Chapter I : The Study of Change





1.1 Kimia: Ilmu untuk Abad Kedua Puluh Satu

            Kimia adalah ilmu yang mempelajari materi dan perubahan yang dialaminya. Kimia sering disebut ilmu pusat, karena pengetahuan dasar kimia sangat penting untuk siswa biologi, fisika, geologi, ekologi, dan banyak mata pelajaran lainnya. Meskipun Kimia merupakan ilmu kuno namun perkembangan semakin pesat,teknologi canggih sepanjang abad kedua puluh telah memberi sarana yang lebih besar untuk mempelajari hal-hal yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Menggunakan komputer dan mikroskop khusus, misalnya, ahli kimia dapat menganalisis struktur atom dan molekul — unit dasar yang menjadi dasar studi kimia — dan merancang zat baru dengan sifat tertentu, seperti obat-obatan dan ramah lingkungan produk konsumen yang ramah.

 

1.2 Studi Kimia

            Dibandingkan dengan mata pelajaran lain, kimia umumnya diyakini lebih sulit, setidaknya di tingkat pengantar. Ada beberapa pembenaran untuk persepsi ini; untuk satu hal, kimia memiliki kosakata yang sangat khusus. Contohnya adalah "Elektronik", "lompatan kuantum", "kesetimbangan", "katalis", "reaksi berantai", dan "kritis massa."


(a)
(b)

(c)

(d)
Gambar 1.1 (a) Keluaran dari mesin pengurutan DNA otomatis. Setiap jalur menampilkan urutan
(ditunjukkan dengan warna berbeda) diperoleh dengan sampel DNA terpisah. 
(b) Sebuah graphene superkapasitor. Bahan-bahan ini memberikan beberapa rasio energi-ke-volume
tertinggi yang diketahui dan waktu respon.
(c) Produksi sel fotovoltaik, digunakan untuk mengubah cahaya menjadi arus listrik. 
(d) Daun di sebelah kiri diambil dari tanaman tembakau yang tidak direkayasa secara genetik tetapi 
terpapar cacing tanduk tembakau. Daun di sebelah kanan direkayasa secara genetik dan hampir tidak 
diserang oleh cacing. Teknik yang sama dapat diterapkan untuk melindungi daun tanaman jenis lain.

    Ahli kimia sering melihat satu hal (di dunia makroskopis) dan berpikir lainnya (di dunia mikroskopis). 
Melihat paku yang berkarat pada Gambar 1.2, untuk Misalnya, seorang ahli kimia mungkin berpikir tentang
sifat dasar atom individu besi dan bagaimana unit-unit ini berinteraksi dengan atom dan molekul lain untuk 
menghasilkan perubahan yang diamati.
Gambar 1.2 Gambaran molekuler sederhana dari pembentukan karat (Fe2O3) dari atom besi (Fe) dan
molekul oksigen (O2). Pada kenyataannya, prosesnya membutuhkan air dan karat juga mengandung 
molekul air.

1.3 Metode Ilmiah
               Semua ilmu, termasuk ilmu sosial, menerapkan variasi dari apa yang disebut metode ilmiah, 
pendekatan sistematis untuk penelitian. Langkah pertama adalah dengan hati-hati mendefinisikan masalah
nya. Langkah selanjutnya termasuk melakukan eksperimen, melakukan pengamatan yang cermat, dan 
mencatat informasi, atau data, tentang sistem— bagian dari alam semesta yang sedang diselidiki. Data yang 
diperoleh dalam studi penelitian dapat berupa data kualitatif, terdiri dari pengamatan umum tentang sistem
, dan kuantitatif, terdiri dari angka-angka yang diperoleh dengan berbagai pengukuran sistem. Kimiawan 
umumnya menggunakan simbol standar dan persamaan dalam merekam pengukuran dan pengamatan 
mereka. Ketika percobaan telah selesai dan datanya telah direkam, file Langkah selanjutnya dalam 
metode ilmiah adalah interpretasi, artinya ilmuwan berusaha untuk menjelaskan fenomena yang diamati. 
Berdasarkan data yang dikumpulkan, peneliti merumuskan hipotesis, penjelasan tentatif untuk serangkaian
pengamatan. Eksperimen lebih lanjut dirancang untuk menguji validitas hipotesis dalam banyak cara mungkin,
dan prosesnya dimulai lagi. Gambar 1.3 merangkum langkah-langkah utama dari proses penelitian.

Gambar 1.3 Tiga tingkatan mempelajari kimia dan hubungannya. Kesepakatan observasi dengan peristiwa 
di dunia makroskopis; atom dan molekul merupakan dunia mikroskopis. Representasi adalah singkatan ilmiah 
untuk mendeskripsikan eksperimen dalam simbol dan kimia persamaan. Kimiawan menggunakan pengetahuan 
mereka tentang atom dan molekul untuk menjelaskan pengamatan fenomena.

1.4  Klasifikasi Materi 
               Ahli kimia membedakan beberapa subkategori materi berdasarkan komposisinya dan properti. 
Klasifikasi materi meliputi zat, campuran, elemen, dan senyawa, serta atom dan molekul.
a.       Zat dan Campuran
         Zat adalah wujud materi yang mempunyai komposisi pasti (konstan) dan berbeda properti. 
Contohnya adalah air, amonia, gula meja (sukrosa), emas, dan oksigen. Zat berbeda satu sama lain 
dalam komposisi dan dapat dikenali dari masing-masing zat penampilan, bau, rasa, dan sifat lainnya. 
Campuran merupakan gabungan dari dua atau lebih zat yang didalamnya zat tersebut mempertahankan 
identitas mereka yang berbeda. Beberapa contoh familiar adalah udara, minuman ringan, susu, dan 
semen. Campuran tidak memiliki komposisi yang konstan.
b.      Unsur dan Senyawa
         Zat dapat berupa unsur atau senyawa. Unsur adalah zat itu tidak dapat dipisahkan menjadi 
zat yang lebih sederhana dengan cara kimiawi.

(a)
(b)

Gambar 1.4 (a) Campuran berisi kikir besi dan pasir. (b) Sebuah magnet memisahkan besi pengarsipan dari campuran. Sama teknik digunakan pada yang lebih besar timbangan untuk memisahkan besi dan baja dari objek nonmagnetik seperti aluminium, kaca, dan plastik.

Tabel 1.1 menunjukkan nama dan simbol dari beberapa dari elemen yang lebih umum

Gambar 1.5 Klasifikasi materi.

1.5 Tiga Keadaan Materi
               Semua zat, setidaknya secara prinsip, dapat berada dalam tiga keadaan: padat, cair, dan gas. 
Seperti yang ditunjukkan Gambar 1.6

Gambar 1.6 Penglihatan Mikroskop Padat,Cair,dan Gas.

Gambar 1.7 Tiga status masalah. Panas mengubah es menjadi air dan uap menunjukkan tiga keadaan air. 
Perhatikan bahwa sifat air itu unik di antara zat umum di mana molekul dalam bentuk cair lebih dekat 
dikemas dibandingkan yang dalam keadaan padat.

1.6 Sifat Fisik dan Kimia Materi
               Properti fisik bisa jadi diukur dan diamati tanpa mengubah komposisi atau identitas suatu zat. 
Misalnya, kita dapat mengukur titik leleh es dengan memanaskan balok es dan merekam suhu di mana 
es diubah menjadi air. Semua sifat materi yang dapat diukur termasuk dalam salah satu dari dua kategori 
tambahan: sifat ekstensif dan sifat intensif. Nilai terukur dari suatu luas properti tergantung pada seberapa 
banyak materi yang sedang dipertimbangkan. Massa, yaitu kuantitas materi dalam sampel zat tertentu, 
adalah properti ekstensif. Lebih penting berarti lebih banyak massa. Nilai dari properti ekstensif yang sama 
dapat ditambahkan bersama.
 
1.7 Pengukuran
               Pengukuran yang dilakukan ahli kimia sering digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan 
yang terkait lainnya jumlah. Instrumen yang berbeda memungkinkan kita untuk mengukur properti zat: 
The meterstick mengukur panjang atau skala; buret, pipet, silinder ukur, dan  volume ukur labu ukur (Gambar 1.8)
a.       Satuan SI
         Selama bertahun-tahun, para ilmuwan mencatat pengukuran dalam satuan metrik, yang terkait 
dengan desimal, yaitu, dengan pangkat 10. Namun, pada tahun 1960, Konferensi Umum tentang 
Berat dan Ukuran, otoritas internasional pada unit, diusulkan sistem metrik yang direvisi disebut 
Sistem Satuan Internasional (disingkat SI, dari French Système Internationale d'Unites).
(a)

(b)

(c)

(d)
Gambar 1.8 Beberapa alat ukur yang umum ditemukan di laboratorium kimia. Perangkat ini tidak ditarik
ke skala relatif satu sama lain.


b.      Massa dan Berat
         Istilah "massa" dan "berat" sering digunakan secara bergantian, meskipun, secara 
ketat berbicara, mereka adalah jumlah yang berbeda. Sedangkan massa adalah ukuran 
besarnya materi dalam suatu benda, berat, secara teknis, adalah gaya yang diberikan gravitasi 
sebuah Objek. Ahli kimia tertarik terutama pada massa, yang dapat ditentukan dengan mudah 
dengan keseimbangan; proses pengukuran massa, anehnya, disebut penimbangan. Satuan SI 
dari massa adalah kilogram (kg).
Gambar 1.9 Prototipe kilogram terbuat dari platinumiridium paduan. Itu disimpan di lemari
 besi di Biro Internasional Berat dan Ukuran di Sèvres, Perancis. Pada tahun 2007 ditemukan
bahwa paduannya telah hilang secara misterius sekitar 50 μg!

c.    Volume
Satuan SI untuk panjang adalah meter (m), dan satuan turunan SI untuk volume adalah the 
meter kubik (m3). Umumnya, bagaimanapun, ahli kimia bekerja dengan volume yang jauh 
lebih kecil, seperti sentimeter kubik (cm3) dan desimeter kubik (dm3):
1 cm3 = ( 1 x 10-2 )3 = 1 x 10-6 m3
1 dm3 = ( 1 x 10-1 )3 = 1 x 10-3 m3
Satuan volume umum lainnya adalah liter (L). 
Satu liter adalah volume yang digunakan dengan satu desimeter kubik. 
Satu liter volume sama dengan 1000 mililiter (mL) atau 1000 cm3:
1 L = 1000 mL = 1000 cm3  = 1 dm3
dan satu mililiter sama dengan satu sentimeter kubik:
1 mL = 1 cm3

Gambar 1.10 Perbandingan dua volume, 1 mL dan 1000 mL.
d.    Massa Jenis
Persamaan massa jenis adalah
Density = Massa / Volume
Atau,
d = m/v










Tabel 1.4 mencantumkan kepadatan beberapa zat.
Gambar 1.11 Perbandingan file tiga skala suhu: Celcius, dan Fahrenheit, dan Kelvin. Perhatikan bahwa 
ada 100 divisi, atau 100 derajat, antara titik beku dan titik didih air di Skala Celcius, dan ada 180 divisi, 
atau 180 derajat, di antaranya dua batas suhu yang sama pada skala Fahrenheit.
1.8 Nomor Penanganan
               Setelah mensurvei beberapa unit yang digunakan dalam kimia, sekarang kita beralih ke teknik 
penanganan angka yang terkait dengan pengukuran: notasi ilmiah dan angka penting. Notasi ilmiah Ahli 
kimia sering berurusan dengan bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. Misalnya, dalam 1 g unsur 
hidrogen ada secara kasar 602.200.000.000.000.000.000.000.000 atom hidrogen. Setiap atom hidrogen
hanya memiliki massa 0,000000000000000000000000000166 g. Angka-angka ini rumit untuk ditangani,
 dan mudah membuat kesalahan saat menggunakan mereka dalam perhitungan aritmatika.
               Jika koma desimal harus dipindahkan ke kiri, maka n adalah bilangan bulat positif; jika harus 
dipindahkan ke kanan, n adalah bilangan bulat negatif. Contoh berikut mengilustrasikan penggunaan 
notasi ilmiah:
(1)   Ekspresikan 568.762 dalam notasi ilmiah:
568.762 = 5.68762 x 102
Perhatikan bahwa koma desimal dipindahkan ke kiri sebanyak dua tempat dan n = 2. 
(2)   Nyatakan 0,00000772 dalam notasi ilmiah:
 0,00000772 = 7,72 x 10-6 
Di sini titik desimal dipindahkan ke kanan sebanyak enam tempat dan n 5 26.
Gambar 1.12 Perekam Digital Keseimbangan Presisi.



Gambar 1.13 Distribusi lubang
yang dibentuk oleh anak panah pada anak panah papan
menunjukkan perbedaannya antara tepat dan akurat.
(a) Akurasi bagus dan bagus presisi.
(b) Akurasi yang buruk dan presisi yang bagus. (c)
Akurasi yang buruk dan presisi yang buruk.
1.9 Analisis Dimensi dalam Memecahkan Masalah      
               Pengukuran yang cermat dan penggunaan yang tepat dari angka-angka penting, serta benar 
perhitungan, akan menghasilkan hasil numerik yang akurat. Dalam analisis dimensi, satuan dibawa 
melalui seluruh urutan perhitungan. Oleh karena itu, jika persamaan diatur dengan benar, maka semua 
unit akan dibatalkan kecuali yang diinginkan. Jika ini tidak terjadi, maka kesalahan pasti telah terjadi 
di suatu tempat, dan biasanya dapat dilihat dengan meninjau solusinya.
 
1.10 Pemecahan Masalah Dunia Nyata: Informasi, Asumsi, dan Penyederhanaan
               Dalam kimia, seperti dalam disiplin ilmu lainnya, tidak selalu mungkin untuk memecahkan 
masalah numerik tepatnya. Ada banyak alasan mengapa ini terjadi. Untuk mengetahui informasi apa 
yang di butuhkan, harus terlebih dahulu membuat rencana untuk memecahkan masalah. Selain 
keterbatasan teori yang digunakan dalam sains, biasanya asumsi dibuat dalam menyiapkan dan 
memecahkan masalah berdasarkan itu teori. Asumsi-asumsi ini ada harganya, bagaimanapun, karena 
keakuratan jawabannya dikurangi dengan meningkatnya penyederhanaan masalah,


Video Materi :













Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

Bahan Presentasi untuk Mata Kuliah Kimia 2020 Oleh : Teguh Putra Trila Seyepa 1610951011   Dosen Pengampu : Darwison,M.T   Referensi:...

  • (tanpa judul)
    Bahan Presentasi untuk Mata Kuliah Kimia 2020 Oleh : Teguh Putra Trila Seyepa 1610951011   Dosen Pengampu : Darwison,M.T   Referensi:...