DASAR-DASAR ILMU KIMIA: P1 PAK201 DASAR-DASAR ILMU KIMIA: Pendahuluan: Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat Oleh: Dr. Parsaoran Siahaan Uraian pokok bahasan ini memberi kompetensi: Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) hukum-hukum kimia, rumus kimia, dan persamaan reaksi kimia. Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) konsep mol, jenis-jenis konsentrasi, dan stoikiometri. Menjelaskan (C1-mengingat/C2-memahami) tabel periodik unsur berdasarkan nomor atom dan kecenderungan jenis senyawannya. mengklasifikasikan (C2-memahami) jenis-jenis reaksi. menggunakan (C3-menerapkan) konsep mol pada stoikiometri. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Pokok bahasan I: Dasar-dasar ilmu kimia dan reaksi-reaksi kimia PAK201 Pokok bahasan I: Dasar-dasar ilmu kimia dan reaksi-reaksi kimia Pendahuluan Atom, molekul dan ion . Hukum-hukum kimia . Teori atom Dalton . Rumus kimia, emperis dan molekul 3. Reaksi kimia dan konsep mol . Persamaan reaksi kimia . Konsep mol . Stoikiometri 4. Tabel periodik dan Sifat-sifat unsur . Nomor atom dan tabel periodik modern . Pembentukan senyawa ionik . Pembentukan senyawa molekular . Beberapa sifat unsur dan penamaan 5. Reaksi kimia dalam air . Reaksi antar ion, asam-basa, redoks . Elektrolit dan non elektrolit . Molaritas, normalitas, fraksi mol/berat Pokok bahasan 2: Struktur atom: periodisitas sifat kimia zat. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Pendahuluan Metode pembelajaran adalah berbasis masalah, dengan bentuk kuliah Dua masalah yang dipilih: pakan ikan dan sampah plastik yang menjadi sumber masalah. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Pendahuluan Langkah-langkah memahami konsep dan prinsip kimia dengan baik: Ilmu kimia (modern) bukan ilmu tentang zat, tetapi tentang struktur zat (atom, molekul), sifat-sifat dan perubahannya. Uraian teori harus diikuti dengan aplikasi/contoh nyata Uraian/contoh harus mengasah kemampuan dalam “menyelesaikan masalah” dan “berfikir kritis”, dan bukan hafalan. Uraian atom/molekul harus digambarkan dengan struktur geometri 3-dimensi untuk menunjukkan secara langsung perkiraan aktivitas kimianya. Uraian harus memberi informasi perkembangan ilmu dan teknologi: bagaimana lahirnya konsep baru, visualisasi, eksplorasi ide baru, dan akhirnya menginspirasi proses belajar. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

N2+H2 NH3 NH3+CO2 Urea Mg+HCl MgCl2 + H2 Pendahuluan PAK201 Pendahuluan Kasus pakan ikan dan sampah adalah 2 contoh aplikasi nyata ilmu kimia. Contoh aplikasi lain menjamin ketersediaan dan memahami sifat-sifat zat: Anorganik Organik Biorganik Bioanorganik Menyelesaikan masalah? Bagaimana menghasilkan pupuk urea, atau gas hidrogen bukan hanya stoikiometrinya. N2+H2 NH3 NH3+CO2 Urea Mg+HCl MgCl2 + H2 Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat P1 PAK201 Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat Apa itu Ilmu Kimia? Ikan, pakan ikan dan sampah plastik dapat dilihat, disentuh, dan diukur beratnya secara langsung, tetapi protein, bahkan mikroorganisme tidak dapat dilihat. Senyawa beracun H2S, NH3, dan HNO3 juga tidak dapat dilihat, disentuh dan diukur beratnya secara langsung. Zat yang dapat dilihat disebut pendekatan makroskopik, yang tidak dapat dilihat disebut pendekatan mikroskopik. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat P1 PAK201 Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat Metode Ilmiah/Saintifik Analisis zat berukuran mikroskopik seperti protein, H2S, NH3, dan HNO3 memerlukan pemikiran (imajinasi dan teknologi) bagaimana cara mengukurnya. Imajinasi dapat berupa penerapan hukum-hukum kimia bahwa H2S dapat berasal dari protein yang mengandung asam amino sistein. Kesimpulan sementara bahwa H2S berasal dari protein disebut hipotesa. Teknologi adalah berupa alat yang dapat digunakan untuk mengukur kandungan H2S. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat P1 PAK201 Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat Metode Ilmiah/Saintifik Interpretasi awal bahwa H2S berasal dari protein disebut hipotesa awal. Hipotesa yang diuji kembali dengan melakukan observasi, representasi, dan interpretasi akan menghasilkan hukum-hukum, dan kemudian menjadi teori. After a large amount of data has been collected, to summarize the information in a concise way: law. Law: is a concise verbal or mathemathical statement of a relationship between phenomena that is always the same under the same conditions. Contoh hukum Newton dan hukum Arhenius. Theory: a unifying principle that explains a body of facts and/or those laws that are based on them. Contoh teori atom. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat P1 PAK201 Ilmu Kimia, Metode Ilmiah, dan Klasifikasi Zat Klasifikasi Zat dan Perubahannya: Pakan ikan adalah campuran beberapa zat kimia, salah satunya adalah protein. Plastik juga adalah campuran beberapa zat kimia, diantaranya polimer seperti PE, dan zat warna. Protein dapat terurai menghasilkan H2S dan NH3 adalah perubahan kimia, dan protein disebut mempunyai sifat-sifat kimia. H2S dan NH3 selanjutnya dapat diubah menjadi unsur-unsurnya yaitu H2, S, dan N2. Fasa zat (gas, cair, dan padat) dibahas tersendiri. Pengukuran adalah proses sangat penting pada ilmu kimia dan memerlukan satuan, penanganan bilangan, dan dimensi. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Contoh-Contoh Matter: anything that occupies space and has mass. PAK201 Matter: anything that occupies space and has mass. Substances: a form of matter that has a definite (constant) compositions and distinct properties. Physical properties: can be measured and observed without the changing the composition or identity of a substance. chemical properties : can be measured and observed with the changing the composition or identity of a substance. Contoh-Contoh Bagaimana anda menerapkan metode saintifik untuk membuktikan kembali hukum gas ideal PV=nRT ? Analisis : Untuk menghasilkan ungkapan matematik PV=nRT maka harus dilakukan observasi perilaku gas. Pada persamaan di atas simbol yang dapat menggambarkan perilaku gas dan dapat diamati atau disebut variabel adalah P [tekanan], V [volume], dan T [temperatur]. Sedangkan n dan R adalah tetapan dan hasil perkaliannya dapat diganti menjadi C, nR=C, C adalah tetapan. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Representasi hasil observasi PAK201 Contoh-Contoh: Jawaban : Persamaan dapat ditulis sebagai berikut : Untuk memudahkan observasi maka dapat dilakukan percobaan dengan membuat salah satu variabel adalah tetap. Dari ketiga bariabel di atas yang paling mudah dibuat tetap adalah volume gas, yaitu dengan menempatkan gas pada suatu wadah yang volumenya tidak mudah berubah. Misalnya dalam wadah gelas tertutup, tidak pada wadah dari bahan yang elastis seperti plastik atau karet. Jadi yang diamati adalah perubahan tekanan bila temperatur berubah, atau sebaliknya perubahan temperatur bila tekanan berubah. Setelah dilakukan observasi, misalnya perubahan tekanan dengan perubahan temperatur maka dilakukan representasi dengan membuat tabel sebagai berikut : P e r c o b a a n Representasi hasil observasi Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Contoh-Contoh Bila harga C1 ≈ C2 ≈ C3 ≈ C4 ≈ C5 ≈ C6 maka dapat disimpulkan bahwa perilaku gas dapat digambarkan dengan suatu persamaan matematik PV=nRT. Bila percobaan yang sama diulang lagi dan memberikan hasil yang sama maka inilah yang disebut dengan hukum gas ideal. Sedangkan bila harga C1 ≠ C2 ≠ C3 ≠ C4 ≠ C5 ≠ C6 maka dapat disimpulkan bahwa perilaku gas tidak dapat digambarkan dengan suatu persamaan matematik PV=nRT. Bila percobaan yang sama diulang lagi dan memberikan hasil yang sama maka inilah yang disebut dengan hukum gas tidak ideal seperti persamaan Van der Waals di bawah ini [akan dijelaskan pada pokok bahasan-4]. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Contoh-Contoh: Klasifikasikan pernyataan berikut apakah kuantitatif atau kualitatif dan berikan alasannya. [a] Jarak matahari dari bumi kira-kira 93 juta mil, [b] Kerapatan es lebih kecil dari air, [c] Rasa mentega lebih baik dari pada margarina. Analisis : Observasi kualitatif adalah observasi umum tentang sistem, dan observasi kuantitatif terdiri dari bilangan-bilangan yang diperoleh dari berbagai pengukuran sistem. Jawaban : [a] Kuantitatif, alasan : besarnya telah dinyatakan dalam bilangan, [b] Kualitatif, alasan : harganya belum dinyatakan dalam bilangan, [c] Kualitatif, alasan : harganya belum dinyatakan dalam bilangan. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Contoh-Contoh: Klasifikasikan pernyataan berikut apakah suatu hipotesa, hukum atau teori. [a]Kontribusi Beethoven pada musik akan lebih besar jika dia telah menikah, [b] Daun musin gugur cenderung menuju permukaan bumi karena gaya tarik menarik antara daun dan bumi, [c] Semua "matter [zat]" tersusun dari partikel sangat kecil yang disebut atom. Analisis : Pernyataan singkat kecenderungan dan generalisasi fakta-fakta hasil percobaan, atau pernyataan singkat verbal atau matematik hubungan antara fenomena yang selalu sama pada kondisi sama disebut hukum. Penjelasan tentatif [sementara] terhadap satu set observasi suatu masalah yang dapat diuji lagi dengan percobaan-percobaan disebut hipotesa. Jika hipotesa tidak terbantah dengan percobaan-percobaan ulangan maka akan berkembang menjadi teori. Jadi teori adalah penjelasan perilaku alam yang telah diuji. Jawaban : [a] Hipotesa, alasan : keadaan menikah mungkin berlaku untuk orang lain, tetapi untuk Beethoven harus diuji dulu, [b] Hukum, alasan : gaya tarik menarik sudah terbukti tetapi belum untuk semua musim., [c] Teori, alasan : telah diuji untuk semua zat. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

P1 PAK201 Contoh-Contoh: Apakah pernyataan berikut sifat fisik atau kimia ? [a] gas oksigen mendorong terjadinya pembakaran, [b] Pemupukan membantu meningkatkan produksi pertanian, [c] Air mendidih dibawah 100oC di atas permukaan gunung, [d] Timah hitam atau plumbum lebih rapat dari pada aluminium, [e] Gula rasanya manis. Analisis : Sifat fisik yaitu sifat yang dapat diukur dan amati tanpa perubahan komposisi atau identitas zat, sifat kimia adalah menyatakan kecenderungan zat tersebut mengalami reaksi kimia. Jawaban : [a] Sifat kimia, alasan : terjadi perubahan identitas pada zat yang dibakar, [b] sifat kimia, alasan : terjadi perubahan I dentitas dari keadaan tidak berbuah menjadi berbuah, [c] sifat fisik, alasan : air tidak mengalami perubahan identitas, [d] sifat fisik, alasan : tidak terjadi perubahan identitas pada timah hitam, [e] sifat fisik, alasan : tidak ada proses perubahan identitas pada gula. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Rangkuman Pendahuluan: P1 PAK201 Ikan tawar dan sampah plastik masing-masing adalah salah satu dari masalah makanan/ pertanian dan energi/lingkungan. Masih banyak masalah lain yang memerlukan kompetensi ilmu kimia dapat digambarkan dengan diagram di sebelah kanan. Masalah-masalah tersebut terjadi pada abab 21, sehingga disebut ilmu kimia abad 21. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203

Rangkuman Pendahuluan: PAK201 Rangkuman Pendahuluan: Pada metode saintifik pengumpulan informasi dilakukan dengan observasi dan pengukuran. Pada prosesnya, hipotesa, hukum dan teori senantiasa diuji. Belajar ilmu kimia terdiri atas tiga tahap : observasi, representasi, dan interpretasi. Observasi adalah pengukuran dunia makroskopik, representasi adalah pernyataan hasil observasi dalam simbol dan persamaan sebagai alat komunikasi. Interpretasi adalah berdasarkan skala atom dan molekul atau dunia mikroskopik. "Substances (zat)" memiliki sifat fisik khas yang dapat diobservasi tanpa perubahan identitas zat, dan sifat kimia khas yang bila didemonstrasikan disertai dengan perubahan identitas zat. "Substances (zat)" paling sederhana dalam ilmu kimia adalah unsur, sedangkan senyawa terbentuk dari kombinasi atom-atom unsur berbeda. Uraian di atas belum menjelaskan stoikiometri, perbandingan atom-atom dalam molekul, dan mengapa geometri 3-dimensi demikian. Sub bab berikutnya akan membahas tentang bagian terkecil zat murni (unsur dan senyawa) yaitu atom, molekul, ion, dan hukum yang mengatur. Kls B: Selasa/07.30-10.00/B203