Gambar 4. Enam bentuk perubahan fisika
            Perubahan kimia, yaitu perubahan pada identitas dasar (sifat kimia),
     sehingga materinya berbeda dengan materi semula. Perubahan kimia ini
     menghasilkan materi lain (materi baru). Contoh: lilin terbakar, kayu melapuk, besi
     berkarat, dll.
            Ciri-ciri yang mengindikasikan adanya perubahan kimia :
     1. Perubahan warna
     2. Perubahan bau
     3. Pembentukan gas
     4. Timbulnya cahaya
     5. Pembentukan endapan baru
     6. Perubahan pH.
     Contoh : Gula     adalah      senyawa   yang      mudah      terurai (dekomposisi) dengan
     pemanasan menjadi senyawa yang lebih sederhana, misalnya karbon hitam (arang),
     yang tidak dapat terurai lagi baik secara fisika maupun kimia, tetapi dapat berubah
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




     struktur dan sifatnya menjadi grafit dan intan.




                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                     ∆S = 0    ∫   ñq
                                                          T      Pendidikan Fisika - 2010   [9]
      S                  0.08206




           Soal Latihan
     1. Suatu zat mempunyai titik beku 50oC. Pada suhu kamar (25oC) zat tersebut
          dalam fasa apa? Padat, cair, atau gas? Mengapa? Berikan penjelasannya!
     2. Apakah api dan pelangi dapat digolongkan sebagai materi? Berikan alasannya!
     3. Apakah beton termasuk perubahan kimia atau bukan? Berikan alasannya!




                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




                                                     STRUKTUR ATOM
                                           3         DAN PARTIKELNYA
                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                       ∆S = 0     ∫   ñq
                                                             T       Pendidikan Fisika - 2010   [10]
      S                     0.08206




           imia belajar tentang materi, materi tersusun dari atom, jadi kalo mau tahu
      K    tentang kimia kita harus belajar atom dulu dunk!! Begitulah kira-kira…, kalo
     iya mari kita mulai dari sejarahnya!!


     A. Democritus: partikel kecil tak dapat dibagi lagi
            Pada zaman dahulu kala (± 460 SM), hiduplah dua orang filsuf di negeri
     Yunani, namanya Leukippos dan Demokritus. Suatu hari mereka sedang menikmati
     indahnya pemandangan pantai Aegea (emang dulu udah ada pantai pho??). Saat
     sedang asyik-asyiknya, tiba-tiba Leukippos bertanya kepada muridnya, Demokritus,
     dengan pertanyaan aneh.
     Leukippos: “Tus…, coba deh kamu perhatiin air laut itu, mungkin gak air laut itu
     mirip dengan butiran-butiran pasir yang kita injak ini?”
     Demokritus: (kaget, dan justru balik nanya) “maksud guru apa, kok pertanyaannya
     aneh githu, aq kagak ngerti!”.
     Leukippos: “Maksud guru.., kalo mata kita dibwt lebih peka lagi, mungkin gak air
     laut tuh keliatan seperti butiran-butiran pasir nih?
     Demokritus: “Mungkinkah…, entahlah guru…, aq mau minum es kelapa muda aja,
     haus nih, sorry ya!!
            Diam-diam        sambil   minum   es,      ternyata
                                                                  Kalo anggur itu kan manis,
     Demokritus masih memikirkan pertanyaan gurunya               jadi masuk ke
     tadi. Iapun terus berkhayal memikirkan seandainya            kerongkongan jalannya
     batok kelapa yang ia pegang dipecah terus-menerus,           mulus, karena bentuk
                                                                  atomnya emang bulat dan
     pasti akan sampai pada titik dimana batok itu tidak          halus-halus. Beda ama atom
     bisa dipecah lagi. Sejak itulah dia memperkenalkan           Kina yang bentuknya kasar
     istilah atom (a = tidak, tomos = terbagi).                   dan sukar masuk
                                                                  kerongkongan karena
            Sayangnya, waktu itu belum ada komputer dan
                                                                  rasanya puaahit buanget!!
     mesin cetak, so Demokritus gak sempat nulis buku.
     Untung ada Lucretius (96 SM-55 SM) yang jago bikin
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




     puisi, dia nulis puisi yang judulnya "de rerum natura" (tentang hakikat benda).
     Dalam puisinya itu, Lucretus menginterpretasikan pikiran Demokritus bahwa atom
     itu punya bentuk yang khas sesuai dengan rasa dan fungsinya. “ Kalo anggur itu kan
     manis, jadi masuk ke kerongkongan jalannya mulus, karena bentuk atomnya emang
     bulat dan halus-halus (gambar a), beda ama atom Kina yang bentuknya kasar dan
     sukar masuk kerongkongan karena rasanya puaahit buanget!! (gambar b)”. Haha…,
     namanya juga orang ngarang!! Ada-ada aja orang tempoe doeloe..


                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                              MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                             ∆S = 0      ∫   ñq
                                                                       T            Pendidikan Fisika - 2010           [11]
      S                       0.08206




              Meski sedikit lebih masuk akal, teori ini tetap kalah bersaing dengan teori
     empat unsur (air, tanah, udara, dan api) yang diusulkan oleh Aristotoles (384 SM-
     322 SM). Waktu itu Aristoteles sangat disegani (karena tubuhnya gemuk kali yee,
     hehe..), so teorinya Demokritus dianggap in heretikal (berlawanan dengan teori
     yang umum diterima).
              Tapi, dua ribu tahun setelahnya, banyak orang mulai melirik kembali teori
     atom Demokritus. Mereka adalah filsuf Prancis Rene Descartes (1596-1650), filsuf
     Jerman Gottfried Wilhelm Freiherr von Leibniz (1646-1716), ilmuwan Inggris Sir
     Issac Newton (1642-1727), dan guru SMA di Manchester John Dalton (1766-
     1844).


     B. Dalton:tiap unsur memiliki atom yang identik
              Berdasarkan perkembangan ilmu kimia eksprimen yang terjadi di Mesir dan
     Arab, khususnya reaksi-reksi kimia yang dikembangkan oleh ilmuwan-ilmuwan
     muslim5, Dalton mulai merumuskan teori atom yang lebih modern. Pada                                       tahun
     1803, Dalton menjelaskan bahwa atom memiliki bentuk yang sama, hanya ukuran
     dan massanya saja yang berbeda. Unsur yang sama memiliki atom dengan ukuran
     dan massa yang sama, tapi unsur yang gak sama pasti memiliki atom dengan ukuran
     dan massa yang beda.6
              Teori ini didasarkan pada kenyataan bahwa molekul H2O, air, membutuhkan
     1 gram hidrogen jika tersedia 8 gram oksigen, bukan 2 x 8 = 16 gram hidrogen.
     Artinya, massa oksigen dan hidrogen berbeda. Kenyataan ini disebut hukum
     perbandingan tetap (Proust). Gak cuma itu, Dalton juga bisa menjelaskan kalo atom
                                                                                                                              uin sunan kalijaga yogyakarta




     dari unsur yang berlainan dapat berikatan dengan perbandingan numerik yang
                                                                                                                              fakultas sains dan teknologi




     5
       Saat itu teori 4 unsur Aristoteles telah ditinggalkan. Ilmuwan muslim mulai memperkenalkan unsur-unsur kimia
     sebagai substansi murni, seperti oksigen, karbon, belerang, emas, dsb. Para ilmuwan juga sudah mulai
     mengklasifikasikan materi berdasarkan wujud dan sifat-sifatnya. Gampangannya, ilmuwan tidak lagi spekulatif!!
     Fakta ini juga menjelaskan bahwa perkembangan ilmu kimia modern yang sebenarnya berasal dari negeri muslim,.
     Tokohnya yang terkenal adalah Jabir al-Hayyan, dll.
     6
       Unsur yang dimaksud bukanlah 4 unsur yang pernah diutarakan oleh Aristoteles, tapi unsur-unsur yang memiliki
     entitas tersendiri, seperti karbon, oksigen, belerang, dsb.



                                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                   MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                               ∆S = 0      ∫   ñq
                                                                            T            Pendidikan Fisika - 2010   [12]
      S                          0.08206




     sederhana. Misal, satu atom A berikatan dengan satu atom B menjadi AB atau satu
     atom A berikatan dua atom B menjadi AB2.
                 Proses itu disebut reaksi kimia, bukan nikah!! Pada reaksi kimia yang terjadi
     hanyalah hanyalah penggabungan, pemisahan, atau penyusunan ulang atom-atom.
     Reaksi kimia tidak mengakibatkan penciptaan atau pemusnahan atom-atom, jadi
     massa atom yang telah berikatan tidak akan berubah berdasarkan hukum kekekalan
     massa (Lavoiser).
                 Berdasarkan teori tersebut, Dalton menggambarkan atom seperti kelereng
     kecil yang halus, licin, keras dan tak dapat dipecah lagi. Emang kelerang gak bisa
     dipecah pho?? Ngarang lagi tuh…:P




                 Tapi, teori atom Dalton tidak dapat menerangkan kenapa suatu materi dapat
     menghantarkan listrik. Penemuan baterai volta dan elektrolisis oleh Davy dan
     Faraday tidak dapat dijelaskan oleh atom Dalton. Bagaimana mungkin suatu bola
     pejal dapat menghantarkan listrik, padahal listrik adalah elektron yang bergerak.
     Berarti ada partikel lain yang dapat menyebabkan terjadinya daya hantar listrik.


     C. Thomson: Elektron
                 Kelemahan teori atom Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson. Eksperimen yang
     dilakukannya menggunakan sinar kotoda yang ditemukan William Crookes berupa
     sinar yang muncul dari arah katoda ke anoda. Sinar tersebut dapat memutar kincir
     dalam tabung. Artinya sinar tersebut adalah aliran materi.
                 J.J. Thomson melewatkan sinar tersebut diantara dua kutub listrik dan
                                                                                                                           uin sunan kalijaga yogyakarta




     ternyata sinar tersebut dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini
                                                                                                                           fakultas sains dan teknologi




     menunjukkan bahwa terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom.
     Partikel tersebut dinamakan elektron oleh George Johnstone Stoney.7




     7
         Sinar katoda tidak tampak, hanya melalui pengaruh fluoresensi dari bahan sinar ini dapat dilacak




                                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T       Pendidikan Fisika - 2010   [13]
      S                  0.08206




             Selain itu, Thomson juga menghitung besarnya perbandingan massa dan
     muatan elektron menggunakan sinar katoda tersebut seperti diperlihatkan pada
     gambar berikut.




             Pada gambar di atas kode C adalah katoda, A adalah anoda, E adalah
     lempeng kondensor bermuatan listrik, M adalah magnet dan F adalah layar
     berfluoresens.
     •    Berkas 1 : jika hanya digunakan medan listrik, berkas sinar katoda dibelokkan
          ke atas menyentuh layar pada titik 1.
     •    Berkas 2 : jika hanya digunakan medan magnit, berkas sinar katoda dibelokkan
          ke bawah menyentuh layar pada titik 2.
     •    Berkas 3 : jika medan listrik dan medan magnit memiliki kekuatan yang sama,
          berkas sinar katoda akan lurus dan menyentuh layar dititik 3.
     Berdasarkan eksperimen tersebut, Thomson menghitung rata-rata e/m (muatan
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




     per massa) sinar katoda adalah 1,759. 108 coulomb per gram.
             Besarnya muatan elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan melalui
     percobaan tetes minyak Milikan seperti gambar berikut:




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                        ∆S = 0      ∫   ñq
                                                               T       Pendidikan Fisika - 2010   [14]
      S                   0.08206




            Percikan tetes minyak dihasilkan oleh penyemprot (A). Tetes ini masuk ke
     dalam alat melalui lubang kecil pada lempeng atas sebuah kondensor listrik.
     Pergerakan tetes diamati dengan teleskop yang dilengkapi alat micrometer
     eyepiece (D). Ion-ion dihasilkan oleh radiasi pengionan seperti sinar x dari sebuah
     sumber (E). Sebagian dari tetes minyak memperoleh muatan listrik dengan
     menyerap (mengadsorbsi) ion-ion.
            Tetes minyak diantara B dan C hanya melayang-layang, tergantung dari
     tanda (+ atau -) dan besarnya muatan listrik pada tetes. Dengan menganalisis data
     dari jumlah tetes, Milikan dapat menghitung besarnya muatan q. Milikan
     menemukan bahwa tetes selalu merupakan integral berganda dari muatan listrik
     elektron e yaitu: q = n.e (dimana n = 1, 2, 3 ...).
            Nilai yang bisa diterima dari muatan listrik e adalah –1,60219 x 10-19
     Coulomb. Dengan menggabungkan hasil Milikan dan Thomson didapat massa sebuah
     elektron adalah 9,110 x 10-28 gram.
            Berdasarkan teori-teori tersebut, Thomson               menyatakan       bahwa atom
     bukanlah partikel terkecil akan tetapi terdiri dari partikel-partikel yang
     lebih kecil lagi. Ia menggambarkan atom sebagai partikel yang bermuatan positif
     dengan di sana-sini tertanam partikel lain yang bermuatan negatif (seperti roti
     kismis). Jumlah partikel yang bermuatan negatif itu adalah sedemikian rupa
     sehingga keseluruhan atom secara elektris menjadi netral.                                           uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




            Sejarah penemuan elektron dapat dilihat pada tabel berikut:


                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                        ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T     Pendidikan Fisika - 2010   [15]
      S                 0.08206




     D. Rutherford: inti atom dikelilingi elektron
            Asumsi yang disampaikan oleh Thomson dirasa sangat lemah oleh Sir Ernest
     Rutherford. Ia dibantu dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden
     menembakkan sinar alfa pada pelat emas yang dapat digambarkan sebagai berikut:




     Pada eksprimen tersebut ternyata sebagian besar sinar alfa dapat menembus plat
     emas, dan sangat sedikit partikel yang dipantulkan. Kejadian ini meyakinkan
     Rutherford percaya bahwa sebagian besar volume atom adalah ruang kosong,
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




     hampa!!   Rutherford kemudian memberi gambaran bahwa muatan positif atom
     terkonsentrasi dalam ruang kecil di pusat atom (yang kemudian disebut inti atom)
     dan dikelilingi oleh elektron-elektron.
            Inti atom inilah yang memantulkan partikel radioaktif apabila kebetulan
     partikel ini menabrak inti atom; sementara partikel yang tidak menabrak inti
     atom akan melewati ruang kosong di sekitar inti atom. Jarak ruang kosong tersebut
     bisa mencapai 100 ribu kali diameter inti atom.


                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                                ∆S = 0     ∫   ñq
                                                                            T             Pendidikan Fisika - 2010   [16]
      S                              0.08206




                 Penemuan Rutherford didukung pula oleh penemuan Eugene Goldstein
     sebelumnya. Goldstein kembali menggunakan sinar katoda seperti gambar berikut:




     Pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang
     menuju arah berlawanan melewati lubang pada katode. Setelah berbagai gas dicoba
     dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar muatan positif
     yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut
     dengan proton. Hasil perhitungannya menunjukkan massa protan adalah 1,673 x 10-
     24
           gram       (1 sma)8 dan muatannya +1,60219 x 10-19 coulomb. Biasanya proton
                            1    9
     dilambangkan          +1 p .

                 Penemuan proton, ternyata belum memuaskan karena massa atom yang
     sebenarnya masih lebih berat dari massa proton dan elektron. Fakta ini memacu W.
     Bothe dan H. Becker melakukan eksperimen penembakan partikel alfa pada inti
     atom Berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi.
     Eksperimen            ini       dilanjutkan      oleh      James
     Chadwick. Ternyata partikel yang menimbulkan
                                                                                 Logikanya, elektron itu harus
                                                                                 terus bergerak, jika cuma
     radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat
                                                                                 diam, elektron akan bersatu
     netral atau tidak bermuatan dan massanya                                    dengan inti akibat tarikan
     hampir sama dengan proton, yaitu 1,673 x 10-24                              elektrostatik. Tapi, kalo
     gram.        Partikel       ini      disebut     neutron         dan        elektron bergerak
                         1                                                       mengelilingi inti seperti
     dilambangkan dengan 0 n .
                                                                                 planet mengelilingi matahari,
                 Berdasarkan temuan-temuan tersebut                              elektron akan mengalami
     Rutherford menggambarkan model atomnya                                      percepatan dan akan
     sebagai bola berongga yang tersusun dari inti                               kehilangan energi melalui
                                                                                 radiasi elektromagnetik
     atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti
     atom        bermuatan            positif   dan   massa       atom
                                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




     terpusat pada inti atom.




     8
      Jika dibandingkan dgn elektron, maka elektron bermassa 0 sma, jadi ini hanya untuk menyederhanakan angka,
     dimana 1 sma = 1,66 x 10-24 gram
                                                       0
     9
         Mirip dengan ini, elektron dapat disimbolkan −1 e



                                                                                        >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                   MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                          ∆S = 0   ∫   ñq
                                                             T           Pendidikan Fisika - 2010   [17]
      S                 0.08206




            Namun, model atom Rutherford yang terdiri atas inti dengan elektron yang
     terdispersi di sekitarnya keok untuk menjelaskan banyak fenomena. Logikanya,
     elektron itu harus bergerak, jika cuma diam, elektron akan bersatu dengan inti
     akibat tarikan elektrostatik (gaya Coulomb). Ha ini jelas tidak mungkin terjadi
     sebab atom adalah kesatuan yang stabil. Tapi, kalo elektron bergerak mengelilingi
     inti seperti planet mengelilingi matahari, elektron akan mengalami percepatan dan
     akan kehilangan energi melalui radiasi elektromagnetik. Akibatnya, orbitnya akan
     semakin dekat ke inti dan akhirnya elektron akan jatuh ke inti. Dengan demikian,
     atom akan memancarkan spektrum yang kontinyu. Tetapi faktanya, atom ternyata
     stabil dan diketahui memancarkan spektrum garis bukan spektrum kontinyu??
     Wow.., makin aneh aja!!


                                  -----------------???---------------


              Kok jadi serius gini sih. Ahh.., bikin bete aja nih belajar kimianya. Bahas
            atom sampai di sini dulu ya…. Udah jam 10 nih, aq belum sarapan ^_^


                                                                                                           uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                           fakultas sains dan teknologi




                                                   STRUKTUR ATOM
                                           4       DAN SPEKTRUMNYA

                                                                        >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                  ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T       Pendidikan Fisika - 2010    [18]
      S                 0.08206




            eori atom Rutherford tidak memuaskan banyak ilmuwan, banyak hal yang
      T     tidak mampu dijawab dengan baik, salah satunya adalah munculnya spektrum
     garis atom-atom ketika memancarkan radiasi. Bagaimana spektrum tersebut bisa
     muncul. Mari kita simak...


     A. Spektrum garis atom
             Kita gunakan cara yang paling mudah untuk memahami kuliah ini. Ambil
     sebuah prisma, atau apa saja yang mirip dengannya. Posisikan sedemikian rupa
     prisma tersebut pada sinar matahari, hingga didapatkan warna-warna pelangi. Coba
     perhatikan sinar tersebut, warna mejikuhibiniu yang diperoleh akan bersambungan
     seperti gambar di bawah ini. Fakta ini bukan sesuatu yang aneh bagi kita, karena
     sejak SD kita sudah mempelajarinya, bahkan sering menyanyikannya “pelangi-
     pelangi alangkah indahnya; merah-kuning-hijau di langit yang biru;…., hehe…, ingat
     lagu    pas                                                                      SD.




     So what.., apa hubungannya dengan kuliah kita?
             Yee.., sabar tho!!! Sekarang ambil tabung gas hidrogen (kalo punya), logam
     natrium juga boleh, merkuri, atau unsur apa saja yang kamu punya. Panaskan hingga
     menghasilkan cahaya. Lewatkan cahaya tersebut pada sebuah prisma, seperti
     percobaan pertama di atas. Apa yang kamu peroleh? Kalo pake tabung gas hidrogen,
     kamu akan melihatnya seperti gambar di bawah ini:




     Kamu pasti akan berkata benar!! Iya kan??
                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




             Ok…, sebelum kita teruskan, kita definisikan dulu (kali aja masuk ujian,
     hehe..). Kalo gambar pertama disebut spektrum kontinu (spektrum nyambung), kalo
     yang di bawah disebut spektrum garis (spektrum putus-putus). Bedanya.., kalo yang
     di atas didapatkan dari sinar matahari, yang di bawah didapatkan dari sinar atom
     hidrogen.




                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                       ∆S = 0    ∫   ñq
                                                             T         Pendidikan Fisika - 2010      [19]
      S                  0.08206




              Dan ternyata…, gak cuma atom hidrogen yang seperti itu, semua atom yang
     lain kalo dipelakukan sama akan memberikan spektrum garis. Nih beberapa contoh
     spektrum garis atom yang lain:




                                   (gak keliatan ya garis-garis warnanya.., makanya jangan ngopi!!


     Apa gunanya spektrum atom ini?
              Jawaban pertama diberikan oleh Rydberg. Kalian tentu masih ingat bahwa
     tiap sinar memiliki panjang gelombang yang berbeda. Nah, prinsip ini digunakan oleh
     Rydberg untuk menghitung panjang gelombang masing-masing garis sinar dengan
                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




     rumus:
              1     1   1    
                = R 2 − 2     cm −1
              λ    n   nb    
                    a        
     dimana na dan nb adalah bilangan bulat positif (na < nb) dan R adalah tetapan khas
     untuk atom yang digunakan. Untuk atom hidrogen, nilai R bernilai 1,09678 x 107 m–1.




                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T     Pendidikan Fisika - 2010   [20]
      S                 0.08206




     Dengan rumus ini Rydberg dapat menghitung panjang gelombang masing-masing
     garis.


     Kenapa atom berperilaku seperti itu?
              Jawaban kedua diberikan oleh Neils Bohr. Dia menghubungkan panjang
     gelombang masing-masing garis dengan energi yang dimilikinya. Kalian tentu masih
     ingat hubungan panjang gelombang dengan energi yang dirumuskan oleh Planck:
               hc
      E = hv =
                λ
              Berdasarkan rumus di atas, jika panjang gelombangnya beda, maka
     energinya juga akan beda. Menurut Bohr, munculnya spektrum garis tersebut
     dengan energi yang tentunya berbeda terjadi karena
                                                                  Energi ini dilepaskan
     perbedaan posisi elektron. Elektron dalam inti atom          kontan, tidak
     tersusun berdasarkan tingkat energi tertentu yang            diangsur, apalagi
     disebut kulit elektron (n). Besarnya energi (E) yang         ngutang ^_^,
     dimiliki oleh elektron pada n tertentu dapat dihitung        sehingga akan
                                                                  terekam hanya pada
     dengan rumus:
                                                                  satu garis (ceritanya
          −A
     E=                                                           langsung tunai)
          n2
     Energi ini akan tetap, selama elektron tidak berpindah
     tempat. Tapi, kalo atom dipanaskan seperti percobaan di atas, elektronnya loncat
     dari n besar ke n yang lebih kecil (elektronnya turun pangkat). Karena turun
     pangkat, elektron harus melepaskan energinya sebesar:
             1   1   
     ∆E = R  2 − 2    cm −1
            n   nf   
             i       
     dimana elektron loncat dari kulit ni ke kulit nf (n adalah bilangan bulat positif).
     Karena Bohr menggunakan atom hidrogen, maka nilai R diperoleh sebesar 1,09730
     x 107 m–1 (hampir mirip dengan yang didapatkan oleh Rydberg). Energi ini dilepaskan
     kontan, tidak diangsur, apalagi ngutang ^_^, sehingga akan terekam hanya pada
     satu garis (ceritanya langsung tunai). Jika dari tiap kulit loncat 1 elektron, maka
     akan dihasilkan berbagai garis sinar diskrit dengan panjang gelombang yang
     berbeda, so muncullah spektrum garis.
                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




     B. Model atom Bohr
              Berdasarkan penjelasan di atas, Bohr menggambarkan model atomnya
     berdasarkan gambar berikut:




                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                      ∆S = 0   ∫    ñq
                                                            T         Pendidikan Fisika - 2010     [21]
      S                   0.08206




     Jika disimpulkan:
     1. Elektron mengorbit mengelilingi inti atom. Posisi orbit tersebut disebut posisi
          statisioner.
     2. Selama berada pada posis statisionernya elektron memiliki besaran yang
          spesifik (terkuantisasi).
     3. Akan tetapi, energi akan dipancarkan jika elektron meloncat dari tingkat energi
          tinggi ke tingkat energi lebih rendah dan sebaliknya harus menyerap energi jika
          ingin naik ke tingkat energi yang lebih tinggi.
                                            (jangan pernah hafal apa yang saya tulis, percuma!!)
     Sayang, model atom Bohr hanya akurat untuk atom hidrogen atau atom yang
     sederhana. Untuk atom yang lebih kompleks terjadi beberapa ketidakcocokan.
     +Lalu..??
     Gagal lagi model atom yang kita pelajari!!
     +Hah.., udah belasan halaman, teori atom yang kita pelajari belum benar, capek
     deh…
     Hehe.., itulah faktanya.

                                                                                                          uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                          fakultas sains dan teknologi




                                                                    >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T     Pendidikan Fisika - 2010   [22]
      S                  0.08206




                                             PARTIKEL ATOM
                                      5      DAN SIFATNYA




            asih penasaran dengan atom? Hehe..., entar ya..., sabar dulu!! Soale, kita
      M     harus kuliah sesuai SAPnya. Sekarang, kita belajar dulu tentang partikel-
     partikel atom yang telah ditemukan, biar gak lupa. Tadi kan udah dijelasin kalo
     atom itu terdiri dari elektron, proton, dan neutron. Nah, apa gunanya kita tahu
     tentang itu?? Mari kita simak lagi...


     A. Nomor Atom dan Nomor Massa
            Suatu atom memiliki sifat dan massa yang khas satu sama lain. Dengan
     penemuan partikel penyusun atom dikenal istilah nomor atom (Z) dan nomor massa
     (A). Apakah itu? Nih jawabnya…
     1. Nomor atom (Z)
            Jumlah proton dalam suatu atom disebut nomor atom yang diberikan
     lambang Z. Nomor atom ini merupakan ciri khas suatu unsur. Jika atom bersifat
     netral, tidak ada elektron yang lepas atau masuk, maka jumlah proton sama dengan
     jumlah elektronnya. Sehingga nomor atom juga menunjukan jumlah elektron untuk
     atom netral. Nomor atom ditulis agak ke bawah sebelum lambang unsur. Contoh,
     atom oksigen mempunyai 8 proton dan 8 elektron sehingga nomor atomnya 8.
     2. Nomor Massa (A)
            Seperti diuraikan sebelumnya massa elektron sangat kecil, dianggap nol.
     Sehingga massa atom ditentukan oleh inti atom yaitu proton dan neutron. Nomor
     massa ditulis agak ke atas sebelum lambang unsur. Atom oksigen mempunyai nomor
     atom 8 dan nomor massa 16, sehingga atom oksigen mengandung 8 proton dan 8
     neutron.
            Kalo digambarkan, biasanya ditulis seperti ini:
                                     dimana :
                                     A = nomor massa
                                     Z = nomor atom
                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




                                     X = lambang unsur


     B. Isotop, Isoton dan Isobar
            Setelah penulisan lambang atom unsur dan penemuan partikel penyusun
     atom, ternyata ditemukan beberapa unsur yang memiliki jumlah proton yang sama




                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                            ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                T     Pendidikan Fisika - 2010   [23]
      S                   0.08206




     tetapi memiliki massa atom yang sama dan ada pula beberapa unsur yang memiliki
     jumlah neutron sama atau massa atom yang sama tetapi nomor atom berbeda.
            Agar bisa dibedakan, ilmuwan memberinya nama-nama cantik sebagai
     berikut:
     1. Isotop
            Isotop adalah atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki
     nomor massa yang berbeda.
     Contoh :



     p=7        p=7       p=7
     e=7        e=7       e=7
     n=6        n=7       n=8
            Setiap isotop satu unsur memiliki sifat kimia yang sama karena jumlah
     elektronnya sama. Isotop-isotop unsur ini dapat digunakan untuk menentukan
     massa atom relatif (Ar), atom tersebut berdasarkan kelimpahan isotop dan massa
     atom semua isotop.




     Oksigen di alam terdiri dari 3 isotop dengan kelimpahan sebagai berikut




     Hitunglah massa atom rata-rata (Ar) dari unsur oksigen ini?
     Penyelesaian :




     2. Isoton
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta




            Isoton adalah atom dari unsur yang berbeda, tapi mempunyai jumlah
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                                    16             15
     neutronnya sama. Contoh :       8O   dengan    7N

     3. Isobar
            Isobar adalah unsur-unsur yang memiliki nomor massa yang sama. Adanya
     isotop yang membuat adanya isobar. Contoh :




                                                                     >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                          MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT                             ∆S = 0    ∫   ñq
                                                                       T        Pendidikan Fisika - 2010   [24]
      S                          0.08206




     Sehingga antara               dan      merupakan isobar.




     1. Hitunglah jumlah proton, elektron dan neutron dari unsur berikut:
                               27    3+         19 −
     a.                   b.   13 Al       c.    9F

     Penyelesaian :
                     Jumlah proton = 19 ----------
     a.              Jumlah elektron = 19 --------- atom netral
                     Jumlah neutron = 39 – 19 = 20
                     Jumlah proton = 13
          27    3+
     b.   13 Al      Jumlah elektron = 13 - 3 = 10 ion positif (melepas elektron)
                     Jumlah neutron = 27 – 13 = 14
                     Jumlah proton = 9
           19 −      Jumlah elektron = 9 + 1 = 10
     c.     9F                                                ion negatif (menerima elektron)
                     Jumlah neutron = 19 – 9 =
                     10


     2. Tentukan nomor atom dan nomor massa serta lambang dari atom yang
     mengandung 28 proton dan 31 neutron!
     Penyelesaian :
     Nomor atom = Z = jumlah proton = 28
     Nomor massa = A = 28 + 31 = 59
                                                59
     Jadi, lambang unsurnya adalah              28 Ni



     3. Berikut ini terdapat beberapa lambang atom unsur.
                                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




     Sebutkan yang termasuk isotop, isoton, dan isobar!
     Penyelesaian:
               15
                8O

                                                        15
                                                         8O




                                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                          ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                    T                 Pendidikan Fisika - 2010   [25]
      S                           0.08206




                                                       STRUKTUR ATOM
                                                 6     DAN POSISI ELEKTRON




          I     nilah bagian tersulit kuliah yang harus kita hadapi. Entah karena apa…, tapi
                agar tidak benar-benar menjadi sulit, kita ambil kesimpulannya aja ya…
     Penjelasan lengkapnya akan kalian dapatkan di kuliah fisika kuantum, insyaAllah.


     A. Gelombang sebagai partikel
                 Jika sudah siap, mari kita awali dengan percakapan sederhana berikut:
     Planck: Aq udah ngerti sekarang.., ternyata pancaran radiasi benda hitam itu,
     termasuk pancaran sinar lampu, gak nyambung-nyambung kaya’ nyiram pake air, tapi
     putus-putus kaya’ peluru senapan otomatis. Bahasa kerennya terkuanta, terdiskrit,
     terpaket, ato terserah deh apa namanya, pokoknya githu!! Tiap paket energinya
     beda, hitungnya pake rumus ini: E = hv 10
     Einstein: Iya.., kamu benar Planck!! Aku udah buktiin pake fotolistrik. Waktu itu,
     aku nembakin logam pake peluru radiasi. Eh.., ternyata elektronnya gak mau roboh
     kalo pelurunya kekecilan. Meskipun ditembakin berulang-ulang pake peluru itu,
     tetap aja elektronnya gak roboh. Kalo pelurunya kegedean yang roboh cuma satu.
     Walah…, belakangan aku baru ngerti, kalo ukuran (energi) pelurunya harus pas.
     Artinya, peluru radiasi itu ternyata punya ukuran.
     Biar gampang peluru radiasi itu kita namain foton aja ya..
     Compton: Wow…, keren!! Kayaknya teori kalian emang benar deh. Soale, pas aku
     nyoba menabrakkan dua buah foton cahaya, ternyata keduanya saling mantul,
                                                             E hv h
     artinya foton memiliki momentum. Rumusnya kaya’ ini: p = =   = . Padahal,
                                                             c  c  λ
     selama ini yang kita pahami, hanya partikel bermassa yang memiliki momentum.
     Kalo, faktanya demikian berarti foton termasuk partikel dan berarti juga
     gelombang dapat dianggap sebagai pertikel.
                                                                              ..bukannya gelombang
                                                                          kalonbertumbukan hanya akan
                                                                         saling berinterferensi, kok bisa
                                                                         bertumbukan sih, walah…, aneh-
                                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                                                                         aneh aja deh, tp kok nyata ya…




     10
          h adalah tetapan Planck (6,626 x 10-34 Js)



                                                                                    >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT                  ∆S = 0   ∫   ñq
                                                           T      Pendidikan Fisika - 2010   [26]
      S                    0.08206




     B. Partikel sebagai gelombang
               Percakapan masih berlanjut:
     Louis de Broglie: “Okelah kalau bagituu.., aku bisa terima gelombang sebagai
     partikel. Tp kalo gelombang bisa kaya’ partikel, seharusnya partikel juga bisa kaya’
     gelombang.., kan biar adil!!! Gini aja deh.., kalo misale elektron bergerak dengan
     kecepatan v, maka dia pasti akan punya panjang gelombang, rumusnya gampang kok,
                          h
     kaya’ gini aja: λ =    .
                         mv
     Davidsson dan Germer: Emang benar Broglie..!! kamu benar, kemarin pas aku
     nembakin nikel pake elektron ternyata elektronnya membentuk pola difraksi, kaya’
     gelombang githu… Artinya partikel seperti elektron dapat dianggap sebagai
     gelombang.
               Sejak itu para ilmuwan mulai memahami bahwa gelombang adalah partikel
     dan sebaliknya partikel adalah gelombang, atau terjadi dualisme partikel-
     gelombang.


     C. Posisi elektron di atom sesuai dengan mekanika kuantum
               Percakapan belum selesai:
     Heisenberg: ohh.. githu tho, berarti elektron yang di atom tuh, gerakannya mirip
     kaya’ gelombang ya…, dan berarti juga posisinya gak bisa ditentuin dunk.
     Hikz.. elektron ada dimana_kah dikau..
     Erwin Schrodinger: nyante aja Boss.., gak usah sedih githu deh. Aq kan jago
     matematika, nih udah aq itungin persamaannya, namaya fungsi gelombang. Kalo pake
     rumus nih, loe bisa kira2 batas kemungkinan nemuin elektron dalam ruang tiga
     dimensi atom. Kalo bwt atom hidrogen dijamin akurat deh, tapi bwt atom yg gede
     lagi, loe belajar fisika kuantum dulu ya.., mumet ehh!! Lihat nih, kepalaku dah agak
     botak..
                                                                Jadi posisi elektron
                  ∂ 2ψ ∂ 2ψ ∂ 2ψ 2m
                      +    +     +   (E + ν )ψ = 0              dalam atom hanya
                  ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2   h                            tidak dapat ditentukan
     Tapi biar loe gak botak kaya’ aq, nih aq kasih hasil       dengan tepat, tapi
     akhirnya. Persamaanku tuh kalo diselesian, nanti bakal     hanya kebolehjadian
                                                                menemukannya
     dapat 3 bilangan cantik ini:
                                                                berdasarkan keempat
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




                  •    Bilangan Kuantum Utama (n)               bilangan kuantum di
                  •    Bilangan Kuantum Azimuth (l)             atas
                  •    Bilangan Kuantum Magnetik (m)
     Tambahan satu lagi, namanya Bilangan Kuantum Spin (s), yang terakhir ini cuma bwt
     bedain aja arah putar elektron pada ruang orbital yg sama. Jadi fungsi gelombang
     tuh adalah fungsi dari n, l, m, dan s. Bahasa matematikanya, kaya ini:
                                          ψ = f ( n, l , m, s )


                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T        Pendidikan Fisika - 2010   [27]
      S                   0.08206




             Jadi posisi elektron dalam atom hanya tidak dapat ditentukan dengan tepat,
     tapi hanya kebolehjadian menemukannya berdasarkan keempat bilangan kuantum di
     atas. Sejak itu mulailah dikenal struktur atom model mekanika gelombang, atau
     atom model mekanika kuatum.


     D. Turunan fungsi gelombang adalah bilangan kuantum
             Kali ini aku janji, model mekanika kuantum adalah model atom yang dianggap
     paling benar. Berdasarkan teori ini, elektron hanya dapat ditentukan kebolehjadian
     menemukannya di sekitar inti atom. Kebolehjadian itu dinyatakan oleh Schrodinger
     dengan 4 bilangan yang telah disebutkan di atas. Mari kita bahas satu per satu:
     1. Bilangan kuantum utama (n) = menyatakan jarak elektron dari inti. Mirip dengan
          model atom sebelumnya, bahwa atom terletak pada kulit-kulit tertentu dari inti
          atom. Prinsip pertama: untuk elektron yang sama, misalnya cuma satu elektron,
          semakin jauh dari inti atom semakin kecil kebolehjadian menemukannya. Kalo
          digambarkan kira-kira seperti ini:




          Prinsip kedua, kalo elektronnya nambah lebih banyak, maka elektron itu akan
          ditempatkan pada n yang lebih besar lagi. Jadi kalo nyari elektron di atom,
          mulai dekat inti atom dulu atau dari n terkecil, pasti ada!!
     2. Bilangan kuantum azimuth (l) = menyatakan volume yang ditempati elektron.
          Biar kamu gak kesasar pas nyari elektron, di tiap n itu ada ruangan yang
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




          namanya orbital. Bentuknya macam-macam, kaya’ gambar di bawah ini:




                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                      MODUL KIMIA DASAR
               pV=nRT                                ∆S = 0      ∫    ñq
                                                                      T     Pendidikan Fisika - 2010   [28]
      S                0.08206




          Orbital s (sharp) (l = 0)




          Orbital p (prinsipal) (l = 1)




          Orbital d (diffuse) (l = 2)




                                                                                                              uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                              fakultas sains dan teknologi




          Orbital f (fundamental) (l = 3)




                                          l = 3 (orbital f)




                                 …masih ada 6 bentuk lagi orbital f



                                                                           >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                       ∆S = 0    ∫   ñq
                                                              T           Pendidikan Fisika - 2010     [29]
      S                      0.08206




              Kalo n = 1, elektronnya hanya mungkin ada di orbital s. So, bilangan kuantum
              l-nya cuma 0 (orbital s)
              Kalo n = 2, elektronnya hanya mungkin ada di orbital s atau p. So, bilangan
              kuantumnya l = 0 (orbital s) atau l = 1 (orbital p).
              Kalo n = 3, elektronnya hanya mungkin ada di orbital s, p, atau d. So,
              bilangan kuantumnya l = 0 (s), l = 1 (p), atau l = 2 (d)
              Kalo n = 4 elektronnya hanya mungkin ada di orbital s, p, d, atau f. So,
              bilangan kuantumnya l = 0 (s), l = 1 (p), l = 2 (d), atau l = 3 (f)
              dan seterusnya……………
      3. Bilangan kuantum magnetik (m) = menyatakan orientasi ruang, gampangannya
          kamar elektron. Coba kamu perhatiin, masing-masing orbital di atas. Kamu akan
          lihat orbital s cuma ada satu bentuk, maka kamar elektronnya juga cuma 1,
          yaitu m = 0. Sekarang perhatiin orbital p!! Kamu akan lihat bentuknya ada 3,
          maka kamar elektronnya juga ada 3, yaitu m = -1, 0, atau +1. Rumusnya gampang,
          kaya’ gini aja: m = -l, …, 0, … +l. So, untuk orbital d bilangan kuantum
          magnetiknya adalah m = -2, -1, 0, 1, atau 2. Gitu deh seterusnya…
      Ok deh…, biar gak tambah pusing, sekarang kita lihat kesimpulannya:
                                                           Jml Ruang
                                                     Gambaran                          Jml Elektron
     n    l              m               Orbital
                                                      OrbitalOrbital                    Maksimum
     1 0 0                           1s                         1                       2        2
     2 0 0                           2s                         1                       2        8
         1 -1, 0, +1                 2p                        3                        6
     3 0 0                           3s                         1                       2       18
         1 -1, 0, +1                 3p                        3                        6
         2 -2, -1, 0, +1, +2         3d                        5                        10
     4 0 0                           4s                         1                       2       32
         1 -1, 0, +1                 4p                        3                        6      (2n2)
         2 -2, -1, 0, +1, +2         4d                        5                        10
         3 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 4f                        7                        14
      4. Coba kamu perhatiin, gambaran orbitalnya, itu kan ada elektron                yang ke atas,
          ada juga yang ke bawah. Dua elektron itu dibedakan berdasarkan arah spinnya,
          namanya bilangan kuantum spin (s). Kalo ke atas s = +½, kalo ke bawah s = -½.
                                                                                                              uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                              fakultas sains dan teknologi




      E. Cara menggunakan bilangan kuantum
      1. Azas Aufbau
          Sebelumnya kan, aku udah bilang kalau elektron itu punya ikatan energi. Itulah
      yang dibilang ama Neils Bohr, masih ingat kan?! Nah, teori itu masih dipake di
      mekanika kuantum. Jadi, orbital-orbital itu tersusun berdasarkan tingkat
      energinya. Gambarannya kaya’ ini:




                                                                         >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T        Pendidikan Fisika - 2010   [30]
      S                  0.08206




            Jadi kalo mau ngisi elektron (bahasa kerennya konfigurasi eloektron), kita
     harus mulai dari energi terkecil. Kita mulai dari n = 1, orbital 1s diisi 2 elektron
     dulu. Kalo elektronnya masih ada, baru kita pindah ke n = 2, 2 elektron sisanya
     dimasukin ke orbital 2s. Kalo masih ada, kita isi yang 2p, dan begitulah
     seterusnya….
     Nah.., biar gak rumit pake ini aja:
          [1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d-6p-7s-5f-6p-7p-8s]




                                               “pengisian elektron dimulai dari subkulit
                                              yang berenergi paling rendah dilanjutkan
                                              pada subkulit yang lebih tinggi energinya”
                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




     2. Kaidah Hund
     Orbital p, d, dan f itukan ada banyak kamarnya. Gimana cara ngisinya. Satu-satu
     aja, sekalian, atau gimana??




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                        ∆S = 0       ∫   ñq
                                                                  T       Pendidikan Fisika - 2010   [31]
      S                    0.08206




              Ohh…, yang itu, gampang kok!! Itu udah diatur dengan kaidah Hund. Caranya
     gini.., kamu isi dulu satu-satu tiap kamar dengan elektron yang s = +½ atau yang ↑.
     Mulai dari kiri ya... Kalo kamarnya udah diisi satu-satu, dan ternyata elektronnya
     masih ada, kamu balik lagi ke kiri, isi lagi dengan elektron yang s = -½ atau yang ↓.
     Kalo semuanya udah terisi 2 elektron?? Ya udah.., kamu nyari kos-kosan yang lain
     aja!! Hehe.., maksudnya pindah ke orbital yang lain, githu aja kok repot.
              Ini ada contohnya:
      2
     p dituliskan                        bukan
     p4 dituliskan                       bukan
                                         bukan pula
     d5 dituliskan                       bukan
     d6 dituliskan                       bukan
                                         bukan pula


          “orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-masing diisi lebih dulu oleh satu
          elektron dengan arah (spin) yang sama atau setelah semua orbital masing-masing
            terisi satu elektron kemudian elektron akan memasuki orbital-orbital secara
                                 urut dengan arah (spin) berlawanan”.


     3. Larangan Pauli
              Ini bukan aturan, cuma pernyataan aja. Kesimpulnnya gini, kalo kamu ngisi
     elektron dengan benar, pasti gak akan ada elektron yang mempunyai keempat
     bilangan kuantum yang sama. Percaya gak? Kalo gak.., coba deh perhatiin bilangan
     kuantum elektron oksigen (8 elektron) ini:
     e1 : n = 1, l = 0, m = 0,   s=+½                 e5 : n = 2, l = 1, m = –1, s = + ½
     e2 : n = 1, l = 0, m = 0,   s=–½                 e6 : n = 2, l = 1, m = 0,   s=+½
     e3 : n = 2, l = 0, m = 0, s = + ½                e7 : n = 2, l = 1, m = +1, s = + ½
     e4 : n = 2, l = 0, m = 0, s = – ½                e8 : n = 2, l = 1, m = –1, s = – ½
                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




     1. Buatlah konfigurasi elektron untuk tanda atom sebagai berikut:
     a.        :                              d.          :
     b. Ca2+ (nomor atom Ca=20):              e.
         2-
     c. O (nomor atom O=8):                   f.          :



                                                                        >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                     MODUL KIMIA DASAR
                        pV=nRT                      ∆S = 0       ∫   ñq
                                                                     T     Pendidikan Fisika - 2010       [32]
      S                           0.08206




     Penyelesaian:
     a.           : 1s2 2s2 2p6 3s2
     b. Ca2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (dikurangi 2 elektron)
     c. O2- : 1s2 2s2 2p6(ditambah 2 elektron)

                  : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1 (4s dan 3d dibalik agar urutan kulitnya
     d.
              cocok)
     e.           : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 bukan 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 (karena
              orbital d maksimum berisi 10 elektron maka akan lebih stabil jika diisi 5 atau
              10 elektron. Kasus lain adalah            )
     f.           : 18[Ar] 4s2 3d10 4p3 ([Ar] digunakan untuk menyingkat, jika bingung
              gunakan diagram ini:




     2. Tuliskan konfigurasi elektron dalam bentuk diagram orbital untuk unsur :                      ,
          , dan         !
     Penyelesaian:

          :            1s2       2s2        2p6   3s2        3p2



          :            1s2       2s2        2p6   3s2        3p3



          :            1s2       2s2        2p6   3s2        3p4


     3. Tentukan harga ke empat bilangan kuantum n, l, m, dan s untuk elektron terakhir
                                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




     dari atom               !
     Penyelesaian:
                                                             2
     Sr mempunyai konfigurasi elektron            36[Kr]5s   . Elektron terakhir yaitu elektron ke
                                             2
     38 terletak pada subkulit 5s sehingga diagram orbitalnya adalah ,




                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T        Pendidikan Fisika - 2010   [33]
      S                  0.08206




     So, nilai keempat bilangan kuantumnya diperoleh:
     n = 5 (5s berarti pada kulit ke 5)
     l = 0 (sesuai dengan subkulit s)
     m = 0 (hanya 1 orbital)
     s = -½ (arah elektron ke bawah)
     4. Atom X dengan n=4, l =2, m=+1, s=+½ maka atom X memiliki jumlah elektron
     sebanyak?
     Penyelesaian
     n = 4 (berarti pada kulit ke-4)
     l = 2 (berarti subkulit d)
     m = +1 (berarti pada kotak ke-4 sebelah kiri dari 5 kotak yang ada)
     s = +½ (arah elektron ke atas)
     Jadi konfigurasi dalam bentuk diagram orbital adalah
     4d4
     Sehingga konfigurasi elektron dari atom X = 36[Kr]5s24d4 berarti atom ini memiliki
     42 elektron dan nomor atomnya adalah 42.




                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                          ∆S = 0     ∫   ñq
                                                                T      Pendidikan Fisika - 2010   [34]
      S                      0.08206




                                                    HUKUM-HUKUM
                                            7       KIMIA DAN APLIKASINYA




             ada pembahasan sebelumnya telah dipahami bahwa elektron pada suatu atom
         P   dapat berpindah ke atom yang lainnya. Perpindahan elektron tersebut
     menyebabkan terjadinya reaksi antara dua/lebih atom yang disebut reaksi kimia.
     Sebelum membahas tentang reaksi kimia terlebih dahulu kita akan membahas
     hukum-hukum yang mengatur reaksi kimia tersebut. So siapkan dirimu untuk
     memahaminya!!...


     A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoiser)
             Bunyinya gini: “massa tidak dapat diciptakan dan atau dimusnakan dalam
     perubahan materi apa saja”. Ngertinya susah ya?? Ok deh, gampangannya gini aja: ”
     massa zat sebelum (namanya reaktan) dan sesudah reaksi (namanya produk) adalah
     sama, tidak kurang apalgi lebih!! Buktinya:
     o    Kalo 1 gram hidrogen ditambah 8 gram oksigen jadinya 9 gram air
     o    Kalo 12 gram C ditambah 32 gram O2 jadinya 44 gram CO2
             Kalo belum ngerti coba kerjakan soal ini: “Pada wadah tertutup, 4 gram
     logam kalsium dibakar dengan oksigen, menghasilkan kalsium oksida. Jika massa
     kalsium oksida yang dihasilkan adalah 5,6 gram, maka berapa massa oksigen yang
     diperlukan?”
     Penyelesaian:
     massa Ca        = 4 gram
     massa CaO       = 5,6 gram
     masaa O2        = ..?
     Berdasarkan hukum kekekalan massa :
     massa sebelum reaksi              = massa sesudah reaksi
     massa Ca + massa O2               = massa CaO
     massa O2                          = massa CaO - massa Ca
                                       = (5,6 – 4,0) gram
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




                                       = 1,6 gram
     Jadi massa oksigen yang diperlukan adalah 1,6 gram.
     Ngampang kan!!??
             Ok..., sekarang coba pikirkan yang ini, “kalo besi berkarat, mesti massanya
     akan lebih besar dibandingkan jika besi itu tidak berkarat, kenapa?! Kemudian “kalo
     ada kertas yang dibakar mesti beratnya lebih ringan dibandingkan sebelum kertas
     itu dibakar, iya gak..., kira-kira kenapa?? Pikir sendiri ya!!


                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                       ∆S = 0        ∫   ñq
                                                                T      Pendidikan Fisika - 2010   [35]
      S                   0.08206




             Kalo yang di atas udah bisa, sekarang coba jawab yang ini: “ kalo 1 gram
     hidrogen ditambah 8 gram oksigen jadinya kan 9 gram H2O. Nah, gimana kalo yang
     dicampur itu 2 gram hidrogen dengan 9 gram oksigen, apakah jadinya 11 gram H2O?
     Wah..., ternyata tidak!! Kenapa? Mari kita perlari hukum perbandingan tetap.


     B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust).
             Bunyinya gini: “perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah
     tertentu dan tetap.” Gampangannya gini; kalo mau bikin senyawa kimia, jumlah
     unsur-unsur yang dipake gak asal, tapi ada aturannya. Kalo misalnya ada unsur yang
     lebih atau kurang, mesti akan ada unsur yang sisa.
     Contoh:
     Kalo kita mau bikin H2O, takarannya harus 11,91 % H2 dan 88,81 % O2 atau 1 : 8.
          Massa H2     Massa O2      Massa H2O              Massa zat sisa
           (gram)       (gram)        (gram)                   (gram)
             1               8            9                        -
             2              16           18                        -
             3              16           18                   1 gram H2
             3              25           27                   1 gram O2
             4              25         28,125               0,875 gram H2




     1. Dalam senyawa AB diketahui perbandingan massa A : massa B = 2 : 1. Jika
          terdapat 60 gram senyawa AB, tentukan massa masing-masing unsur dalam
          senyawa tersebut!
     Penyelesaian:
                    massa A                                    massa B
           A=                    x massa AB            B=                   x massa AB
               massa A + massa B                          massa A + massa B
                2                                          1
             =     x 60                                 =      x 60
               2+1                                        2+1
             = 40 gram                                  = 20 gram
          Jika diketahui perbandingan massa besi (Fe) dan belerang (S) dalam
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta




     pembentukan senyawa besi (II) sulfida (FeS) adalah 7 : 4 maka tentukan :
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




          a) Massa besi yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 8 gram belerang!
          b) Massa belerang yang tersisa, jika sebanyak 21 gram Fe direaksikan dengan
             15 gram S!
          c) Massa S dan massa Fe yang dibutuhkan untuk menghasilkan 22 gram
             senyawa FeS!
     Penyelesaian:


                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                         MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT                              ∆S = 0     ∫   ñq
                                                                         T     Pendidikan Fisika - 2010   [36]
      S                             0.08206




     Reaksi : Fe + S → FeS
                 7             4        11
     Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama, sehingga 7 gram Fe akan
     bereaksi dengan 4 gram S membentuk 11 gram FeS.
     a) Massa S               = 8 gram
          Massa Fe = …?
                                7
          Massa Fe =                x 8 gram = 14 gram
                                4
          Jadi massa Fe yang dibutuhkan adalah 14 gram.
     b) 21 gram Fe direaksikan dengan 15 gram S, berarti :
          Fe : S = 21 : 15 = 7 : 5
          Belerang berlebih, berarti seluruh Fe habis bereaksi.
          Massa Fe yang bereaksi = 21 gram
                                                 4
          Massa S yang bereaksi =                    x 21 gram = 12 gram
                                                 7
          Massa S yang tersisa                 = ( 15-12 ) gram = 3 gram
          Jadi massa S yang tersisa adalah 3 gram.
     c) Untuk membentuk 22 gram FeS :
                          7
          m Fe       =         x 22 gram = 14 gram
                          11
                     4
          mS =            x 22 gram = 8 gram
                     11
          Jadi massa Fe dan S yang dibutuhkan adalah 14 gram dan 8 gram.
     C. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton).
             Bunyinya gini: “jika dua jenis unsur dapat membentuk lebih dari satu macam
     senyawa, maka perbandingan massa salah satu unsur yang terikat pada massa unsur
     lain yang sama, merupakan bilangan bulat dan sederhana.” Gampangannya gini: C dan
     O itu kan dapat membentuk CO atau CO2. Nah, kalo misalnya massa C dalam kedua
     senyawa itu sama (atau jumlah C-nya sama), maka massa O dalam CO : massa O
     dalam CO2 adalah bilangan bulat yang sederhana yaitu = 1:2.
     Contoh:
     Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N2O, NO, N2O3, dan
     N2O4 dengan komposisi massa terlihat pada tabel berikut.
                                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




                      Senyawa           Massa nitrogen       Massa oksigen    Perbandingan
                                              (gram)               (gram)
                           N2O                 28                   16            7:4
                              NO               14                   16            7:8
                          N2O3                 28                   48           7 : 12
                          N2O4                 28                   64           7 : 16



                                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                   ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T          Pendidikan Fisika - 2010   [37]
      S                  0.08206




     Dari tabel tersebut, terlihat bahwa bila massa N dibuat tetap (sama), sebanyak 7
     gram, maka perbandingan massa oksigen adalah 1 : 2 : 3 : 4.


     D. Hukum Perbandingan Volum (Hukum Gay Lussac).
            Bunyinya gini: “pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volum gas-
     gas yang bereaksi dan hasil reaksi merupakan bilangan bulat dan sederhana.”
     Gampangannya gini: “kalo kita punya reaksi gas seperti ini N2 + 3H2 → 2 NH3, maka
     cara bacanya adalah 1 liter gas N2 direaksikan dengan 3 liter gas H2 akan
     menghasilkan 2 liter gas NH3. Jadi, sesuai dengan perbandingan koefisiennya aja!!
     Contoh:
          No.     Volume gas yang bereaksi Hasil reaksi         Perbandingan volume

          1.      Hidrogen + Oksigen         Uap air            2:1:2
                     1L     + 0,5 L            1L
          2.      Nitrogen + Hidrogen        Amonia             1:3:2
                     2L      + 6L              4L
          3.      Hidrogen + Klor            Hidrogen klorida   1:1:2
                     1L     + 1L                2L
          4.      Etilena + Hidrogen         Etana              1:1:1
                     1L + 1L                    1L


     E. Hukum Avogadro.
            Bunyinya gini: “pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumnya
     sama mengandung jumlah partikel yang sama pula.” Gampangannya gini: kalo kamu
     punya 40 mL gas amoniak (NH3) yang mengandung 400 butir molekul, maka gas O2
     yang volumenya 40 mL juga akan mengandung 400 butir molekul, asalkan tekanan
     dan temperaturnya sama. Jadi kalo dibuat rumusnya, jadinya gini:
                                          V1 V2
                                            =
                                          n1 n 2
     dimana V adalah volume dan n adalah jumlah partikel.
                                                                                                     uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                     fakultas sains dan teknologi




     Pada suhu dan tekanan yang sama, sebanyak 2 L gas nitrogen (N2) tepat bereaksi
     dengan gas H2 membentuk gas NH3 (amonia).
     Tentukan :
     a) Persamaan reaksinya!
     b) Volume gas H2 yang diperlukan!
     c) Volume gas NH3 yang dihasilkan!


                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                       MODUL KIMIA DASAR
                        pV=nRT                            ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                       T     Pendidikan Fisika - 2010   [38]
      S                               0.08206




     Penyelesaian:
     a) Persamaan reaksinya :
          N 2 (g) + 3 H 2 (g) → 2 NH 3 (g)


                            nH
     b) V H2 =                   2 x VN
                            nN          2
                                 2
                        3
               =                x 2L = 6L
                        1
          Jadi volume gas H2 yang diperlukan dalam reaksi adalah 6 L.
                                    n NH
     c) V NH3                   =       3 x VN
                                    nN         2
                                       2
                            2
                    =           x 2L = 4L
                            1
          Jadi volume gas NH3 yang dihasilkan oleh reaksi tersebut adalah 4 L.


     BOCORAN!!
     Ternyata pada keadaan standar suhu 0 oC dan tekanan 1 atm (STP), setiap 1 mol
     gas sembarang akan mempunyai volume sebesar 22,4 L. Apakah mol itu?? Minggu
     depan ya!




            Soal Latihan
     1. Tuliskan persamaan reaksi yang menunjukkan bahwa perbandingan volume gas
          Nitrogen (N2), gas Hidrogen (H2) yang bereaksi dengan Amonia (NH3) yang
          dihasilkan adalah : 1 : 3 : 2
     2. Gas metana (CH4) terbakar di udara menurut reaksi :
          CH4 (g) + 2 O2 (g)                CO2 (g) + 2 H2O (g)
          Jika gas metana yang terbakar (pada suhu dan tekanan yang tetap) sebanyak 1
          liter :
          a. Berapa liter O2 yang diperlukan?
                                                                                                               uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                               fakultas sains dan teknologi




          b. Berapa liter uap air dan gas CO2 yang dihasilkan?




                                                                            >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                            ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                 T     Pendidikan Fisika - 2010   [39]
      S                       0.08206




                                                     REAKSI KIMIA DAN
                                              8      PERSAMAANNYA




            etelah memahami aturan main reaksi kimia, sekarang kita akan mempelajari
     S      reaksi kimia dan penggunanannya. Kita akan mulai dari pengertian,
     persamaan, lalu penggunaannya dalam hitungan-hitungan kimia. Mungkin akan
     sedikit lebih rumit, tapi sante aja, semua bisa dipahami jika mau, so siapkan diri
     dan bertekadlah untuk memahaminya!!...


     A. Reaksi kimia
             Reaksi kimia adalah proses mengubah zat-zat asal menjadi satu atau lebih
     zat-zat baru. Zat asal itu disebut reaktan, sementara zat baru yang dihasilkan
     disebut produk. Reaksi kimia tersebut dapat digambarkan dalam bentuk persamaan
     tertentu yang disebut persamaan reaksi kimia.


     B. Persamaan reaksi kimia
             Persamaan reaksi kimia menggunakan lambang kimia untuk menunjukkan
     siapa, bagaimana, dan apa yang dihasilkan saat reaksi kimia berlangsung. Contoh:




                 2H 2 ( g )             +         O2( g )                       2H 2O(l )


                                        reaktan                                     produk

     o    Tanda panah menunjukkan arah reaksi (artinya = membentuk, terurai, atau
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




          bereaksi menjadi).
     o    Huruf kecil dalam tanda kurung menunjukkan wujud atau keadaan zat yang
          bersangkutan (g = gass, l = liquid, s = solid dan aq = aqueous / larutan berair).
     o    Bilangan yang mendahului rumus kimia zat disebut koefisien reaksi (untuk
          menyetarakan atom-atom sebelum dan sesudah reaksi). Koefisien reaksi adalah
          bilangan bulat.
             Koefisien reaksi harus sesuai dengan hukum Lavoiser, yakni jumlah reaksi


                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                            ∆S = 0      ∫   ñq
                                                                   T             Pendidikan Fisika - 2010   [40]
      S                    0.08206




     sebelum dan sesudah reaksi harus sama. Oleh karena itu, sebelum digunakan suatu
     persamaan reaksi kimia harus disetarakan terlebih dahulu. Contoh:
          C 2H 6 + O2 → CO2 + H2O                                   (belum setara)

          2C 2H 6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O                               (sudah setara)

             Menyetarakan reaksi kimia dilakukan dengan cara menyesuaikan koefisien
     (angka sebelum rumus molekul) masing-masing zat sehingga jumlah masing-masing
     zat di ruas kanan dan zat di ruas kiri sama. Menyetarakan reaksi bukan dengan
     mengubah subskrib (angka dalam rumus molekul). Contoh:

                                     2CO2          bukan                C2O4

     C. Menyetarakan Persamaan Reaksi
             Ada beberapa cara menyetarakan reaksi kimia, antara lain dengan cara
     langsung atau dengan cara matematis. Misal untuk reaksi:
                                            C 2H 6 + O2 → CO2 + H2O
     1. Dengan cara langsung
     a. Agar lebih mudah menyetarakan reaksi, cari unsur yang muncul hanya sekali
          pada tiap sisi. Misal pada reaksi di atas adalah C dan H, maka mulailah
          menyetarakan atom C atau H terlebih dahulu.
                    C 2H 6 + O2 → CO2 + H2O                             kalikan CO2 dengan 2


                2 atom C        1 atom C


                    C 2 H 6 + O2 → 2CO2 + H2 O
                                                                        kalikan H2O dengan 3


                   6 atom H                 2 atom H


                    C 2 H 6 + O2 → 2CO2 + 3H2 O

     b. Setarakan atom lain yang belum setara.
                    C 2H 6 + O2 → 2CO2 + 3H2O                           2 atom O di kiri belum setara
                                                                        dengan 7 atom O di kanan
                                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta




                           2 atom O     4 atom O    3 atom O
                                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




                                                                                            7
                                                                        kalikan O2 dengan
                              7                                                             2
                    C 2H 6   + O2 → 2CO2 + 3H2 O
                              2

                                                                        masing-masing komponen
                    2C 2H 6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O                         dikalikan dengan 2 untuk
                                                                        menghilangkan pecahan




                                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                        MODUL KIMIA DASAR
                        pV=nRT                                             ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                                        T     Pendidikan Fisika - 2010   [41]
      S                               0.08206




     c. Periksa untuk memastikan bahwa jumlah atom adalah sama pada kedua sisi
          persamaan.
          2C 2H 6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
              REAKTAN                       PRODUK
              4 atom C                      4 atom C
              12 atom H                     12 atom H
              14 atom O                     14 atom O


     2. Dengan cara matematis
     a. Pilih zat yang rumus kimianya lebih kompleks, lalu tetapkan koefisiennya = 1.
          Zat lain diberikan koefisien sementara dengan huruf.
          1C 2 H 6 + aO 2 → bCO 2 + cH 2 O
     b. Setarakan terlebih dahulu persamaan tersebut secara matematis, berdasarkan
          unsur-unsurnya.
              Atom          Ruas kiri              Ruas kanan
                C                  2                         b
                H                  6                        2c
                O                 2a                     2b+c
          Jumlah atom di ruas kiri = jumlah atom di ruas kanan, sehingga diperoleh :
          b    =2        ...............................................   (i)
          2c = 6 .................................................. (ii)
          2a = (2b + c) .....................................              (iii)
          Dari persamaan (ii), diperoleh :
          2c = 6
                    6
          c    =      = 3 ........................................         (iv)
                    2
          Persamaan (i) dan (iv) disubstitusikan ke persamaan (iii) :
          2a = (2b + c) .....................................              (iii)
          2a = ((2)x(2) + 3) = 7
                    7
          a    =          ..............................................    (v)
                    2
     c. Subtitusikan nilai a, b, dan c ke persamaan reaksi :
                           7
          1C 2H 6 +          O2 → 2CO2 + 3H2O
                                                                                                                                uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                                fakultas sains dan teknologi




                           2
     d. Kalikan masing-masing komponen dengan 2 untuk menghilangkan pecahan

          2C 2H 6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O




                                                                                             >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                  MODUL KIMIA DASAR
                        pV=nRT                                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                                  T     Pendidikan Fisika - 2010   [42]
      S                             0.08206




     1. Setarakan reaksi berikut:
     I2 + HNO3 → HIO3 + NO + H2O
     Penyelesaian:
     Jika sudah terbiasa, anda dapat menggunakan cara langsung untuk menyelesaikan
     soal di atas, tapi untuk latihan kita gunakan cara matematis aja ya..!!
     Pertama, kita misalkan tiap koefisien dengan huruf:
     1 I2 + a HNO3 → b HIO3 + c NO + d H2O
     sehingga diperoleh:
     I :     2 = b ............................................ (1)
     H : a = b + 2d ..................................... (2)
     N : a = c ............................................... (3)
     O : 3a = 3b + c + d ............................ (4)
     Substitusi persamaan 1 dan 3 ke persamaan 4
     3a = 3b + c + d ...................................... (4)
     3a = 3 (2) + a + d
     3a = 6 + a + d
     2a = 6 + d ............................................... (5)
     Substitusi persamaan 1 ke persamaan 2
     a = b + 2d ............................................... (2)
     a = 2 + 2d ............................................... (6)
     Substitusi persamaan 6 ke persamaan 5
     2a = 6 + d ............................................... (5)
     2(2 + 2d) = 6 + d
     4 + 4d = 6 + d
     3d = 2
         2
     d=     ..................................................... (7)
         3
     Substitusi persamaan 7 ke persamaan 6
     a = 2 + 2d ............................................... (6)
                                                                                                                          uin sunan kalijaga yogyakarta




                    2
                                                                                                                          fakultas sains dan teknologi




     a = 2 + 2x
                    3
         10
     a=      ...................................................... (8)
          3
     Substitusi persamaan 8 ke persamaan 3
     a = c ......................................................... (3)
           10
     c=       ...................................................... (9)
            3


                                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                                       ∆S = 0          ∫   ñq
                                                                                        T              Pendidikan Fisika - 2010           [43]
      S                             0.08206




     Masukkan nilai a, b, c, dan d ke persamaan reaksi
     1 I2 + a HNO3 → b HIO3 + c NO + d H2O
            10                   10      2
     1 I2 +    HNO3 → 2 HIO3 +      NO + H2O ……… (x3)
             3                    3      3
         3 I2 + 10 HNO3 → 6 HIO3 + 10NO + 2H2O

     2. Setarakan reaksi berikut:
     MnO2 + HCl              MnCl2 + H2O + Cl2
     Penyelesaian:
     Kita      gunakan          cara        matematis,             tapi      jika            merasa    sanggup,      anda         dapat
     menyelesaikannya dengan cara langsung. Pertama kita, misalkan dulu koefisien
     dengan huruf:
     MnO2 + aHCl               bMnCl2 + cH2O + dCl2
     Maka akan diperoleh persamaan :
     Mn : 1 = b
     O      : 2 = c
     H      : a = 2c
     Cl : a = 2b + 2d
     Jadi : b = 1; c = 2; a = 2c                      a=4
                4 = 2.1 + 2d              2d = 2          d=1
     sehingga persamaan di atas dapat disetarakan menjadi:

         MnO2 + 4 HCl                  MnCl2 + 2 H2O + Cl2



     3. Setarakan reaksi berikut:
     Fe + H2SO4              Fe2(SO4)3 + H2O + SO2
     Penyelesaian:
     Kita misalkan terlebih dahulu:
     Fe + aH2SO4              bFe2(SO4)3 + cH2O + dSO2
     Maka akan diperoleh persamaan:
     1    = 2b atau b = ½ ................................................              (1)
     2a = 2c atau a = c .................................................               (2)
                                                                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta




     a    = 3b + d ..............................................................       (3)
                                                                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




     4a = 12b + c + 2d ......................................................           (4)
     sehingga diperoleh:
     a = 3b + d
     a=1½ +d
     a–d=1½
     2a – 2d = 3 ……………………………………………………………… (5)


                                                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T     Pendidikan Fisika - 2010   [44]
      S                   0.08206




     4a = 12b + c + 2d;      b = ½ dan a = c
     4a = 6 + c + 2d
     4a = 6 + a + 2d
     3a – 2d = 6 ………………………………………………………………… (6)
     dari persamaan 5 dan 6 dapat ditentukan nilai a dan d :
     2a – 2d = 3
     3a – 2d = 6 -
     -a = -3         Jadi a = 3 dan c = 3
     selanjutnya
     2a – 2d = 3
     2(3) – 2d = 3
     2d = 3
         3
     d=
         2
     masukkan nilai a, b, c, dan d ke persamaan reaksi, sehingga diperoleh:
     2Fe + 6H2SO4         Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2
     Catatan..!!!
     Penyetaraan reaksi kimia secara matematis memerlukan waktu yang lama dan harus
     cermat, so jika sering latihan akan sangat membantu. Tapi ingat, perhitungan yang
     melibatkan reaksi kimia harus diselesaikan secara cepat dan tepat. Oleh karena
     itu, pilih cara yang paling mudah, cepat, dan tepat!!




     Setarakan reaksi-reaksi berikut ini!!
     1.    KNO3 → KNO2 + O2
     2.    Pb(NO3)2 → PbO + NO2 + O2
     3.    P4 + I2 → PI3
     4.    MgO + H3PO4 → Mg3(PO4)2 + H2O
     5.    Br2 + KI → I2 + KBr
     6.    Ca(OH)2 + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta




     7.    Bi2O3 + H2 → Bi + H2O
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




     8.    Fe + O2 → Fe3O4
     9.    CaO + C → CaC2 + CO2
     10.   Li + H2O → H2 + LiOH
     11.   P4 + O2 → P4O10
     12.   C2H6 + O2 → CO2 + H2O
     13.   CS2 + O2 → CO2 + SO2
     14.   AsCl3 + H2S → As2S3 + HCl


                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                       MODUL KIMIA DASAR
               pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                      T      Pendidikan Fisika - 2010   [45]
      S               0.08206




     15. AgNO3 + FeCl3 → AgCl + Fe(NO3)3
     16. KClO3 → KCl + O2
     17. SO2 + O2 → SO3
     18. Mg + HCl → MgCl2 + H2
     19. Ca + N2 → Ca3N2
     20. NH4NO3 → N2O + H2O
     21. BiCl3 + H2S → Bi2S3 + HCl
     22. C4H10 + O2 → CO2 + H2O
     23. O2 + C6H12O6 → CO2 + H2O
     24. NO2 + H2O → HNO3 + NO
     25. Cr2(SO4)3+ NaOH → Cr(OH)3+ Na2SO4
     26. Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3
                        26.
                        25.
                        24.
                        23.
                        22.
                        21.
                        20.
                        19.
                        18.
                        17.
                        16.
                        15.
                        14.
                        13.
                        12.
                        11.
                        10.
                        9.
                        8.
                        7.
                        6.
                        5.
                        4.
                        3.
                        2.
                        1.
                        Al4C3 + 12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3
                        Cr2(SO4)3+ 6NaOH → 2Cr(OH)3+ 3Na2SO4
                        3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
                        6O2 + C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O
                        2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
                        2BiCl3 + 3H2S → Bi2S3 + 6HCl
                        NH4NO3 → N2O + 2H2O
                        3Ca + N2 → Ca3N2
                        Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
                        2SO2 + O2 → 2SO3
                        2KClO3 → 2KCl + 3O2
                        3AgNO3 + FeCl3 → 3AgCl + Fe(NO3)3
                        2AsCl3 + 3H2S → As2S3 + 6HCl
                        CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2
                        2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
                        P4 + 5O2 → P4O10
                        2Li + 2H2O → H2 + 2LiOH
                        2CaO + 5C → 2CaC2 + CO2
                        3Fe + 2O2 → Fe3O4
                        Bi2O3 + 3H2 → 2Bi + 3H2O
                        Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O
                        Br2 + 2KI → I2 + 2KBr
                        3MgO + 2H3PO4 → Mg3(PO4)2 + 3H2O
                        P4 + 6I2 → 4PI3
                        2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
                        2KNO3 → 2KNO2 + O2
     KUNCI SOAL >>




     D. Contoh Reaksi Kimia
     1. Reaksi pembakaran, yaitu reaksi dengan oksigen.
        Contoh:
           2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
     2. Reaksi pembentukan, yaitu pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya.
        Contoh:
           3Fe + 2O2 → Fe3O4
     3. Reaksi penguraian, yaitu penguraian senyawa menjadi unsur-unsurnya.
        Contoh:
           Fe3O4 → 3Fe + 2O2
     4. Reaksi penetralan/asam-basa, yaitu reaksi antara senyawa asam dan basa.
                                                                                               uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                               fakultas sains dan teknologi




        Contoh:
           HCl + NaOH → NaCl + H2O
     5. Reaksi redoks, yaitu reaksi yang mengakibatkan perubahan bilangan oksidasi.
        Contoh:
           FeS + 3NO3- + 4H+ → 3NO + SO42- + Fe3+ + 2H2O
     6. de el el……
     Beberapa reaksi di atas akan dibahas setelah UTS, insyaAllah..




                                                           >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T     Pendidikan Fisika - 2010   [46]
      S                 0.08206




                                                MASSA ATOM DAN
                                       9        MOLEKUL RELATIF




           ebelum membahas reaksi kimia lebih lanjut, kita akan mempelajari terlebih
      S    dahulu tentang massa atom relatif dan massa molekul relatif. Materi ini akan
     sangat membantu untuk memahami materi selanjutnya.


     A. Massa Atom Relatif (Ar)
            Pada kuliah sebelumnya kita sudah memahami bahwa massa suatu atom
     merupakan massa dari partikel-partikel penyusunnya, yaitu elektron, proton, dan
     neutron. Contoh:
     1. massa satu atom H = 1,66 x 10–24 g
     2. massa satu atom O = 2,70 x 10–23 g
     3. massa satu atom C = 1,99 x 10–23 g
     Untuk hitungan kimia, angka-angka tersebut terlalu kecil, sehingga para ahli
     sepakat menggantinya dengan Satuan Massa Atom (sma) atau Atomic Massa Unit
     (amu) atau biasa disebut juga satuan Dalton.
                                               12
            Para ahli memutuskan isotop          C sebagai standar karena mempunyai
     kestabilan inti yang inert dibanding atom lainnya. Isotop atom C–12 mempunyai
     massa atom 12 sma dimana 1 sma sama dengan 1,6605655 x 10–24 g. Dengan
                           12
     digunakannya isotop    C sebagai standar maka dapat ditentukan massa atom unsur
     yang lain. Massa atom relatif suatu unsur (Ar) adalah bilangan yang menyatakan
                                                       1
     perbandingan massa 1 atom unsur tersebut dengan     massa 1 atom C–12.
                                                      12

                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




     Jika diketahui massa 1 atom oksigen 2,70 x 10–23 g, berapakah Ar atom O jika
     massa atom C 1,99 x 10–23 g?
     Penyelesaian:




                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                         ∆S = 0     ∫   ñq
                                                               T          Pendidikan Fisika - 2010   [47]
      S                    0.08206




                   massa atom O
     Ar O =
                1
                  x massa atom C − 12
               12
                  2,70 x 10 −23
             =
                1
                  x 1,99 x 10 −23
               12
             = 16,283
             Besarnya harga Ar juga ditentukan oleh harga rata-rata isotop tersebut.
     Sebagai contoh, di alam terdapat 35Cl dan      37
                                                         Cl dengan perbandingan 75% dan 25%
     maka Ar Cl dapat dihitung dengan cara:
                              Ar Cl = (75% x 35) + (25% x 37) = 35,5
             Ar merupakan angka perbandingan sehingga tidak memiliki satuan. Ar dapat
     dilihat pada Tabel Periodik Unsur (TPU) dan selalu dicantumkan dalam satuan soal
     apabila diperlukan.




                                     69        71
     Galium terdiri atas isotop       Ga dan    Ga, sedangkan massa atom relatif (Ar) Ga
     adalah 69,8. Tentukan kelimpahan masing-masing isotop galium itu!
     Penyelesaian:
                        69                                          71
     Misal kelimpahan        Ga adalah a%, maka kelimpahan           Ga adalah (100-a)%. Dengan
     demikian diperoleh persamaan:
      Ar Ga = a% x 69 + (100-a)% x 71
              69a    7100 - 71a
       69,8 =      +
               100       100
          6980 = 69a + 7100-71a
     71a-69a = 7100 – 6980
            2a = 120
             a = 60
                        69
     Jadi, kelimpahan      Ga adalah 60% dan kelimpahan 71Ga adalah 40 %.


     B. Massa Molekul Relatif (Mr)
                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




     Molekul merupakan gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu.
     Unsur-unsur yang sama bergabung membentuk molekul unsur, contoh H2, sedangkan
     unsur-unsur yang berbeda membentuk molekul senyawa, contoh H2O. Massa
     molekul unsur atau senyawa dinyatakan oleh massa molekul (Mr), yaitu jumlah Ar
     masing-masing unsur pembentuknya:




                                                                         >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                              MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                           ∆S = 0   ∫   ñq
                                                              T     Pendidikan Fisika - 2010   [48]
      S                    0.08206




     1. Diketahui massa atom relatif (Ar) beberapa unsur sebagai berikut.
     Ca = 40
     O =16
     H =1
     Tentukan massa molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)2!
     Penyelesaian:
     Satu molekul Ca(OH)2 mengandung 1 atom Ca, 2 atom O, dan 2 atom H.
     Mr Ca (OH)2 = Ar Ca + (2 Ar O) + (2 Ar H)
                     = 40 + (2 u 16) + (2 u 1)
                     = 40 + 32 + 2
                     =74


     2. Hitung Mr H2SO4 (Ar H = 1, S = 32, dan O = 16)!
     Penyelesaian:
     Mr H2SO4        = (2 x Ar H) + (1 x Ar S + 4 x Ar O)
                     = (2 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16)
                     = 2 + 32 + 64
                     = 98




                                                                                                      uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                      fakultas sains dan teknologi




                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                           ∆S = 0   ∫   ñq
                                                               T                 Pendidikan Fisika - 2010   [49]
      S                  0.08206




                                                      KONSEP MOL DAN
                                         10           PENGGUNAANNYA




            ita telah mempelajari bahwa partikel-partikel materi seperti atom, molekul,
      K     dan ion memiliki ukuran yang sangat kecil. Ukuran tersebut tentu menyulitkan
     jika analisis dilakukan dalam jumlah yang sangat besar. Oleh karena itu dalam
     kimia, dikenal konsep mol sebagai satuan jumlah partikel.


     A. Pengertian Mol
             Mol adalah satuan jumlah partikel atom, molekul, atau ion sebanyak
     6,02 x 1023 partikel. Bilangan ini disebut bilangan Avogadro, disimbol L.
     Penggunaannya sama dengan lusin atau gross. Contoh:
             1 lusin atom C        = 12 atom C
             1 gross atom C        = 144 atom C
             1 mol atom C          = 602000000000000000000000 atom C
                                   = 602 milyar trilyun atom C

                                                                    1 mol natrium bikromat
                                                                    (Na2CrO4)




             Standar bilangan ini adalah jumlah isotop atom C-12 dalam 12 gram, yaitu
     sebanyak 6,0221421 x 1023 atom C-12. Isotop atom C-12 dipilih sebagai standar
     karena merupakan atom yang paling stabil.
             Massa 1 atom C-12 adalah 1,9926786 x 10-23 gram. Massa ini disebut 12 sma
     (6 proton + 6 neutron), dimana 1 sma = 1,6605655 x 10-24 gram. Dengan demikian
     diperoleh bilangan Avogadro:
                                                    12
                                        L=
                                             1,9926786 x 10 -23
                                          = 6,02 x 10 23
                                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




     B. Penggunaan Konsep Mol
          Menghitung jumlah partikel
             Jika tersedia 1 mol atom maka jumlah atomnya sebanyak 6,02 x 1023 atom.
     Jika yang tersedia adalah 2 mol atom, maka jumlah atomnya sebanyak 12,04 x 1023
     atom. Berdasarkan logika tersebut dapat dirumuskan:
                                   jumlah partikel = n x 6,02 x 10 23



                                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                           T     Pendidikan Fisika - 2010   [50]
      S                 0.08206




     dimana n adalah jumlah mol. Jika tersedia 1 mol molekul, misal AB, maka jumlah
     total atom adalah 6,02 x 1023 atom A ditambah 6,02 x 1023 atom B.




     1. Ada berapa atom dalam 1 mol air?
     Penyelesaian:
     Satu molekul air (H2O) tersusun oleh 2 atom H dan 1 atom O. Jadi 1 molekul air
     tersusun oleh 3 atom. Karena 1 mol H2O mengandung 6,02 x 1023 molekul, maka
     jumlah total atom adalah 3 x 6,02 x 1023 atom = 18,06 x 1023 atom.


     2. Dalam 5 mol asam sulfat (H2SO4), tentukan jumlah atom H, S, dan O!
     Penyelesaian:
     Jumlah molekul   = 5 mol x N
                      = 5 mol x 6,02 x 1023
                      = 3,01 x 1024 molekul
     Jumlah atom H = 2 x 3,01 x 1024 = 6,02 x 1024 atom
     Jumlah atom S = 1 x 3,01 x 1024 = 3,01 x 1024 atom
     Jumlah atom O = 4 x 3,01 x 1024 = 12,04 x 1024 atom


          Menghitung massa molar partikel
             Telah disebutkan sebelumnya bahwa 1 mol atom C massanya 12 gram. Massa
     tersebut dinamakan massa molar atom, besarnya sama dengan Ar atom. Dengan
     demikian kita dapat merumuskan untuk semua atom dan molekul:


                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T        Pendidikan Fisika - 2010   [51]
      S                    0.08206




     1. Diketahui 6 g urea (CO(NH2)2) jika Ar : H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, tentukan:
     a. mol urea
     b. jumlah partikel
     Penyelesaian:
     Mr urea = 12 + 16 + (14 x 2) + (2 x 2) = 60
                       gram urea
     a. mol urea =                                b. jumlah par tikel = mol urea x N
                        Mr urea
                      6                                             = 0,1 x 6,02 x 10 23
                   =
                     60                                             = 6,02x 10 24 molekul
                   = 0,1 mol
     2. Berapa gram dari 3 mol gas CO2? (Ar C = 12, O = 16)
     Penyelesaian:
     Mr CO2        = (1 x Ar C) + (2 x Ar O)
                   = (1 x 12) + (2 x 16)
                   = 12 + 32
                   = 44
     Massa CO2 = mol x Mr
                   = 3 x 44
                   = 132 gram


          Hubungan mol dan volume gas pada keadaan standar
             Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama,
     semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama
     pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta




     suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama.
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




     Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm.
                   V gas
            Vm =
                   mol
             Avogadro dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gas oksigen
     pada suhu 0° C dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 g, atau dapat
     dinyatakan bahwa pada tekanan 1 atm:



                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T      Pendidikan Fisika - 2010   [52]
      S                   0.08206




                             1,4286
               1 L gas O2 =         mol
                               32
                               1
                1 L gas O2 =      mol
                             22,4
              1 mol gas O2 = 22,4 L
     Kesimpulan Avogadro berlaku untuk semua gas pada keadaan standar.

                                    Volume gas pada STP = 22,4 Lmol-1




     1. Berapa mol gas hidrogen yang volumenya 6,72 liter, jika diukur pada suhu 0 °C
     dan tekanan 1 atm?
     Penyelesaian:
                   6,72 L
     mol H2 =                 = 0,3 mol
                 22,4 Lmol -1
     2. Hitung volume dari 3,01 x 1023 molekul NO2 yang diukur pada suhu 0 °C dan
     tekanan 76 cmHg!
     Penyelesaian:
                  3,01x 10 23
     mol NO2 =                = 0,5mol
                  6,02x 10 23
     volume NO2 = 0,5 x 22,4 = 11, 2 L


          Konsentrasi zat dalam larutan (molaritas)
              Molaritas (M) adalah salah satu cara menyatakan konsentrasi atau
     kepekatan larutan. Molaritas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter
     larutan. Satuan molaritas (M) adalah mol/liter atau mmol/mL.                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                     fakultas sains dan teknologi




     1. Berapakah molaritas larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,85 gram NaCl (Ar
     Na = 23, Cl = 35,5) dalam 500 mL (0,5 L) air?
     Jawab:




                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T     Pendidikan Fisika - 2010   [53]
      S                    0.08206




                    massa NaCl
     mol NaCl =
                        Mr
                    5,85
                  =
                    58,5
                  = 0,1mol
                mol NaCl
      M NaCl =
                    V
                0,1 mol
              =
                 0,5 L
              = 0,2 M


     2. Hitunglah massa NaOH (Ar Na = 23, O = 16, dan H = 1) yang harus dilarutkan
     untuk membuat 100 mL (0,1 L) larutan NaOH 0,1 M!
     Jawab:
     mol NaOH         = M NaOH x V NaOH
                      = 0,1 molL-1 x 0,1 L
                      = 0,01 mol
     massa NaOH = mol NaOH x Mr NaOH
                      = 0,01 mol x 40 gmol-1
                      = 0,4 gram


     3. Tentukan molaritas jika 4 g NaOH dilarutkan dalam:
     a. 2 L air
     b. 500 mL air
     Penyelesaian:
                     massa NaOH    4
     mol NaOH =                 =    = 0,1mol
                      Mr NaOH     40
            mol 0,1
     a. M =    =     = 0,05M
             V   2
            mol 0,1
     b. M =    =      = 0,2M
             V   0,5
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                     ∆S = 0    ∫   ñq
                                                          T       Pendidikan Fisika - 2010   [54]
      S                 0.08206




                                                     STOIKIOMETRI
                                       11            KIMIA




     M     ol adalah salah satu konsep hitungan kimia yang paling dasar. Memahami
           konsep ini akan sangat membantu kita memahami konsep-konsep hitungan
     kimia lainnya. Pada bab ini kita akan mempelajari hitungan kimia yang lainnya.


     A. Kadar Zat
            Salah satu kegiatan penting dalam ilmu kimia adalah melakukan percobaan
     untuk mengidentifikasi zat. Ada dua kegiatan dalam identifikasi zat, yakni analisis
     kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif digunakan untuk menentukan
     jenis komponen penyusun zat. Sedangkan analisis kuantitatif dilakukan untuk
     menentukan massa dari setiap komponen penyusun zat. Dengan mengetahui jenis
     dan massa dari setiap komponen penyusun zat, kita dapat mengetahui komposisi zat
     tersebut.
            Komposisi zat dinyatakan dalam persen massa (% massa). Perhitungan
     persen massa untuk setiap komponen dapat menggunakan persamaan berikut:




     Analisis sampel menunjukkan terdapat 40% kalsium, 12% karbon, dan 48% oksigen.
     Jika diketahui massa sampel tersebut adalah 25 gram, tentukan massa dari
     masing-masing unsur dalam sampel!
     Penyelesaian:
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                         MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                       T       Pendidikan Fisika - 2010   [55]
      S                 0.08206




     B. Rumus Molekul dan Kadar Unsur dalam Senyawa
            Berdasarkan rumus kadar zat di atas, kita dapat menghitung perbandingan
     massa dan kadar unsur dalam suatu senyawa berdasarkan rumus molekulnya.




     Tentukan persen massa unsur C, H, dan O dalam senyawa glukosa (C6H12O6)!
     (Ar C =12, H = 1, dan O = 16)
     Penyelesaian:
     Mr C6H12O6 = 180




     C. Rumus Empiris dan Rumus Molekul
            Rumus kimia dibagi dua, yaitu rumus empiris dan rumus molekul. Rumus
     empiris adalah rumus kimia yang menggambarkan perbandingan mol terkecil dari
     atom-atom penyusun senyawa. Rumus molekul adalah rumus sebenarnya dari suatu
     senyawa. Rumus molekul dapat ditentukan jika massa molekul relatif diketahui.
                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                         MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                 ∆S = 0     ∫   ñq
                                                         T     Pendidikan Fisika - 2010   [56]
      S                 0.08206




            Nilai n dapat ditentukan jika rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr)
     zat diketahui.




     1. Sejumlah sampel zat mengandung 11,2 gram Fe dan 4,8 gram O (Ar Fe = 56 dan
     O = 16). Tentukan rumus empiris senyawa tersebut!
     Penyelesaian:
     Untuk menentukan rumus empiris zat, kita menghitung perbandingan mol Fe dan O
     sebagai berikut:




     diperoleh perbandingan Fe : O = 0,2 : 0,3 = 2 : 3. Jadi, rumus empiris senyawa
     adalah Fe2O3.


     2. Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi:
     63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16). Tentukan rumus
     empirisnya!
     Penyelesaian:
     Untuk menentukan rumus empiris vanila, kita menghitung perbandingan mol C, H,
     dan O. Misalkan dalam 100 gram sampel vanila.
                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T           Pendidikan Fisika - 2010   [57]
      S                  0.08206




     Diperoleh perbandingan mol C : H : O = 5,27 : 5,2 : 1,98
                                            = 2,66 : 2,66 : 1
                                            =8:8:3
     Jadi, rumus empiris vanila adalah C8H8O3.
     3. Suatu senyawa dengan rumus empiris CH (Ar C = 12 dan H = 1) mempunyai
     Mr = 26.Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!
     Penyelesaian:
     Mr = n × (Ar C + Ar H)
     26 = n × (12 + 1)
     26 = n × 13
     n = 2
     Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah (CH)2 = C2H2


     D. Menentukan Rumus Kimia Hidrat
             Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian
     dari struktur kristalnya. Contoh:
     1. Terusi (CuSO4.5 H2O)              : tembaga(II) sulfat pentahidrat
     2. Gipsum (CaSO4.2 H2O)              : kalsium sulfat dihidrat
     3. Garam Inggris (MgSO4.7 H2O)       : magnesium sulfat heptahidrat
     4. Soda Hablur (Na2CO3.10 H2O)       : natrium karbonat dekahidrat.
             Jika suatu senyawa hidrat dipanaskan, maka ada sebagian atau seluruh air
     kristalnya dapat dilepas (menguap). Jika suatu hidrat dilarutkan dalam air, maka
     air kristalnya akan lepas. Contoh:
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta




                             CuSO4.5 H2O(s) → CuSO4(aq) + 5 H2O(l)
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                         CuSO4.5 H2O                            CuSO4

                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                            ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                T     Pendidikan Fisika - 2010   [58]
      S                   0.08206




     Jumlah molekul air kristal dalam suatu senyawa hidrat dapat ditentukan dengan
     cara berikut (lihat contoh soal).




     Sebanyak 5 gram hidrat dari tembaga (II) sulfat dipanaskan sampai semua air
     kristalnya menguap. Jika massa padatan tembaga(II) sulfat yang terbentuk adalah
     3,2 gram, tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar Cu = 63,5, S = 32, O = 16, dan H= 1).
     Penyelesaian:
     Massa H2O = 5 gram – 3,2 gram = 1,8 gram
                     massa CuSO4            3,2
     mol CuSO4 =                       =         = 0,02
                          Mr               159,5
                 massa H2O         1,8
     mol H2O =                 =       = 0,1
                     Mr            18
     Perbandingan CuSO4 : H2O = 0,02 : 0,1 = 1 : 5
     So, rumus hidratnya adalah CuSO4.5H2O


     E. Menentukan jumlah reaktan dan produk
            Penentuan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat dalam reaksi harus
     diperhitungkan dalam satuan mol. Artinya, satuan-satuan yang diketahui harus
     diubah ke dalam bentuk mol. Metode ini disebut metode pendekatan mol.
            Adapun langkah-langkah metode pendekatan mol tersebut dapat Anda simak
     dalam bagan berikut.




                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                                                                     >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                           MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                              ∆S = 0       ∫   ñq
                                                                       T         Pendidikan Fisika - 2010   [59]
      S                       0.08206




     1. Berapa massa air (H2O) yang dihasilkan dari reaksi pembakaran 4 g H2 dengan
     O2? (Ar : H = 1 ; O = 16)
     Penyelesaian:
     o    Setarakan reaksinya: 2H2 + O2               2H2O
     o    Tentukan mol H2
                   massa H2 4
          mol H2 =         = = 2 mol
                    Mr H2   2
     o    Tentukan mol H2O
                      2         2
          mol H2O =     mol H2 = 2 = 2 mol
                      2         2
     o    Tentukan massa H2O
          massa H2O = mol H2 O x Mr H2 O = 2 x 18 = 36 gram
     2. Satu mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya menurut
     reaksi Al(s) + HCl(aq)       AlCl3(aq) + H2(g)
     a. Berapa massa AlCl3 yang terbentuk?
     b. Berapa volume gas H2 (STP)?
     c. Berapa partikel H2 yang terjadi?
     (Ar : Al = 27 ; Cl = 35,5)
     Penyelesaian:


     a. Massa AlCl3 yang terbentuk:
     o    Setarakan reaksinya: 2Al(s) + 6HCl(aq)               2AlCl3(aq) + 3H2(g)
     o    Tentukan mol AlCl3
                        2         2
          mol AlCl3 =     mol Al = x 1 = 1 mol
                        2         2
     o    Tentukan massa AlCl3
          massa AlCl3 = mol AlCl3 x Mr AlCl3 = 1 x 133,5 = 133,5 gram
     b. Volume gas H2
     o    Tentukan mol H2
                                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta




                  3        3     3
                                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




          mol H2 = mol Al = x 1 = mol
                  2        2     2
     o    Tentukan volume H2
          V H2 = mol H2 x 22,4 = 33,6 L
     d. Partikel H2
                                                 3
      Jumlah H2 = mol H2 x 6,02 x 10 23 =          x 6,02 x 10 23 = 9,03 x 10 23 molekul
                                                 2



                                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                             T       Pendidikan Fisika - 2010   [60]
      S                   0.08206




     3. Sebanyak 13 g seng tepat habis bereaksi dengan sejumlah HCl menurut reaksi:
     Zn(s) + HCl(aq)     ZnCl2(aq) + H2(g).
     Apabila 1 mol gas oksigen pada tekanan dan suhu tersebut bervolume 20 L, berapa
     literkah volume gas hidrogen yang dihasilkan pada reaksi tersebut?
     (Ar Zn = 65)
     Penyelesaian:
     Zn(s) + 2HCl(aq)       ZnCl2(aq) + H2(g)
              massa Zn 13
     mol Zn =           =    = 0,2mol
                Ar Zn     65
              1         1
     mol H2 = mol Zn = 0,2 = 0,2 mol
              1         1
                  20
     V H2 = 0,2 x    = 4L
                   1
     4. Pembakaran gas etana (C2H6) memerlukan oksigen 4,48 L (STP), menurut reaksi:
     C2H6(g) + O2(g)      CO2(g) + H2O(g)
     a. Berapa massa etana tersebut?
     b. Berapa massa CO2 yang dihasilkan?
     (Ar : C = 12 ; H = 1 ; O = 16)
     Jawab:
     2C2H6(g) + 7O2(g)        4CO2(g) + 6H2O(g)
                    1 mol
     a. mol O2 =          x 4,48 L = 0,2 mol
                   22,4 L
                    2          2
          mol C2H6 =  mol O2 = 0,2 = 0,057 mol
                    7          7
          massa C2H6 = mol C2H6 x Mr C2H6 = 0,057 x 30 = 1,71 gram
                   4             4
     b. mol CO2 =    mol C2H6 = 0,057 = 0,114mol
                   2             2
          massa CO2 = mol CO2 x Mr CO2 = 0,114 x 44 = 5,02 gram
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                         T       Pendidikan Fisika - 2010         [61]
      S                   0.08206




                                              SIFAT-SIFAT DAN
                                       12     HUKUM-HUKUM GAS




            alo jarak kita dengan matahari lebih dekat, kita pasti akan merasa lebih
      K     panas. Iya kan??..... Ingat ngak dengan hadist Nabi, saat manusia
     dikumpulkan di padang mashyar besok? Yang paling banyak dosanya, akan lebih
     didekati matahari, sampe ada yang tenggelam dengan keringatnya sendiri, saking
     panasnya!!! Ihh.. ngeri ya??...
            Tapi, ada sesuatu yang membuatku masih heran. Kenapa di puncak
     Jayawijaya, yang di Papua itu bisa ada saljunya? Ngak cuma disana lho, di Mount
     Everest, yang di Nepal malah lebih banyak lagi saljunya. Coba deh perhatiin, orang-
     orang yang mendaki puncak-puncak tertinggi itu mesti selalu dilengkapi dengan
     mantel tebal, agar tidak kedinginan. Bahkan beberapa kabar mengabarkan, ada
     beberapa orang yang meninggal di puncak-puncak tersebut karena kedinginan.
            Kok bisa ya, di tempat-tempat tinggi seperti itu, suhunya lebih dingin dari
     tempat yang lebih rendah? Padahal kan kalo lebih tinggi berarti lebih dekat dengan
     matahari, so harusnya lebih panas!!! Hayooo…, logika ama realitanya gak ketemu
     neh, bingung kan??
            Kalo lihat judulnya di atas kalian mesti mikir, ini ada hubungannya dengan
     gas!! Tapi, hubungannnya seperti apa, bagaimana, dan kok bisa! Bingung lagi kan??..
     Ok deh…, biar gak bingung lagi, mari kita mulai belajar tentang gas.


     A. Wujud Materi
            Pada kuliah pertama, kita telah mempelajari pembagian materi berdasarkan
     wujudnya, yaitu padat, cair, dan gas. Gaya tarik-menarik antara partikel-partikel
     penyusun zat padat sangat kuat sehingga mereka hanya bergetar pada posisi yang
     sama dan tetap berada dalam satu kesatuan. Mereka tidak tercerai berai alias
     tetap ngumpul. Lebih asyik ngumpul katanya… makan gak makan asal ngumpul!!             Ini
     yang menjadi alasan kenapa bentuk batu, besi, timah, emas, de el el keliatan padat.
     Semua bagiannya seolah-olah saling menempel.
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




            Berbeda dengan zat padat, gaya tarik-menarik antar partikel-partikel
     penyusun zat cair kurang kuat. Akibatnya, partikel-pertikel tersebut bisa bergerak
     bebas dan tumpang tindih dengan teman-temannya. Jadi jangan heran kalo air,
     minyak tanah, bensin, de el el keliatan cair dan bentuknya pun bisa berubah-ubah
     sesuai dengan wadah yang ditempatinya. Btw, walaupun bentuk zat cair bisa
     berubah-ubah, volume zat cair biasanya tetap. Hal ini dikarenakan gaya tarik




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                   ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T       Pendidikan Fisika - 2010   [62]
      S                   0.08206




     antara atom atau molekul penyusun zat cair masih mampu menahan mereka untuk
     tetap ngumpul alias tidak tercerai berai.
             Zat gas maunya beda sendiri, eksklusif, introvert, gaya, sok-sok-an, egois,
     pokoknya beda sendiri!! Gaya tarik-menarik antar pertikelnya lemah, suaangat
     lemah malah. Gerakannya bebas kemana-mana, sesuka hati, malah sering dengan
     seenaknya nabrak teman sendiri tanpa sapa, salam, dan senyum. Ngumpul??..
     apalagi, gak pernah sekali!! Lebih enak hidup sendiri…           Gaya tarik-menarik
     partikel gas yang sangat lemah ini menjadikan pertikel-pertikelnya tercerai berai
     hingga kadang tak terlihat.




                       Gambar 1. Wujud zat, manakah yang berwujud gas??


     B. Sifat-Sifat Gas
             Karena perilaku pertikelnya itu, gas memiliki sifat unik yang mudah diamati,
     antara lain:
          Volume dan bentuk sesuai wadahnya.
          Gerak partikelnya cepat dan bebas dan memberi tekanan yang sama ke dinding
          wadah. Semakin banyak gas, tekanannya semakin besar.
          Gas dapat ditekan dengan tekanan luar, bila tekanan luar dikurangi, gas akan
          mengembang.
          Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.
          Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.
                                                                                                    uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                    fakultas sains dan teknologi




             Sifat-sifat gas di atas menunjukkan bahwa gas merupakan wujud zat yang
     sangat dipengaruhi oleh besaran-besaran makroskopis, seperti volume, tekanan,
     suhu, dan jumlah partikel. Salah satu teknik yang sering dipakai dalam ilmu fisika
     untuk membantu menurunkan hubungan antara beberapa-besaran tersebut adalah
     menjaga agar salah satu besaran selalu konstan. Misalnya …, kalo kita ingin
     mengetahui hubungan antara suhu dan tekanan gas, maka volume dan jumlah



                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                      MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                         ∆S = 0    ∫   ñq
                                                               T            Pendidikan Fisika - 2010       [63]
      S                      0.08206




     partikel gas dijaga agar selalu konstan. Kalo kita ingin mengetahui hubungan antara
     suhu dan volume gas maka tekanan gas dijaga agar selalu konstan. Demikian juga
     kalo kita ingin mengetahui hubungan antara tekanan dan volume gas maka suhu gas
     dijaga agar selalu konstan.
            Ingat ya, besaran-besaran ini saling mempengaruhi. Ketika salah satu
     besaran berubah, maka besaran yang lain akan berubah. Karenanya jika kita tidak
     menggunakan teknik ini, maka kita tidak akan bisa mengetahui secara pasti
     bagaimana hubungan kuantitatif antara satu besaran dengan besaran lain. Btw,
     dirimu dan diriku tidak perlu melakukan eskperimen itu lagi…. Para ilmuwan tempo
     doeloe sudah melakukannya untuk kita. Tapi kalau dirimu masih ingin melakukannya
     lagi, yow wes.., monggooo…!!!


     1. Hubungan antara Volume dan Tekanan Gas (Hukum Boyle)
            Robert         Boyle   (1627-1691)   melakukan          eksperimen    untuk      menyelidiki
     hubungan kuantitaif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan
     memasukan sejumlah gas tertentu ke dalam wadah tertutup. Sampai pendekatan
     yang cukup baik, Obet menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga agar selalu
     konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas semakin berkurang.
     Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas semakin
     bertambah. Istilah kerennya tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas.
     Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle.


             p                                   p                                p

                            tekanan ditambah              tekanan dikurangi
                            volume berkurang              volume bertambah




                               Gambar 2. Hubungan antara tekanan dan
                                   volume gas pada temperatur konstan
     Secara matematis pernyataan di atas dapat ditulis sebagai berikut :
                       1
                 P ∝
                                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




                      V
                      k
                 P =
                      V                          P1V1 = P2V2
                 PV = konstan
                 P1V1 = P2V2

     Arti dari persamaan di atas adalah : pada suhu (T) konstan, apabila tekanan (P) gas
     berubah maka volume (V) gas juga berubah sehingga hasil kali antara tekanan dan


                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                  MODUL KIMIA DASAR
                     pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                             T          Pendidikan Fisika - 2010   [64]
      S                    0.08206




     volume selalu konstan. Dengan kata lain, apabila tekanan gas bertambah, maka
     volume gas berkurang atau sebaliknya jika tekanan gas berkurang maka volume gas
     bertambah, sehingga hasil kali antara tekanan dan volume selalu konstan.
            Grafik yang menyatakan hubungan antara volume dan tekanan tampak
     seperti pada gambar 3 di bawah.




                          Gambar 3. Grafik hubungan antara tekanan dan
                                volume gas pada temperatur konstan
     Catatan :
     + Kok garis P vs V melengkung ya?...
     - Owh itu, jgn dipikiran sekarang ya.., besok-besok aja, kalo udah butuh!!


     2. Hubungan antara Suhu dan Volume Gas (Hukum Charles)
            Seratus tahun setelah Obet menemukan hubungan antara volume dan
     tekanan, seorang ilmuwan berkebangsaan Prancis yang bernama Jacques Charles
     (1746-1823) menyelidiki hubungan antara suhu dan volume gas. Berdasarkan hasil
     percobaannya, Cale menemukan bahwa apabila tekanan gas selalu konstan, maka
     ketika suhu gas bertambah, volume gas pun ikut2an bertambah. Sebaliknya ketika
     suhu gas berkurang, volume gas pun ikut2an berkurang.


                 p                              p                                   p

                         temperatur dikurangi            temperatur ditambah

                          volume berkurang                   volume bertambah
                                                                                                          uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                          fakultas sains dan teknologi




                                Gambar 4. Hubungan antara suhu dan
                                  volume gas pada tekanan konstan


            Hubungan antara suhu dan volume gas dinyatakan melalui grafik pada
     gambar 5 di bawah ini.




                                                                      >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H    ∂U                                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT                              ∆S = 0        ∫   ñq
                                                                            T              Pendidikan Fisika - 2010              [65]
       S                      0.08206




                        V                                                   V




                                                               T (0C)                                                        T (K)
           0                                              0
     -273 C    -100     0
                       0 C      0         0
                             100 C 200 C 300 C 400 C 0
                                                                            0K    100 K   200    300     400 K    500
                                                                                           K      K                K

                               Gambar 5. Grafik hubungan antara suhu dan
                                        volume gas pada tekanan konstan


               Apabila garis pada grafik digambarkan sampai suhu yang lebih rendah maka
                                                                            o
      garis akan memotong sumbu di sekitar -273,15                              C. Berdasarkan banyak percobaan
      yang pernah dilakukan, ditemukan bahwa walaupun besarnya perubahan volume
      setiap gas berbeda-beda, tetapi ketika garis pada grafik V-T digambarkan sampai
                                                                                                                        o
      suhu yang lebih rendah maka garis selalu memotong sumbu di sekitar -273,15                                            C.
      Jadi semua gas bernasib sama… Kita bisa mengatakan bahwa seandainya gas
                                              o
      didinginkan sampai -273,15                  C maka volume gas = 0. Apabila gas didinginkan lagi
      hingga suhunya berada di bawah -273,15 oC maka volume gas akan bernilai negatif.
      Aneh khan kalau volume sampai bernilai negatif…. volume gas = 0 saja diriku sudah
      sulit membayangkannya apalagi volume gas bernilai negatif. Tentu saja tidak
                                                                                                o
      mungkin… Cukup logis kalau kita mengatakan bahwa -273,15                                      C merupakan suhu
                                                                                                                        o
      terendah yang bisa dicapai. Karena garis memotong sumbu di sekitar -273,15                                            C
      maka sesuai dengan kesepakatan bersama, di tetapkan bahwa suhu terendah yang
      bisa dicapai adalah -273,15 oC.
               Suhu -273,15 oC dikenal dengan julukan suhu nol mutlak dan dijadikan acuan
      skala mutlak alias skala Kelvin. Kelvin adalah nama fisikawan Inggris, Lord Kelvin
      (1824-1907). Pada skala ini, suhu dinyatakan dalam Kelvin (K), bukan derajat Kelvin
      (OK). Jarak antara derajat sama seperti pada skala celcius. 0 K = -273,15 oC dan
                                                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




      273,15 K = 0 oC. Suhu dalam skala Celcius dapat diubah menjadi skala Kelvin dengan
      menambahkan 273,15, suhu dalam skala Kelvin bisa diubah menjadi skala Celcius
      dengan mengurangi 273,15.
               Secara matematis hubungan antara volume dan suhu pada P konstan adalah
      sebagai berikut:




                                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                       ∆S = 0       ∫   ñq
                                                               T          Pendidikan Fisika - 2010   [66]
      S                    0.08206




          V ∝T
          V
            =k
          T
          V                                  V             V
            = konstan
          T
                                                 1
                                                       =            2

          V1 V2                              T   1         T        2
            =
          T1 T2

            Arti dari persamaan di atas adalah : pada tekanan (P) konstan, apabila suhu
     mutlak (T) gas berubah maka volume (V) gas juga berubah sehingga hasil
     perbandingan antara suhu mutlak dan volume selalu konstan. Dengan kata lain, jika
     suhu mutlak gas bertambah, maka volume gas juga bertambah atau sebaliknya jika
     suhu mutlak gas berkurang maka volume gas juga berkurang, sehingga hasil
     perbandingan antara suhu dan volume selalu konstan.
     Catatan :
     Yang dimaksudkan dengan suhu mutlak gas adalah suhu gas yang dinyatakan dalam
     skala Kelvin. Apabila suhu masih dalam skala Celcius, maka ubah terlebih dahulu ke
     dalam skala Kelvin.


     3. Hubungan antara Tekanan gas dan Suhu gas (Hukum Gay-Lussac)
            Setelah Obet dan Cale mengabadikan namanya dalam ilmu fisika, Joseph
     Gay-Lussac (1778-1850) pun tidak mau ketinggalan. Berdasarkan percobaan yang
     dilakukannya, Jose menemukan bahwa apabila volume gas dijaga agar selalu
     konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, suhu mutlak gas pun ikut2an
     bertambah. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, suhu mutlak
     gas pun ikut2an berkurang. Istilah kerennya, pada volume konstan, tekanan gas
     berbanding lurus dengan suhu mutlak gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan
     Hukum Gay-Lussac.


           p                                 p                                         p

                    temperatur dikurangi                   temperatur ditambah
                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




                      tekanan berkurang                        tekanan bertambah


                                Gambar 6. Hubungan antara suhu dan
                                  tekanan gas pada volume konstan


            Secara matematis hubungan antara tekanan dan suhu pada volume konstan
     dapat ditulis sebagai berikut :


                                                                        >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                     MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                 ∆S = 0       ∫   ñq
                                                           T               Pendidikan Fisika - 2010   [67]
      S                 0.08206




           P ∝T
           P
             =k
           T                                        P1               P2
           P                                                    =
             = konstan                             T 1              T 2
           T
           P1 P2
             =
           T1 T2
           Arti dari persamaan di atas adalah : pada volume (V) konstan, apabila
     tekanan (P) gas berubah maka suhu mutlak (T) gas juga berubah sehingga hasil
     perbandingan antara tekanan dan suhu mutlak selalu konstan. Dengan kata lain, jika
     tekanan gas bertambah, maka suhu mutlak gas juga bertambah atau sebaliknya jika
     tekanan gas berkurang maka suhu mutlak gas juga berkurang, sehingga hasil
     perbandingan antara tekanan dan suhu selalu konstan.
           Perlu diketahui bahwa hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac
     memberikan hasil yang akurat apabila tekanan dan massa jenis gas tidak terlalu
     besar. Di samping itu, ketiga hukum tersebut juga hanya berlaku untuk gas yang
     suhunya tidak mendekati titik didih. Berdasarkan kenyataan ini, bisa disimpulkan
     bahwa hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac tidak bisa diterapkan
     untuk semua kondisi gas.


     4. Hubungan antara Jumlah Partikel Gas dan Volume Gas (hukum Avogadro)
           Sejauh ini kita baru meninjau hubungan antara suhu, volume, dan tekanan
     gas. Massa gas atau jumlah partikel gas belum kita bahas. Setiap zat alias materi,
     termasuk zat gas terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul yang disebut
     partikel. Ketika meniup balon, semakin banyak udara yang dimasukkan, semakin
     kembung balon tersebut. Dengan kata lain, semakin banyak partikel gas yang
     dimasukkan, semakin besar volume balon. Kita bisa mengatakan bahwa pada suhu
     dan tekanan yang tetap jumlah partikel (n) sebanding alias berbanding lurus dengan
     volume gas (V). Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Avogadro.
                                                                                                             uin sunan kalijaga yogyakarta




               p                                   p                                              p
                                                                                                             fakultas sains dan teknologi




                        gas dikurangi                           gas ditambah
                             volume                                   volume
                            berkurang                               bertambah


                       Gambar 7. Hubungan antara jumlah partikel dan
                         volume gas pada tekanan dan suhu konstan


                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                 MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                       ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T          Pendidikan Fisika - 2010   [68]
      S                  0.08206




            Secara matematis hubungan antara antara jumlah partikel dan volume gas
     dapat ditulis seperti ini :
                                     V ∝n
                                     V
                                       =k
                                     n                            V               V
                                                                        1
                                                                             =        2
                                     V                            n               n
                                       = konstan                        1             2
                                     n
                                     V1 V2
                                       =
                                     n1 n2
     Avogadro telah menghitung bahwa pada tekanan 1 bar dan suhu 273,15 K (keadaan
                standar/STP), volume yang ditempati tiap gas adalah 22,4 liter.


     5. Hubungan antara suhu, volume, tekanan, dan jumlah partikel gas
            Hukum Boyle, hukum Charles, hukum Gay-Lussac, dan hukum Avogadro baru
     menurunkan hubungan antara suhu, volume, tekanan, dan jumlah partikel gas secara
     terpisah. Bagaimanapun keempat besaran ini memiliki keterkaitan erat dan saling
     mempengaruhi. Karenanya, dengan berpedoman pada keempat hukum gas di atas,
     kita bisa menurunkan hubungan yang lebih umum antara suhu, volume, tekanan, dan
     jumlah partikel gas.
            Kita tuliskan kembali keempat persamaan di atas, agar dirimu bisa lebih
     nyambung :
                                          1
            Hukum Boyle            :V ∝       (pada n dan T konstan)
                                          p
            Hukum Charles          : V ∝T (pada n dan P konstan)
            Hukum Gay-Lussac       : P ∝T (pada n dan V konstan)
            Hukum Avogadra         : V ∝ n (pada P dan T konstan)
            Jika keempat persamaan tersebut digabungkan akan diperoleh hubungan
     keempat besaran tersebut:
           nT
     V ∝
            P
     V = kons tanta x
                        nT
                           =R
                              nT                   PV = nRT
                         P     P
     PV = nRT
                                                                                                         uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                         fakultas sains dan teknologi




     Persamaan di atas disebut persamaan gas ideal, karena gas dianggap berperilaku
     sempurna saat pengukuran.
            Jika kita melakukan pengukuran terhadap 1 mol gas pada keadaan standar 1
     bar dan 273 K, akan diperoleh nilai R sebagai berikut:




                                                                   >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                      ∆S = 0    ∫   ñq
                                                            T        Pendidikan Fisika - 2010   [69]
      S                     0.08206




     R = 8,315 J mol-1 K-1
       = 0,0821 L atm mol-1 K-1
       = 1,99 kal mol-1 K-1
       (ket: J = Joule, K = Kelvin, L = liter, atm = atmosfir, kal = kalori)


     6. Hukum Dalton
              Persamaan gas ideal tidak hanya berlaku pada sampel yang terdiri dari satu
     jenis gas saja, tetapi juga dapat digunakan untuk campuran gas. Bila beberapa gas
     yang tidak saling bereaksi bereaksi dicampur dalam satu wadah, masing-masing gas
     akan melakukan sebagian tekanan. Tekanan yang diberikan setiap gas disebut
     tekanan parsial. Besarnya tekanan parsial gas akan sama dengan tekanan gas itu
     bila berada sendirian dalam wadah. Secara sederhana ini bisa dirumuskan bahwa
     tekanan total suatu campuran gas adalaah jumlah tekanan parsial semua
     komponennya. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Dalton.




                                                            gas
                                  +
                                                       dicampur




                  PA                         PB                    Ptotal =PA + PB

                       Gambar 8. Tekanan total sistem adalah kontribusi
                              tekanan masing-masing komponen
     Secara matematis, hukum Dalton dapat dituliskan sebagai berikut:


                           Ptotal = PA + PB + PC …

     dimana Ptotal adalah tekanan total gas, PA, PB, dan PC adalah tekanan parsial masing-
     masing komponen gas.
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




              Tekanan parsial masing-masing gas dapat dihubungkan dengan tekanan total
     sistem menggunakan fraksi molnya. Misal untuk sistem yang terdiri dari gas A dan
     gas B.
              PA = nA RT
              PB = nB RT      +
     (PA + PB ) = (nA + nB )RT
              V
          P V = ntotal RT
           total




                                                                    >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT               ∆S = 0      ∫   ñq
                                                           T          Pendidikan Fisika - 2010   [70]
      S                        0.08206




     Maka besarnya tekanan parsial gas A (PA) dan B (PB) berdasarkan fraksi molnya:
       PAV        nA RT
                =
     PtotalV     ntotal RT
         PA       n
                                                PA = XAPtotal
                = A
       Ptotal    ntotal
         PA
                = XA                                PB = XB P
       Ptotal                                                total
           PA   = X A Ptotal




     1. Pada tekanan 101 kPa, suhu sejumlah gas oksigen = 20 oC dan volumenya = 20
     liter. Berapakah volume gas oksigen jika suhunya dinaikan menjadi 40 oC ?
     Penyelesaian:
     T1 = 20 oC + 273 = 293 K
     T2 = 40 oC + 273 = 313 K
     V1 = 20 L
     V2 = ?




     2. Pada tekanan atmosfir (101 kPa), suhu gas karbon dioksida = 20 oC dan
     volumenya = 2 liter. Apabila tekanan diubah menjadi 201 kPa dan suhu dinaikkan
     menjadi 40 oC, hitung volume akhir gas karbon dioksida tersebut…
     Penyelesaian:
     P1 = 101 kPa
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




     P2 = 201 kPa
     T1 = 20 oC + 273 K = 293 K
     T2 = 40 oC + 273 K = 313 K
     V1 = 2 liter
     V2 = ?
     Tumbangkan soalnya :




                                                                     >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                     ∆S = 0    ∫   ñq
                                                         T      Pendidikan Fisika - 2010   [71]
      S                 0.08206




     Volume akhir gas karbon dioksida = 1,06 liter

     3. Tentukan volume 2 mol gas pada STP (anggap saja gas ini adalah gas ideal)
     Penyelesaian:




     Volume 2 mol gas pada STP (temperatur dan tekanan stadard) adalah 44,8 liter.
     Berapa volume 1 mol gas pada STP ? itung sendiri ya!!….
                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




     4. Volume gas oksigen pada STP = 20 m3. Berapa massa gas oksigen ?
     Penyelesaian:
     Volume 1 mol gas pada STP = 22,4 liter = 22,4 dm3 = 22,4 x 10-3 m3 (22,4 x 10-3
     m3/mol)
     Volume gas oksigen pada STP = 20 m3




                                                              >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T        Pendidikan Fisika - 2010   [72]
      S                 0.08206




     Massa molekul oksigen = 32 gram/mol (massa 1 mol oksigen = 32 gram). Dengan
     demikian, massa gas oksigen adalah :




     Guampang sekali khan ? hehe…. Sering2 latihan ya.., biar mahir!!




                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                    ∆S = 0     ∫   ñq
                                                         T            Pendidikan Fisika - 2010   [73]
      S                0.08206




                                          TEORI TUMBUKAN DAN
                                 13       ENERGI AKTIVASI REAKSI




      S    etelah memahami materi dan wujudnya, sekarang kita akan belajar tentang
           bagaimana materi tersebut dapat berubah secara kimia. Tapi, modul ini hanya
     akan membahasnya secara makro saja, adapun secara mikro, biarkan mahasiswa
     kimia saja yang mempelajarinya.

     A. Teori Tumbukan
            Salah satu teori yang menjelaskan proses terjadinya reaksi kimia adalah
     teori tumbukan. Menurut teori tumbukan, reaksi kimia terjadi karena adanya
     partikel-partikel yang saling bertumbukan. Tetapi, tidak semua tumbukan akan
     menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi kimia
     hanyalah tumbukan yang efektif.
            Agar terjadi tumbukan yang efektif diperlukan syarat, yaitu orientasi
     tumbukan molekul harus tepat. Orientasi merupakan arah atau posisi antarmolekul
     yang bertumbukan. Untuk molekul berbentuk bulat orientasi tidak begitu penting,
     karena semua posisi akan mengakibatkan tumbukan dengan orientasi sesuai. Tetapi,
     untuk molekul yang berbentuk dua bola terpilin orientasi sangatlah penting.


                                               menghasilkan


                     Gambar 1. Tumbukan antar molekul yang berbentuk bulat

     Tetapi, untuk molekul yang berbentuk dua atau lebih bola terpilin orientasi
     molekulnya sangat penting.


                                                              bukan tumbukan efektif




                                                   menghasilkan
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




                         Gambar 2. Tumbukan antar molekul yang berpilin

     Misal tumbukan antara gas hidrogen dengan gas oksigen, seperti reaksi berikut:
     2H2 (g) + O2 (g)    H2O(l) + H2O(l)




                                                                     >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                       T           Pendidikan Fisika - 2010   [74]
      S                0.08206




                Gambar 3. Tumbukan yang sesuai menghasilkan 2 molekul air

     B. Energi Aktivasi
            Selain orientasi, agar dapat terjadi reaksi kimia, maka energi tumbukan
     harus melewati energi penghalang yang dikenal dengan energi aktivasi. Energi
     aktivasi (Ea) merupakan energi minimal agar terjadi suatu reaksi. Semua proses
     reaksi kimia harus melalui tahap ini, jika energi aktivasi tidak terlampaui, maka
     reaksi kimia tidak akan terjadi. Energi aktivasi merupakan syarat minimal
     terjadinya suatu reaksi dan dapat digambarkan sebagai berikut.


                                                            energi aktivasi (Ea)

                       reaktan


                                                                  produk

                             Gambar 4. Diagram energi aktivasi

           Diagram di atas memperlihatkan bahwa reaktan dapat menjadi produk jika
     mampu melewati energi sebesar Ea, yang disebut energi aktivasi. Jika Ea tidak
     terlampaui, maka tidak akan dihasilkan suatu produk. Diagram tersebut juga
     memperlihatkan apakah suatu reaksi bersifat eksoterm (mengeluarkan panas) atau
     endoterm (menyerap panas). Reaksi bersifat eksoterm jika energi potensial dari
     reaktan lebih tinggi daripada energi potensial produk. Sebaliknya reaksi bersifat
     endoterm jika energi potensial reaktan lebih rendah daripada energi produk.

               a                                   b
                                                                                                     uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                     fakultas sains dan teknologi




                    Gambar 5. reaksi eksoterm (a), reaksi endoterm (b)



                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
               pV=nRT                        ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T        Pendidikan Fisika - 2010    [75]
      S                0.08206




            Energi aktivasi dibutuhkan karena sesaat setelah tumbukan antar reaktan
     terbentuk senyawa transisi atau kompleks teraktivasi terlebih dahulu. Senyawa
     transisi hanya bertahan dalam waktu yang sangat singkat karena memiliki energi
     yang sangat tidak stabil. Sesaat setelah itu, senyawa ini akan berubah menjadi
     produk. Sebagai contoh lihat gambar 6 berikut:




                                 Gambar 6. Pembentukan senyawa transisi




                                                                Rehat---------------

           Makanya jangan sering berduaan, ehh.., maksudnya jangan pernah berduaan,
          cewek ama cowok!! Takutnya, kalo udah tumbukan mata, lama-lama... pegangan
               tangan, habis itu... energinya gak stabil lagi!! Wah..., gawat deh jadinya...
           Percaya deh..., ini tuh udah hukum alam, tw!!... Apalagi ada setan yang seneng
                                 bisikin godaan-godaan pemikat, ihh tambah ngeri deh...!!!
                                   Ingat ya.., kalo ce-co berduaan yang ketiga tuh setan!!

                                             Hehe..., nyambung gak sih.., ceramah di sini??
                                                                                                      uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                      fakultas sains dan teknologi




                                                                 >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                            MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T       Pendidikan Fisika - 2010       [76]
      S                  0.08206




                                               LAJU REAKSI DAN
                                     14        PERHITUNGANNYA




           etelah saling bertumbukan, reaktan akan mulai bereaksi membentuk produk.
      S    Tapi berapa waktu yang dibutuhkan untuk membentuk produk belum bisa
     ditentukan, kecuali dengan memahami kinetikanya. Nah…, kalo bagituww, berarti
     kita harus belajar tentang kinetika, yaitu ilmu kimia yang belajar tentang
     mekanisme dan laju reaksi.


     A. Laju Reaksi
              Secara fisika, definisi dari kecepatan atau laju adalah jarak yang ditempuh
     benda pada waktu tertentu. Laju disimbolkan dengan v dan dapat dituliskan
     rumusnya sebagai berikut:
                                    Perubahan posisi x 2 − x 1 ∆x S
                     Laju gerak =                   =         =    =   =v
                                    Perubahan waktu t 2 − t1    ∆t   t
     dimana v adalah laju (meter detik-1), s adalah jarak (meter), dan t adalah waktu
     (detik).
              Sama dengan hal tersebut, dalam kimia juga dikenal istilah laju reaksi.
     Masih ingat dengan persamaan reaksi yang pernah kita pelajari? Persamaan reaksi
     terdiri atas reaktan dan produk. Reaksi berjalan mulai dari reaktan menuju produk.
     Reaktan terletak di sebelah kiri anak panah, sedangkan produk terletak di sebelah
     kanan.
              Dalam hal ini jika diandaikan reaksi berjalan terus, maka secara logika
     konsentrasi reaktan akan semakin berkurang, sedangkan konsentrasi produk akan
     semakin bertambah. Karena dalam reaksi tidak ada jarak yang harus ditempuh,
     maka konsentrasi reaktan berkurang setiap saat atau konsentrasi produk
     bertambah setiap saat. Hal ini dapat dianalogikan sebagai jarak yang ditempuh.
     Dengan analogi tersebut, maka laju reaksi dapat didefinisikan sebagai “laju
     berkurangnya konsentrasi reaktan tiap satuan waktu”. Atau jika ditinjau dari
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta




     produk, laju reaksi dapat didefinisikan sebagai “laju bertambahnya konsentrasi
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




     produk tiap satuan waktu”.
              Analoginya dapat dilihat pada gambar 1 dan 2 untuk reaksi A           B. Seiring
     dengan bertambahnya waktu, molekul A (yang berwarna hitam) akan berkurang
     sebagai reaktan, sementara molekul B (yang berwarna merah) akan bertambah
     sebagai produk.




                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                               MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0        ∫   ñq
                                                               T     Pendidikan Fisika - 2010   [77]
      S                 0.08206




                                                waktu
                  Gambar 1. Perubahan konsentrasi reaktan A dan produk B




               Gambar 2. Kurva perubahan konsentrasi reaktan A dan produk B


     Secara matematika laju reaksi A       B dapat dituliskan sebagai berikut:
            berkurangnya konsentrasi reaktan    ∆[reaktan ]
     r =−                                    =−
                 waktu yang dibutuhkan              ∆t
     atau
            bertambahnya konsentrasi produk    ∆[produk ]
     r =+                                   =+
                 waktu yang dibutuhkan            ∆t
     dimana r adalah laju reaksi (molar per satuan waktu). Simbolnya sengaja dibedakan,
     biar beda aja, gak ada maksud lain kok…


     Jika reaksinya lebih kompleks, misalnya persamaan reaksi:
                                           aA         bB
                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta




     maka koefisien reaksi harus diperhitungkan dalam persamaan lajunya. Persamaan
                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




     laju reaksi untuk reaksi di atas adalah:



                                         1 ∆[A ]    1 ∆[B ]
                                  r =−           =+
                                         a ∆t       b ∆t



                                                                    >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                          MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                 ∆S = 0   ∫   ñq
                                                        T       Pendidikan Fisika - 2010   [78]
      S                      0.08206




     Diketahui persamaan reaksi
     A + 3B       2C + 2D
     Molaritas B mula-mula 0,9986 M dan dalam waktu 13,2 menit molaritas B berubah
     menjadi 0,9746 M. Berapa laju reaksi rata-rata selama waktu tersebut dalam M
     per detik?
     Penyelesaian:
     Berdasarkan reaksi di atas, persamaan laju reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
          ∆A     1 ∆B      1 ∆C     1 ∆D
     r =−    =−       =−         =−
          ∆t     3 ∆t     2 ∆t      2 ∆t
     Molaritas B berubah selama reaksi berlangsung 13,2 menit dapat dihitung sebagai
     berikut.
     ∆[B]      = 0,9746 M – 0,9986 M
               = –0,0240 M
     ∆t        = 13,2 menit
     Dengan demikian didapatkan laju reaksi pengurangan B adalah:
          1 ∆B
     r =−
          3 ∆t
          1 − 0,0240 (M)
       =−
          3 13,2 (menit )
          1 − 0,0240 (M)
       =−
          3 792 (det ik )
          = 1,01.10 −5 M detik -1
     Simple banget ya..


     B. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
            Reaksi kimia dapat dipercepat atau diperlambat dengan cara memberi
     perlakuan tertentu. Perlakuan tersebut berkaitan dengan ukuran partikel reaktan,
     suhu, pengadukan, tekanan gas, molaritas, katalisator, inhibitor, dan sebagainya.

     1. Ukuran partikel
             Jika ukuran partikel semakin kecil, maka reaksi akan berjalan semakin cepat
                                                                                                  uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                  fakultas sains dan teknologi




     akibat bertambahnya permukaan materi tersebut. Jika kalian mempunyai benda
     berbentuk kubus dengan ukuran rusuk panjang, lebar, dan tinggi sama, yaitu 1 cm.
     Berapa luas permukaan kubus tersebut?
             Secara matematika dapat dihitung bahwa luas permukaan kubus sebesar 6
     kali luas sisinya. Karena kubus mempunyai 6 sisi yang sama, maka jumlah luas
     permukaannya adalah 6 × 1 cm × 1 cm = 6 cm2. Sekarang jika kubus tersebut
     dipotong sehingga menjadi 8 buah kubus yang sama besar, maka keempat kubus



                                                               >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                     MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                               T           Pendidikan Fisika - 2010   [79]
      S                         0.08206




     akan mempunyai panjang,lebar, dan tinggi masing-masing 0,5 cm. Luas permukaan
     untuksebuah kubus menjadi 6 × 0,5 cm × 0,5 cm = 1,5 cm2. Jumlah luaspermukaan
     kubus menjadi 8 × 1,5 cm2 = 12 cm2. Jadi, dengan memperkecil ukuran kubus, maka
     luas permukaan total menjadisemakin banyak.




                           Gambar 3. Luas permuakaan partikel kecil lebih besar

            Jika ukuran partikel suatu benda semakin kecil, maka akan semakin banyak
     jumlah total permukaan benda tersebut. Oleh karena itu, luas permukaan semakin
     banyak maka kemungkinan terjadinya tumbukan antarpermukaan partikel akan
     semakin sering. Hal ini dapat mempercepat terjadinya reaksi.

     2. Suhu
            Kenaikkan suhu mempercepat reaksi karena dengan kenaikkan suhu gerakan
     partikel semakin cepat. Energi kinetik partikel-partikel semakin bertambah
     sehingga makin banyak terjadi tumbukan yang efektif. Dengan demikian, makin
     banyak partikel-partikel yang bereaksi.




                                    Gambar 4. Gerakan partikel-partikel
                                   dalam reaksi kimia pada suhu T1 dan T2

          Beberapa hasil eksprimen menunjukkan bahwa kenaikan suhu 100C, akan
     menambah laju reaksi 2 kali lipat. Lumayan ya...

                                                                    Rehat lagi, ---------------
                                                                                                             uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                             fakultas sains dan teknologi




            Btw, membahas tentang pengaruh suhu ini, aku jadi teringat hadits
     Rasulullah, ketika para sahabatnya mengatakan: “Wahai Rasulullah, ini saja sudah
     sangat panas!!”. Waktu itu mereka sedang membahas tentang api neraka. Kemudian
     Rasulullah bersabda: “Api jahannam 69 kali lebih panas dari ini”.11
            Wow..., api yang di dunia saja bisa menghaguskan tubuh manusia hingga

     11
          HR. al-Bukhari 3265



                                                                          >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                             MODUL KIMIA DASAR
                 pV=nRT                      ∆S = 0   ∫   ñq
                                                          T        Pendidikan Fisika - 2010    [80]
      S                  0.08206




     benar-benar gosong abu!! Jika ditambah 10 kali lipat, tubuh kita bisa gosong 2
     kalinya. Kalo ditambah lagi 10, tubuh kita gosong 4 kalinya. Kalo hingga 70 kali lipat,
     tubuh kita gosong 128 kali. Gosong kayak gimana lagi itu ya??...

     3. Konsentrasi
            Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi tentu mengandung molekul-molekul
     yang lebih rapat dibandingkan dengan konsentrasi larutan rendah. Larutan dengan
     konsentrasi tinggi merupakan larutan pekat dan larutan dengan konsentrasi rendah
     merupakan larutan encer. Pada larutan pekat, letak molekulnya rapat sehingga
     sering terjadi tumbukan dibandingkan dengan larutan encer. Itulah sebabnya, jika
     konsentrasi larutan yang direaksikan semakin besar, maka laju reaksinya juga
     semakin besar.




                              Gambar 5. Partikel reaktan dalam
                        (a) konsentrasi rendah, (b) konsentrasi tinggi



     4. Katalis
             Katalisator merupakan zat yang mampu mempengaruhi laju reaksi. Dalam
     kerjanya katalisator akan ikut bereaksi dengan zat-zat reaktan, tetapi diakhir
     proses reaksi katalisator tersebut akan memisah kembali. Katalis ada dua macam,
     yaitu katalis yang bersifat positif dan katalis negatif. Katalis bersifat positif
     dapat mempercepat laju reaksi. Katalis bersifat negatif merupakan katalisator
     yang memperlambat laju reaksi, katalisator ini dinamakan inhibitor.
             Adanya katalis positif dalam reaksi kimia mengakibatkan energi aktivasi
     reaksi semakin kecil. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya reaksi semakin
     besar. Bayangkan jika kalian ingin menuju suatu tempat yang dihalangi sebuah
     gunung. Jalan yang satu harus mendaki gunung, sedangkan jalan yang lain melewati
     terowongan yang menembus gunung, mana yang lebih cepat? Jalan yang harus
     mendaki gunung digambarkan sebagai jalan tanpa katalis, sedangkan jalan melalui
     terowongan adalah jalan dengan katalis. Dalam hal ini terowongan merupakan suatu
                                                                                                      uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                      fakultas sains dan teknologi




     katalis.




                                                                  >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                        MODUL KIMIA DASAR
               pV=nRT                    ∆S = 0   ∫   ñq
                                                      T       Pendidikan Fisika - 2010   [81]
      S               0.08206




               Gambar 6. Diagram energi aktivasi dengan atau tanpa katalis

           Apa yang dapat disimpulkan dari gambar di atas. Pada gambar terlihat
     bahwa pada:

        Jalur I
     A+B     AB   C
     Jalur ini merupakan jalur reaksi yang berjalan tanpa katalisator sehingga
     memerlukan energi aktivasi yang tinggi. Akibatnya reaksi berjalan lambat.

        Jalur II
     A+B      XAB     C
     Jalur ini dengan katalisator, yaitu X. Adanya katalisator mengakibatkan energi
     aktivasi rendah, sehingga reaksi berjalan cepat.

            Contohnya adalah reaksi penguraian H2O2. Larutan hidrogen peroksida
     (H2O2) dapat terurai menurut persamaan reaksi berikut:
     2H2O2(aq)    2H2O(l) + O2(g)
     Pada suhu kamar, reaksi penguraian berjalan lambat. Akan tetapi, jika ditambah
     mangan(IV) oksida, reaksi dapat berjalan lebih cepat.

     C. Konstanta Laju Reaksi
           Sebelumnya telah dijelaskan bahwa pada suhu tertentu konsentrasi reaktan
     berbanding lurus dengan laju reaksi, semakin banyak zat yang bereaksi, maka
     semakin cepat reaksi tersebut berlangsung. Perhatikan tabel berikut yang
                                                                                                uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                fakultas sains dan teknologi




     menggambarkan laju reaksi penguraian Br2.




                                                            >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                           MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                  ∆S = 0   ∫   ñq
                                                         T       Pendidikan Fisika - 2010   [82]
      S                   0.08206




     Tabel di atas memperlihatkan seiring dengan berkurangnya konsentrasi Br2, maka
     laju reaksinya juga akan berkurang. Jika digambarkan dengan grafik akan diperoleh
     persamaan garis lurus.




                     Gambar 7. Laju reaksi dan konsentrasi berbanding lurus

            Berdasarkan grafik tersebut kita bisa menuliskan hubungan antara laju dan
     konsentasi analog dengan persamaan garis lurus y = mx, dimana y adalah laju reaksi,
     x adalah konsentrasi dan m adalah sebuah konstanta. Kita peroleh:

     r = k [Br2 ]
     Jika reaksinya lebih kompleks lagi, misal:
     A+B     C
                                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta




     Kita tuliskan persamaan lajunya:
                                                                                                   fakultas sains dan teknologi




     r = k [A ] [B ]
     Harga k bergantung pada jenis reaksi dan suhu. Setiap jenis reaksi mempunyai
     harga k tertentu. Jika reaksi berlangsung cepat, maka harga k besar. Begitu pula
     sebaliknya. Jika reaksi berlangsung lambat, maka harga k kecil.

     D. Orde reaksi
           Pengaruh konsentasi terhadap laju reaksi tergantung pada jenis reaksinya.


                                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                MODUL KIMIA DASAR
                pV=nRT                         ∆S = 0   ∫   ñq
                                                            T         Pendidikan Fisika - 2010   [83]
      S                 0.08206




     Ada jenis reaksi yang ketika konsentrasi reaktannya ditambah 2 kali lipat maka
     lajunya akan bertambah 2 kali lipat juga. Ada pula reaksi yang ketika konsentrasi
     reaktannya ditambah 2 kali lipat maka lajunya akan bertambah 4 kali lipat. Bahkan
     ada jenis reaksi yang jika konsentrasinya ditambah berkali-kali lipat, ternyata
     lajunya tetap, tidak bertambah apalagi berkurang.


          r                         r                            r




                       Gambar 8. Pengaruh konsentrasi terhadap laju

            Untuk memahaminya, perhatikan ilustrasi berikut ini:
     Persamaan laju dari reaksi A   B, dapat dituliskan:
        r = k[A]
     Dari eksperimen diperoleh data sebagai berikut:




     Perhatikan tabel di atas, jika konsentrasi dinaikkan dari 0,05 ke 0,1 (2 kali lipat),
     ternyata lajunya naik dari 3.10-4 menjadi 14.10-4 (4 kali lipat).
            Untuk menggambarkan kondisi tersebut, maka dalam kinetika kimia
     diperkenalkan istilah baru, yaitu orde reaksi atau tingkat reaksi. Untuk ilustrasi di
     atas kita menuliskan persamaan lajunya menjadi:
     r = k[A]2
     dan disebut reaksi orde 2 terhadap A.

     untuk reaksi orde 1, kita tuliskan:
     r = k[A]1 = k[A]
     untuk reaksi orde nol, kita tuliskan:
     r = k[A]0 = k
                                                                                                        uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                        fakultas sains dan teknologi




             Jika reaksinya lebih kompleks, misal aA + bB             cC, maka kita tuliskan
     persamaan lajunya:
     r = k [A ]m [B ]n
     dimana m adalah orde reaksi terhadap A dan n adalah orde reaksi terhadap B.
     dengan demikian orde reaksi totalnya adalah:
                                  orde reaksi total = m + n



                                                                     >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                  pV=nRT                           ∆S = 0       ∫   ñq
                                                                    T     Pendidikan Fisika - 2010   [84]
      S                     0.08206




             Orde reaksi biasanya adalah bilangan bulat positif sederhana (1, 2, 3, atau
     lebih), tetapi ada yang berorde 0, ½ , atau bilangan negatif. Orde-orde reaksi ini
     tidak dapat dituliskan dari persamaan reaksinya, melainkan harus dari data
     eksperimen.
             Pada reaksi A + B    C, orde reaksi terhadap A dapat ditentukan dengan
     cara melakukan eksperimen. Molaritas A dibuat tetap, sedangkan molaritas B
     diubah-ubah, kemudian waktu atau laju reaksi diukur dengan cara tertentu.
     Demikian pula sebaliknya, untuk menentukan laju reaksi terhadap B, maka molaritas
     B dibuat tetap molaritas A diubah-ubah.




     Pada reaksi : 2A + B           C diperoleh data :
         No      [A] (M)                [B] (M)      r (M s-1)
          1       0,2            0,2          0,02
          2       0,2            0,4          0,04
          3       0,4            0,4           0,16
     Tentukan orde reaksi total dan persamaan laju reaksinya!

     Penyelesaian:
     Misalnya orde reaksi terhadap A = m; dan orde reaksi terhadap B = n, maka
     persamaan lajunya adalah:
                                            r = k [A ]m [B ]n

          Orde reaksi terhadap A ditentukan dengan membandingkan data [B] yang sama,
          yaitu data ke-2 dan 3.
            r 3 k [A ]m [B ]n
                =
            r 2 k [A ]m [B ]n
          0,16 k [0,4] [0,4]
                        m       n
              =
          0,04 k [0,2]m [0,4 ]n
             4 = 2m
             m =2

          Orde reaksi terhadap B ditentukan dengan membandingkan data [A] yang sama,
          yaitu data ke-1 dan 2.
                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta




            r 2 k [A ]m [B ]n
                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




                =
             r 1 k [A ]m [B ]n
          0,04 k [0,2]m [0,4 ]
                                n
              =
          0,02 k [0,2]m [0,2]n
             2 = 2n
             n =1
     Jadi, orde reaksi terhadap A (m) = 2 dan orde reaksi terhadap B (n) = 1.



                                                                         >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                     MODUL KIMIA DASAR
                      pV=nRT                    ∆S = 0    ∫   ñq
                                                              T            Pendidikan Fisika - 2010   [85]
      S                              0.08206




          Orde reaksi total = m + n = 2 + 1 = 3.
          Persamaan laju reaksinya :
          r = k .[A ]2 .[B ]1
             = k .[A ]2 .[B ]

          Untuk menghitung nilai k, dapat diambil dari salah 1 data yang ada (misa data
          ke-1).
          r = k .[A ]2 .[B ]
                  r
          k =
              [A ]2 .[B ]
                  0,02 M / s
            =
              ([0,2]M )2 .[0,2]M
                  0,02 M / s
            =
              [0,04]M 2 .[0,2]M
              0,02M / s
            =
               0,008M 3
             = 2,5 M -2 s -1
          Jadi persamaan laju reaksinya : r = 2,5.[A ]2 .[B ]
     Gampang ya!!

     E. Gabungan Rumus
             Setelah memahami orde reaksi, sekarang kita akan menggabungkan konsep
     orde reaksi tersebut dengan laju reaksi secara definisi dan secara matematis.
     1. Orde 0
             Jika kita memiliki reaksi A   B, maka secara definisi laju reaksinya dapat
     dituliskan:
             d [A ]
     r =−
              dt
     Jika reaksinya adalah reaksi orde 0, maka secara matematika persamaan laju
     reaksinya menjadi:
     r = k [A ]0
     r =k
     Gabungan 2 persamaan tersebut adalah:
       d [A ]
     −        =k
        dt
     − d [A ] = kdt
                                                                                                             uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                             fakultas sains dan teknologi




     Jika diintegralkan akan diperoleh persamaan:
               t                t
             − ∫ d [A ] = k ∫ dt
               0l               0l
     − ([A ]t − [A ]0 ) = k (t − 0 )
                                                                   [A ]t   = −kt + [A ]0
          [A ]0 − [A ]t   = kt
                  [A ]t   = −kt + [A ]0




                                                                       >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                         MODUL KIMIA DASAR
                    pV=nRT                           ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                  T            Pendidikan Fisika - 2010   [86]
      S                       0.08206




     Jika persamaan di atas digambarkan dalam bentuk grafik, maka grafiknya adalah
     gambar 9.




                                           Gambar 9. Grafik orde reaksi 0
     2. Orde 1
             Jika reaksi di atas adalah reaksi orde 1, maka secara matematika
     persamaan laju reaksinya menjadi:
     r = k [A ]

     Gabungan 2 persamaan tersebut adalah:
       d [A ]
     −        = k [A ]
        dt
       d [A ]
     −        = kdt
        [A ]
     Jika diintegralkan akan diperoleh persamaan:
                    d [A ]
                 t             t
               −∫          = k ∫ dt
                 0l
                     [A ]      0l

     − (ln[A ]t − ln[A ]0 ) = k (t − 0 )                               ln[A ]t = −kt + ln[A ]0
          ln[A ]0 − ln[A ]t = kt
                   ln[A ]t = −kt + ln[A ]0

            Jika persamaan di atas digambarkan dalam bentuk grafik, maka grafiknya
     adalah gambar 10.
                                                                                                                 uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                 fakultas sains dan teknologi




                                        Gambar 10. Grafik orde reaksi 1


                                                                             >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                               MODUL KIMIA DASAR
                       pV=nRT                              ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                        T            Pendidikan Fisika - 2010   [87]
      S                           0.08206




     3. Orde 2
             Jika reaksi di atas adalah reaksi orde 2, maka secara matematika
     persamaan laju reaksinya menjadi:
     r = k [A ]2
     Gabungan 2 persamaan tersebut adalah:
       d [A ]
     −        = k [A ]2
        dt
       d [A ]
     −        = kdt
       [A ]2
     Jika diintegralkan akan diperoleh persamaan:
                 d [A ]
                  t              t
             −∫         = k ∫ dt
              0l [A ]
                     2
                            0l

       1        1 
       [A ] − [A ]  = k (t − 0 )
     −              
           0      t                                                        1              1
                                                                                 = kt +
           1
              −
                  1
                       = kt
                                                                        [A ]t             [A ]0
          [A ]t       [A ]0
                        1                1
                              = kt +
                      [A ]t            [A ]0
     Jika persamaan di atas digambarkan dalam bentuk grafik, maka grafiknya adalah
     gambar 11.




                                               Gambar 11. Grafik reaksi orde 2

     F. Waktu paruh ( t½ )
              Waktu paruh merupakan waktu yang diperlukan agar molaritas zat sisa
                                                                                                                       uin sunan kalijaga yogyakarta




     menjadi setengah molaritas zat awal. Misal mula-mula molaritas zat A adalah a mol,
                                                                                                                       fakultas sains dan teknologi




     setelah waktu t½, maka molaritas zat A sisa sebesar ½a mol. Waktu paruh sering
     digunakan untuk perhitungan dalam reaksi peluruhan radioaktif. Selain itu dengan
     mengetahui waktu paruh laju reaksi dapat dicari dengan lebih cepat.
              Untuk reaksi orde 1, waktu paruhnya dapat ditentukan dari persamaan laju
     reaksi orde satu:
     ln[A ]t = −kt + ln[A ]0
     Saat t½, [A]t = ½[A]0, sehingga persamaan di atas menjadi:


                                                                                    >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                                    MODUL KIMIA DASAR
                           pV=nRT                                  ∆S = 0   ∫   ñq
                                                                                T         Pendidikan Fisika - 2010   [88]
      S                                     0.08206




                      [A ]0 = −kt
                     ln      1
                             2
                                                     + ln[A ]0
     ln[A ]0 − ln 2 [A ]0 − = kt
                  1
                                               1
                                               2


                     [A ]
                ln 1 0 = kt
                      [A ]0
                                               1
                                               2
                    2

                                 ln 2 = kt     1
                                               2


                           0,693 = kt          1
                                               2


                                             0,693
                                  t =
                                    1
                                    2
                                               k
     Dengan cara yang sama untuk reaksi orde 2 kita dapatkan persamaan waktu
     paruhnya:

                       1                       1
                                 = kt +
                     [A ]t                   [A ]0
                     1                          1
                                 = kt +
                     [A ]0                    [A ]0
                                        1
                 1                      2
                 2
          1            1
                 −               = kt
         [A ]0       [A ]0
                                        1
     1                                  2
     2
          2            1
                 −               = kt
         [A ]0       [A ]0
                                        1
                                        2




                       1
                                 = kt
                     [A ]0
                                        1
                                        2




     Ilustrasi waktu paruh reaksi dapat dilihat pada gambar 12 berikut:




                                                                                                                            uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                                            fakultas sains dan teknologi




                                                      Gambar 12. Ilustrasi waktu paruh

             Udah ya.., sampe disini aja kita belajarnya. Beberapa materi kayak
     asam basa, hitungan kimia, analisis volumetri, analisis grafimetri, dll gak usah
         kita bahas, soale gak ada manfaatnya bwt kalian. Biarkan materi itu,
        mahasiswa kimia saja yang pelajari, kan emang udah bidangnya mereka…
       --------------------- ujian??, gampang...!!! -----------------------



                                                                                         >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                           MODUL KIMIA DASAR
          pV=nRT              ∆S = 0   ∫   ñq
                                           T     Pendidikan Fisika - 2010   [89]
      S             0.08206




          soall 1
          soa 1




          soall 2
          soa 2




                                                                                   uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                   fakultas sains dan teknologi




                                                >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                      MODUL KIMIA DASAR
          pV=nRT         ∆S = 0   ∫   ñq
                                      T     Pendidikan Fisika - 2010   [90]
      S        0.08206




                                                                              uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                              fakultas sains dan teknologi




                                           >> SEMESTER GENAP 2009-2010
∆H   ∂U                                                                     MODUL KIMIA DASAR
                   pV=nRT                     ∆S = 0   ∫   ñq
                                                           T               Pendidikan Fisika - 2010     [91]
      S                   0.08206




                                                                -Jalan Sunyi-
                Ketika baru mendapat buku teks teori yang tebalnya sekitar 700
                            halaman, dia diminta pulang dengan sebuah pesan:

      ”Sekarang kamu harus bertapa di dalam kamar untuk mempelajari isi
         buku ini. Tidak bermaksud menyuruhmu meditasi atau komat-kamit
            baca mantra, tapi baca, tulis, dan turunkan kembali persamaan-
          persamaan yang ada dalam buku ini. Inilah jalan ilmu yang dapat
      ditempuh oleh siapa saja dan tidak mensyaratkan apa pun kecuali mau
                                                       dan melakukannya.”

        Jalan ilmu merupakan jalan terjal dan sunyi yang jauh dari gegap-
      gempita. Terjal lantaran harus melewati tahap demi tahap yang runut
      dengan sabar dan tekun. Sunyi lantaran harus dilakukan dalam ruang
                                          yang jauh dari kebisingan ramai.
                                                                -------------------------------------

      Akupun ingin melakukan hal sama untuk kalian, tapi aku tidak memiliki buku setebal
          700 halaman. Aku hanya bisa memberi kalian senyum        dengan sebuah pesan:

          ”Jika malas belajar, maka ingatlah aku, aku yakin kalian akan belajar lagi, minimal
                                     kepengen belajar lagi...” Hehe… (mode on: kepedean).


                                                                          Yogyakarta, 2 Mei 2010
                                                                                                               uin sunan kalijaga yogyakarta
                                                                                                               fakultas sains dan teknologi




                                                                         >> SEMESTER GENAP 2009-2010

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:789
posted:8/10/2012
language:
pages:97