KIMIA DASAR untuk JURUSAN FISIKA

Presentasi berjudul: "KIMIA DASAR untuk JURUSAN FISIKA"— Transcript presentasi:

1 KIMIA DASAR untuk JURUSAN FISIKA
MAU 1103 3 – 1 SKS

2 MATERI KULIAH Struktur atom Sifat atom dalam sistem periodik
Stoikiometri Kesetimbangan kimia Ikatan kimia Termokimia Kinetika kimia Kimia larutan dan terapan

3 Referensi Sisler, H.H., R.D. Dresdner, and W.T. Mooney, 1980, Chemistry: Systematic Approach, Oxford University Press, New York. Stenko, M.J., R.A. Plane, and S. Marcus, 1987, Experimental Chemistry, McGraw Hill Book Co. New York Brady, J.E., 1996, General Chemistry, John Wiley and Sons, New York. Steven S. Zumdahl, 1996, Chemistry, D.C. Heath and Company, Toronto. James F. Hall, 1996, Instructor’s Resource Guide for Experimental Chemistry, D.C. Heath and Company, Toronto. Knneth C. Brooks, 1996, Instructor’s Guide in Chemistry, D.C. Heath and Company, Toronto.

4 Sistem Penilaian Tugas 10% Mid-semester 30% UAS 40% Praktikum 20%

5 MATERI Wujud materi: solid, liquid, gas (ref.1.3/1.7)
Unsur: substansi murni yang mengandung hanya satu tipe atom 111 unsur yang telah diketahui: 90 ada secara alami, sisanya buatan. Unsur kimia didaftar dalam tabel sistem periodik unsur. Solid: bentuknya rigid dan memiliki volume tertentu ~ partikelnya saling berdekatan dan bervibrasi pada posisi tetap Liquid: memiliki volume tertentu namun bentuknya akan mengikuti wadahnya ~ partikelnya saling berdekatan, namun bergerak bebas satu sama lainnya Gas: tidak memiliki volume tertentu, dan memenuhi wadah dimana mereka diletakkan ~ partikelnya saling terpisah dan bergerak dalam jalur garis lurus, saling bertabrakan antara yang satu dgn yg lainnya, dan juga dengan dinding wadah.

6 Senyawa: substansi murni yang mengandung lebih dari satu tipe atom
Contoh: H2O Memiliki sifat yang berbeda dari atom-atom penyusunnya. (ref. 1.6) Tidak dapat dipisahkan menjadi substansi yg lebih kecil dengan perlakuan fisik. Campuran: gabungan dua atau lebih substansi murni (ref. 1.13) Campuran heterogen: tidak memiliki penampakan yg seragam karena komponen tidak tersebar merata Campuran homogen: penampakan yg seragam karena komponennya bercampur merata. Campuran homogen ataupun heterogen terkait dengan konsentrasi, temperatur. Mengapa senyawa memiliki sifat yang berbeda dgn atom2 penyusunnya? Misal: H2O beda dgn H2 dan O2. dalam reaksinya dengan api? Begitu juga logam Natrium dengan Natrium dalam bentuk NaCl?

7 PENGENALAN ATOM Hampir semua massa atom terdapat dalam bagian atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, yg disebut: nukleus. Hampir semua volume atom dihuni oleh partikel negatif, yg disebut: elektron. Partikel positif dalam nukleus disebut: proton. Partikel tak bermuatan disebut neutron. H  1 proton Apa yang disebut dgn anti-proton?

8 STRUKTUR ATOM Perkembangan dr 1800 – 1900:
Teori radiasi elektromagnetik Analisis spektru garis emisi dari hidrogen Teori kulit elektron Validasi perilaku kuantum oleh efek fotolistrik Perkembangan model atom hidrogen Bohr Perkembangan teori kuantum untuk deskripsi partikel. Jelasnya: ref. 7.2

9 (greek for indivisible)
HISTORY OF THE ATOM Democritus develops the idea of atoms 460 BC he pounded up materials in his pestle and mortar until he had reduced them to smaller and smaller particles which he called ATOMA (greek for indivisible)

10 Teori Atom DALTON Atom merupakan building block materi.
Semua atom dari suatu unsur adalah identik. Atom dari unsur yang berbeda memiliki masa dan sifat yang berbeda pula. Selama perubahan kimia, atom tidak diciptakan, dihancurkan ataupun diubah menjadi tipe atom lainnya. Senyawa dibentuk melalui kombinasi sejumlah atom dari unsur-unsur yang berbeda. Pasangan unsur yang sama kemungkinan membentuk lebih dari satu senyawa. Hukum konservasi materi, hukum komposisi konstant dan perbandingan ganda. (ref. 2.3) Kelemahan teori Dalton? Kelemahan Teori

11 Kelemahan teori Dalton
Atom dapat dipecah lagi menjadi partikel subatom: proton, elektron, neutron. Atom dari suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda: ~nomor massanya pun berbeda  isotop. Atom dari suatu unsur dapat mengalami perubahan kimia. Misalnya proses peluruhan. Uranium/polonium? Teori Atom lainnya

12 HISTORY OF THE ATOM PLUM PUDDING MODEL 1904
Thompson develops the idea that an atom was made up of electrons scattered unevenly within an elastic sphere surrounded by a soup of positive charge to balance the electron's charge like plums surrounded by pudding. PLUM PUDDING MODEL

13 HISTORY OF THE ATOM Ernest Rutherford 1910
oversaw Geiger and Marsden carrying out his famous experiment. they fired Helium nuclei at a piece of gold foil which was only a few atoms thick. they found that although most of them passed through. About 1 in 10,000 hit

14 HISTORY OF THE ATOM gold foil helium nuclei Simulation Ref. 2.9 helium nuclei They found that while most of the helium nuclei passed through the foil, a small number were deflected and, to their surprise, some helium nuclei bounced straight back.

15 HISTORY OF THE ATOM However, this was not the end of the story.
Rutherford’s new evidence allowed him to propose a more detailed model with a central nucleus. He suggested that the positive charge was all in a central nucleus. With this holding the electrons in place by electrical attraction. Aplication… However, this was not the end of the story.

16 Ernest Rutherford’s Gold Foil Experiment - 1911
Alpha particles are helium nuclei - The alpha particles were fired at a thin sheet of gold foil Particles that hit on the detecting screen (film) are recorded

17 Rutherford’s problem:
In the following pictures, there is a target hidden by a cloud. To figure out the shape of the target, we shot some beams into the cloud and recorded where the beams came out. Can you figure out the shape of the target? Target #2 Target #1

18 The Answers: Target #1 Target #2

19 Rutherford’s Findings
Most of the particles passed right through A few particles were deflected VERY FEW were greatly deflected “Like howitzer shells bouncing off of tissue paper!” Conclusions: The nucleus is small The nucleus is dense The nucleus is positively charged

20 The Rutherford Atomic Model
Based on his experimental evidence: The atom is mostly empty space All the positive charge, and almost all the mass is concentrated in a small area in the center. He called this a “nucleus” The nucleus is composed of protons and neutrons (they make the nucleus!) The electrons distributed around the nucleus, and occupy most of the volume His model was called a “nuclear model”

21 HISTORY OF THE ATOM Niels Bohr 1913
studied under Rutherford at the Victoria University in Manchester. Bohr refined Rutherford's idea by adding that the electrons were in orbits. Rather like planets orbiting the sun. With each orbit only able to contain a set number of electrons.

22 Partikel Subatom Henri Bequerel dan Marie Curie: sinar yg dpt mengekspose lempengan foto berasal dari peluruhan spontan unsur radioaktif tertentu. Ernest Rutherford: 3 tipe sinar Sinar  bermuatan positif Sinar  bermuatan negatif Sinar  tak bermuatan.

23 Elektron Michael Faraday: partikel dasar peralatan listrik ~ elektron (1891). J.J.Thompson, 1897: bilamana beda potensial yg tinggi diterapkan sepanjang elektroda, partikel yg sama yg dihasilkan dari elektroda negatif tidak berkaitan dengan logam yg digunakan sebagai elektroda. (Ref. 2.6)  partikel muatan negatif (elektron)  kalkulasi rasio muatan/massa elektron Robert Millikan:  massa elektron x g.  muatan elektron x C. ref. 2.7

24 Proton Ernest Rutherford, 1886: Partikel positif: proton
 1800 x lebih berat daripada elektron x g.  muatan = elektron, tapi berlawanan Ref. 2.8

25 Inti J.J.Thompson: model atom = proton dan elektron terdistribusi secara merata dalam atom Ernest Rutherford: muatan positif dalam atom terkonsentrasi dalam volume yang kecil dalam atom, yaitu inti. (ref. 2.9) Next …

26 Komposisi Atom Simbol atom Contoh: 3416 S ref. 2.11 AZS
A = nomor massa ~ jumlah proton dan neutron Z = nomor atom ~ jumlah proton S = simbol atom Contoh: 3416 S ref. 2.11 16 proton, 18 neutron ? 65 proton, 94 neutron? 15965Tb

27 RADIASI ELEKTROMAGNETIK
serupa dgn gelombang, mengosilasi medan listrik Bergerak sesuai dg kecepatan cahaya, c = x 108 m/s Panjang gelombang, , : jarak antara dua puncak gelombang (ref. 7.3) Frekuensi radiasi, , : jumlah cycle gelombang per detik Amplitudo: tinggi gelombang  x  = c, karena m x 1/s = m/s Sehingga: cahaya dengan panjang gelombang yang panjang memiliki frekuensi yang rendah. Hitung panjang gel.radiasi dari suatu stasiun radio yang memiliki frekeuensi operasi 90.9 MHz. Berapa frekuensi sinar uv dengan panjang gel. 290 nm? LIHAT TUTORIAL CD

28 Isotop Semua atom dalam suatu unsur memiliki jumlah proton & neutron yang sama. Isotop: atom dari unsur yg sama yg memiliki massa berbeda karena memiliki jumlah neutron yg berbeda. Contoh: ref. 2.10 Sifat kimiawi isotop tidak berbeda, namun laju reaksinya kemungkinan berbeda. X

29 # protons in an atom = # electrons
Atomic Number Atoms are composed of identical protons, neutrons, and electrons How then are atoms of one element different from another element? Elements are different because they contain different numbers of PROTONS The “atomic number” of an element is the number of protons in the nucleus # protons in an atom = # electrons

30 Atomic Number Atomic number (Z) of an element is the number of protons in the nucleus of each atom of that element. Element # of protons Atomic # (Z) Carbon 6 Phosphorus 15 Gold 79

31 Isotopes Dalton was wrong about all elements of the same type being identical Atoms of the same element can have different numbers of neutrons. Thus, different mass numbers. These are called isotopes.

32 We can also put the mass number after the name of the element:
Naming Isotopes We can also put the mass number after the name of the element: carbon-12 carbon-14 uranium-235

33 Isotopes are atoms of the same element having different masses, due to varying numbers of neutrons.
Protons Electrons Neutrons Nucleus Hydrogen–1 (protium) 1 Hydrogen-2 (deuterium) Hydrogen-3 (tritium) 2

34 Isotopes Elements occur in nature as mixtures of isotopes.
Isotopes are atoms of the same element that differ in the number of neutrons. back

35

36 Model Atom Mekanika Kuantum (Mekanika Gelombang)
Tiap tingkat energi (kulit) terdiri satu/beberapa subtingkat energi (subkulit) Tiap subtingkat energi (subkulit) terdiri satu/beberapa orbital Tiap orbital dapat ditemukan paling banyak 2 elektron Posisi/kedudukan elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti (ketidakpastian Heisenberg) Kebolehjadian/kemungkinan ditemukannya elektron dalam orbital dapat ditentukan dari bilangan kuantumnya

37 Bilangan Kuantum Kedudukan elektron dalam atom dapat diterangkan dengan persamaan fungsi gelombang Schrödinger () Penyelesaian  diperoleh 3 Bilangan: Bilangan Kuantum Utama (n) Bilangan Kuantum Azimuth (l) Bilangan Kuantum Magnetik (m) 2 elektron dalam 1 orbital dibedakan dengan Bilangan Kuantum Spin (s)