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.
- Punya proton, neutron, elektron, (kecuali pada Hidrogen-1, yang tidak
memiliki neutron)
- Punya karekteristik tertentu, yaitu punya jumlah proton dan elektron
yang sama (jika tidak sama disebut ion)
- 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
- Jika gabungan dari atom unsur yang sama jenisnya maka disebut Molekul
Unsur, Contohnya: O2, H2, O3, S8
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
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).
- 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