Kimia Dasar ( Basic Chemical )

The birth of basic chemicals

Kimia dasar, tentu tidak asing bagi para pelajar menengah atas sampai mahasiswa dengan pelajaran yang satu ini. Pelajaran ini pengembangan dari pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam yang terbagi menjadi Fisika dan Biologi. Ayo mari kita membahas sesama apa itu kimia ?

Taukah Kalian ?

Sejarah kimia di mulai dari 4000 tahun yang lalu dimana bangsa mesir memulai dengan art of synthetic "kimiya" yang artinya perubahan benda atau zat, dimana struktur tersebut tersusun dari atom sampai molekul yang di sertai dengan adanya perubahan adanya hubungan dari masing-masing unsur sehingga menciptakan sebuah materi yang di jumpai di kehidupan. Sejarah kimia mulai dianggap dimulai dengan perbedaan kimia dengan alkimia oleh Robert Boyle (1627–1691) melalui karyanya The Sceptical Chymist (1661). Baik alkimiamaupun kimia mempelajari sifat materi dan perubahan-perubahannya tapi, kebalikandengan alkimiawan, kimiawan menerapkan metode ilmiah. kajian kimia terdiri dari komponen materi yang terdiri dari atom, molekul, dan ion lalu berlanjut dengan stoikiometri yang membahas semua hukum fundametal kimia, penemuan-penemuan elektron, berbagai bentuk model atom dari berbagai para penemu, teori kuantum klasik, mekanika kuantum, latihan struktur atom.

Component materials

Komponen-komponen materi terdiri dari 3 yaitu :

a. Atom

Atom adalah satuan terkecil dari suatu materi yang terdiri atas inti, yang biasanya mengandung proton (muatan+) dan neutron (netral), dan kulit yang berisi muatan negatif yaitu elektron. Ada juga yang menyebutkan bahwa atom adalah partikel penyusun unsur.

1. Punya proton, neutron, elektron, (kecuali pada Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron)
2. Punya karekteristik tertentu, yaitu punya jumlah proton dan elektron yang sama (jika tidak sama disebut ion) 
3. Atom mempunyai karakteristik yang sama dinamakan unsur

b. Molekul

Molekul adalah gabungan dari beberapa atom unsur, bisa dua atau lebih. Artinya ketika berbicara molekul maka yang dibayangkan adalah gabungan atom2 (bukan 1 atom). Molekul adalah partikel terkecil dari suatu unsur/senyawa

1. Jika gabungan dari atom unsur yang sama jenisnya maka disebut Molekul Unsur, Contohnya: O2, H2, O3, S8
2. Jika gabungan dari atom unsur yang berbeda jenisnya maka disebut Molekul Senyawa, Contohnya: H2O, CO2, C2H5

c. Ion

Ion adalah atom yang bermuatan listrik, ion yang bermuatan listrik disebut kation, dan ion yang bermuatan negatif disebut anion. Kation dan anion dapat berupa ion tunggal hanya terdiri dari satu jenis atom atau dapat pula berupa ion poliatom mengandung dua atau lebih atom yang berbeda.

“unsur hanyalah sebutan saja untuk atom-atom yg yang punya karakter sama (punya jumlah proton yg sama)”.

Stoichiometry

Stoikiometri  adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion (elemen) dan metriā (ukuran). Pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan masa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan ganda. 

1. Tahap awal  Stoikiometri : aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar
2. Massa atom relatif dan Massa atom : Berawal dari Dalton menentukan massa setiap atom.  Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom untuk pertamakalinya. Hidrogen ia tetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
3. Kuantitas materi dan mol : Metoda kuantitatif cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi . Namun, untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat sangat sukar. Menghitung jumlah partikel secara langsung jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel.

Discovery of The Electron

Penemuan elektron berawal dari fisikawan Britania J. J. Thomson. Pada tahun 1896, melakukan eksperimen yang mengindikasikan bahwa sinar katode merupakan partikel baru dan bukan gelombang, atom, atau molekul . Ia membuat perkiraan yang cukup baik dalam menentukan muatan e dan massam, dan menemukan partikel sinar katode, yang ia sebut "corpuscles" mungkin bermassa seperseribu massa ion terkecil yang pernah diketahui. Ia menunjukkan bahwa nisbah massa terhadap muatan, e/m, tidak tergantung pada material katode. Ia lebih jauh lagi menunjukkan bahwa partikel bermuatan negatif yang dihasilkan oleh bahan-bahan radioaktif, bahan-bahan yang dipanaskan, atau bahan-bahan yang berpendar bersifat universal. Nama elektron kemudian diajukan untuk menamakan partikel ini oleh fisikawan Irlandia George F. Fitzgerald, dan seterusnya mendapatkan penerimaan yang universal.

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektron#Penemuan_elektron

Atomic Model

Model atom, kita mengetahui model-model atom sewaktu di SMU dalam sistem pembelajaran. Banyak sekali perkembangan dari para penemu dan ahli serta banyak sekali teori dari Dalton, Thomson, Rutherford, Niels bohr. Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911) dan disempurnakan oleh Bohr (1914).

1. Model Atom John Dalton : 
   • Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
   • Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
   • Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
   • Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
   
   
   
   

2. Model Atom Rutherford :

• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
• Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
• Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

3. Model Atom Thomson :

• sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron
• Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif
• Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron

4. Model Atom Niels bohr :

• Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
• Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
• Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
• Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebutmomentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

5. Model Atom Mekanika Quantum

posisi elektron dalam atom tidak dapat di tentukan dengan pasti

Atom mempunyai kulit elektron

Setiap kulit elektron memiliki subkulit elektron

Setiap subkulit elektron memiliki sub-subkulit elektron (orbital)

Elektron memiliki arah rotasi terntentu.

Basic Theory of Classical Quantum

Dalam mekanika kuantum, Kuantum merupakan salah satu fenomena berskala nano, dimana partikel melanggar asas mekanika klasik degan menembussawar potensial maupun impedansi yang  lebih tinggi dari energi kinetisnya. Bila di pandang dari segi kuantum, merupakan sebentuk analog aras energi ke sebuah bukti dalam mekanika klasik yang secara sedehana menunjukan bahwa mustahil membuat terusan yang melalui keberadaan energi yang cukup.

Birth of Quantum Mechanics

Mekanika Kuantum adalah cabang dasar fisika pada atom dan subatom. 

Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai bidang seperti fisika dan kimia.

 Mekanika kuantum adalah energi itu tidak berkelanjutan, tetapi berubah. 

Fisikawan Perancis Louis Victor De Broglie (1892-1987) mengasumsikan bahwa sebaliknya mungkin juga benar, yakni materi juga berperilaku seperti gelombang. Berawal dari persamaan Einstein, E = cp dengan p adalah momentum foton, c kecepatan cahaya dan E adalah energi, ia mendapatkan hubungan:

E = hν =ν = c/λ atau hc/ λ = E, maka h/ λ= p

b.     Prinsip ketidakpastian

Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg (1901-1976) menyatakan tidak mungkin menentukan secara akurat posisi dan momentum secara simultan partikel yang sangat kecil semacam elektron. Untuk mengamati partikel, seseorang harus meradiasi partikel dengan cahaya. Heisenberg menjelaskan bahwa hasil kali antara ketidakpastian posisi x dan ketidakpastian momentum p akan bernilai sekitar konstanta Planck:

xp = h

Hubungan ini disebut dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.

c.     Persamaan Schrödinger

Dalam mekanika kuantum, keadaan sistem dideskripsikan dengan fungsi gelombang.

Persamaan gelombang partikel (misalnya elektron) yang bergerak dalam satu arah

(misalnya arah x) diberikan oleh:

(-h2/8π2m)(d2Ψ/dx2) + VΨ = EΨ

Dimana: 

M = massa electron

              V = energy potensial system sebagai fungsi koordinat

              Ψ = fungsi gelombang