1. KONSEP KONSEP PERUBAHAN PERUBAHAN MAT MATERI ERI DAN DAN MATE MATERI RI A. Peruba Perubahan han Materi Materi dan dan Materi Materi Materi dan perubahannya merupakan kajian dalam dala m bidang IPA (Ilmu
Pengetahuan Alam) yang mempelajari wujud materi dan perubahan mater i. Secara garis besar wujud materi dikelompokkan menjadi padat, cair dan gas. enda! benda di sekitar kita yang tergolong materi contohnya yaitu kursi, buku, air, awan dan udara. enda!benda tersebut tergolong materi karena selain menempati ruang juga mempunyai massa. anyak cara untuk mengetahui apakah sesuatu itu termasuk materi atau bukan. Misalnya, untuk menunjukkan bahwa udara menempati ruang ditunjukkan oleh balon akan mengembang jika ditiup. "alam kehidupan sehari! hari sering kita temukan adanya perubahan! perubahan yang terjadi pada benda tersebut. Misalnya, air menjadi es, kursi menjadi arang jika dibakar, awan berubah bentuknya. Perubahan!perubahan yang terjadi di alam dapat digolongkan menjadi perubahan kimia, biologi dan #isika. Perubahan tersebut disebabkan beberapa #aktor, yaitu yaitu suhu, kelembaban, ada tidaknya kuman, dan dan waktu. eberapa #aktor di atas berkaitan dengan perubahan materi yang disebabkan oleh adanya pembakaran, perkaratan oleh oksigen dan air, pemanasan, pembusukan, pendinginan, pendinginan, dan pemberian tekanan. "engan memahami berbagai aspek materi dan perubahannya ini akan menambah wawasan serta dapat berman#aat. Materi dan perubahannya ini sangat luas maka di pilih konsep!konsep yang esensial sebagai bahan pendukung bagi guru guru S" apabila saat mengajar menemukan suatu masalah yang berkaitan dengan materi dan perubahannya. $. Peng Penger erti tian an Mate Materi ri Materi dapat dide#inisikan sebagai sesuatu yang mepunyai massa dan menempati ruang. enda yang tergolong materi contohnya air, udara, meja, dan tanah. %ahaya dan sinar bukan materi karena tidak menempati ruang. a. &ujud jud Mat Mateeri erdasarkan wujudnya materi dapat dikelompokkan menjadi' $) Padat Mempunyai bentuk yang tetap dan olumenya tetap.
$
%ontoh' meja, kursi, batu, dan sebagainya. ) %air Mempunyai bentuk sesuai dengan tempatnya dan olumenya tetap. %ontoh' air, sirup, minyak, dan sebagainya. *) +as Mempunyai bentuk sesuai tempatnya dan olumenya berubah! ubah. %ontoh' nitrogen, oksigen, karbondioksida, dan sebagainya. b. Si#at Materi Si#at materi terbagi menjadi yaitu si#at kimia dan si#at #isika $) Si#a Si#att im imia Si#at kimia adalah si#at yang berhubungan dengan pembentukan -at baru dengan ciri!ciri sebagai berikut' Mudah atau sukar menjadi -at baru eracun • "apat atau sukar terbakar • ) Si#a Si#att is isik ikaa •
Si#at #isika adalah si#at yang berhubungan dengan jumlah dan ukuran -at dengan memperhatikan hal berikut ' &arna /asa • au • 0itik didih • 0itik lebur • c. Maca Macam! m! maca macam m Mate Materi ri $) 1at Mu Murni •
1at murni adalah suatu -at asli tanpa adanya campuran (-at terlarut) dalam suatu pelarut. 1at murni di kelompokkan sebagai berikut' a) 2nsur 2nsur adalah suatu -at murni dengan upaya proses kimiawi tidak dapat dipecah lagi menjadi -at yang lebih sederhana. %ontoh' emas (%u), besi (e), perak (Ag), oksigen (3), dan lainnya. b) Senyawa Senyawa adalah -at murni dengan upaya proses kimiawi dapat dipecah menjadi -at yang lebih sederhana.
%ontoh' air (43) dapat dipecah menjadi hidrogen (4) dan oksigen (3), glukosa (%54$35) menjadi karbon (%), hidrogen (4), dan oksigen (3), dan sebagainya. s ebagainya. ) 1at 1at %am %ampu pura ran n 1at campuran adalah perpaduan -at tunggal yang dapat diuraikan lagi menjadi komponen penyusun melalui proses #isika yaitu dengan cara dipanaskan, penyulingan, siltrasi, dan lainnya. a) %amp %ampur uran an 4omo 4omoge gen n %ampuran homogen adalah campuran yang tiap bagian dari sistem mempunyai susunan yang sama. %ontoh' air, a ir, sirup, udara yang dimasukkan dalam tabung. b) %ampuran heterogen %ampuran heterogen adalah campuran yang tiap bagian tidak terdiri dari bagian yang sama. %ontoh' air kopi, ada bagian endapan kopi dan ada yang tidak, lumpur, ada bagian yang banyak tanahnya dan ada yang yang banyak airnya. . Peru Peruba baha han n Mate Materi ri &ujud materi tidak selalu tetap. Setiap materi yang mendapat perlakuan tertentu pasti akan berubah baik wujud maupun bentuknya. Perubahan wujud tersebut dapat berlangsung secara #isika, kimia, atau biologi. a. Peru erubah bahan is isik ikaa Perubahan #isika adalah perubahan suatu -at yang tidak menghasilkan -at baru dan dapat diubah kembali menjadi -at semula. Perubahan #isika sering disebut sebagai perubahan yang bersi#at sementara. %ontoh' perubahan pada air. 6ika air didinginkan akan membeku menjadi es. 6ika es dipanaskan maka akan kembali menjadi air. b. Perubahan imia Perubahan kimia adalah perubahan suatu -at yang menghasilkan -at baru dan tidak dapat diubah menjadi -at semula. Perubahan Perubahan kimia bersi#at tetap.
*
%ontoh' perubahan kertas yang dibakar. ertas akan berubah wujud dan bentuknya menjadi abu. Abu itu tidak dapat diubah lagi menjadi kertas dengan perlakuan apapun. c. Perubahan iologi Perubahan biologi adalah perubahan suatu benda yang dipengaruhi oleh organisme hidup dan tidak dapat lagi kembali seperti semula. %ontoh' perubahan pada buah yang membusuk. Setelah membusuk, buah tidak dapat lagi menjadi segar walaupun didinginkan atau diberi perlakuan apapun. *. aktor Perubahan Materi Perubahan materi dipengaruhi oleh berbagai #aktor, diantaranya suhu, kelembaban, ada tidaknya kuman, dan waktu. a. Suhu Suhu mempengaruhi perubahan materi. Makin tinggi suhu, perubahan materi semakin cepat. b. elembaban elembaban adalah banyak sedikitnya kandungan air pada benda. elembaban tinggi berarti kandungan air banyak. elembaban rendah berart kandungan air sedikit. c. Ada tidaknya kuman 0ingkat perubahan benda juga dipengaruhi ada tidaknya kuman. Semakin banyak kuman yang ada pada materi semakin mempercepat proses perubahan pada materi itu.
d. &aktu &aktu juga mempengaruhi tingkat perubahan benda. Semakin lama waktu suatu materi maka semakin cepat proses perubahan materi tersebut. 7. aktor Perubahan Si#at Materi
7
Perubahan si#at materi dapat disebabkan oleh beberapa #aktor, yaitu pembakaran, perkaratan oleh oksigen dan air, pemanasan, pembusukan, pendinginan, dan pemberian tekanan. tekanan. a. Pembakaran Proses perubahan si#at materi yang tidak dapat kembali ke wujud aslinya. %ontohnya' batang lidi yang dibakar tidak akan berubah wujud kembali menjadi batang lidi yang seutuhnya. b. Perkaratan oleh oksigen dan air Perkaratan disebakan karena #aktor udara dan dapat pula disebabkan oleh air yang akan mengakibatkan perubahan warna pada materi. Perubahan tersebut biasanya terjadi pada matengandung yang mengandung logam. %ontohnya' besi jika dibiarkan terlalu lama di tempat terbuka dan suhu yang rendah maka akan terjadi perkaratan yang ditandai dengan munculnya warna kuning kecoklatan pada materi tersebut. c. Pemanasan Pemanasan akan mengakibatkan suatu si#at materi yang semula padat dapat meleleh atau mencair. Pemanasan dapat dilakukan dengan cara memberikan suatu sumber panas seperti sinar matahari, api, belerang pada materi lain yang berbeda. %ontohnya' air di sungai yang terkena panas matahari akan hangat. d. Pemb embusukan Pembusukan dapat terjadi karena ada bakteri dan kandungan air yang berlebihan serta #aktor udara yang mengakibatkan suatu materi tersebut membusuk. %ontohnya' buah selama $ bulan jika di letakkan di tempat yang lembab akan mudah sekali mngaalami pembusukan. e. Pendinginan nan Pendinginan adalah diturunkannya suhu pada suatu materi.
8
%ontohnya' ikan segar dibekukan dengan menggunakan es agar tidak mudah membusuk. #. Pemb emberia erian n tek tekan anan an Pemberian tekan akan mengakibatkan si#at benda berubah. 4al ini dapat dilakukan dengan menekan benda. %ontoh' plastisin dapat berubah bentuknya apabila ditekan. 8. Aplika Aplikasi si dalam dalam ehi ehidup dupan an Sehar Sehari! i! hari hari "alam kehidupan sehari!hari, sering kita jumpai hal!hal yang berhubungan dengan Materi dan Perubahannya, Perubahannya, seperti ' a. Pemb Pembaka akara ran n sampa sampah, h, kert kertas, as, dll dll.. b. Penyalaan lilin c. Pemb Pembek ekua uan n air air menj menjad adii es es d. Pelel Peleleh ehan an es menj menjad adii air air e. Pelar Pelarut utan an gula, gula, garam garam dll. dll. #. "ll. 5. %ont %ontoh oh Perc Percob obaa aan n a. Percob Percobaan aan pembak pembakaran aran pada pada kerta kertass $) ah ahan' an' er erta tass orek api • ) 9ang 9angka kah h kerja kerja ' Siapkan bahan yang diperlukan • Siapkan alas untuk menampung hasil pembakaran • :yalakan korek api dan siapkan kertas yang akan dibakar • akar kertas • *) 4asil' kertas kertas berubah berubah menjadi menjadi abu karena karena terjadi terjadi peruba perubahan han kimia kimia yang tidak dapat kembali ke wujud semula b. Percobaan pelarutan $) ahan' +ula • Air • +elas • Pengaduk • ) 9ang 9angka kah h kerj kerja' a' Siapkan bahan yang diperlukan • Masukkan gula dan air ke dalam gelas • Aduk gula sampai gula itu larut • *) 4asil' gula gula larut larut dalam air dan bercampur bercampur dengan dengan partikel partikel air yang yang menyebabkan air menjadi manis.
5
c. Perc Percob obaa aan n pel pelel eleh ehan an $) ahan' 9ilin • orek api • Alas • ) 9ang 9angka kah h kerj kerja' a' Siapkan bahan yang diperlukan. • Panaskan lilin dengan api, tunggu beberapa saat sampai lilin • meleleh. *) 4asil' lilin lilin akan akan meleleh meleleh dan dan tidak menghasilka menghasilkan n -at baru baru karena karena merupakan perubahan #isika. ;. Simpulan Materi merupakan sesuatu yang memiliki masa dan olume serta menempati ruang, contohnya' meja, buku, air, dan udara, caha yanya dan sinar bukan merupakan materi, sebab tidak menempati ruang materi atau -at diklasi#ikasikan kedalam -at tunggal yang terdiri dari unsur dan senyawa, dan -at campuran, berdasarkan wujudnya materi dibagi menjadi tiga bagian, padat, cair dan gas dan ketiganya itu dapat mengalami perubahan #isika, perubahan biologi, dan perubahan kimia. "engan demikian setelah kita tahu pengertian materi, nantinya kita bisa membedakan benda!benda yang ada disekitar kita. kita . 0ermasuk 0ermasuk materi atau bukan.
2. KO KONS NSEP EP LO LOGA GAM M DAN DAN NON NON LOGA LOGAM M
9ogam berasal 9ogam berasal dari bahasa
;
dan ; unsur yaitu hidrogen (4), karbon (%), nitrogen (:), oksigen (3), #os#or (P), belerang (S), dan selenium (Se). 9ogam adalah unsur kimia yang memiliki si#at kuat, keras, liat, merupakan penghantar panas dan listrik yang baik, serta mempunyai titik lebur tinggi. enda logam pada awalnya dibuat dari bijih logam, yang dapat diperolah dengan cara menambang baik yang berupa bijih logam murni maupun yang bercampur dengan materi lain. ijih logam yang diambil dalam keadaan murni diantaranya adalah emas, platina, perak, bismus dll. Sedangkan ada juga bijih logam yang bercampur dengan unsur lain seperti tanah liat, #os#or, silikon, karbon, serta pasir. Adapun unsur!unsur logam umumnya berwujud padat pada suhu dan tekanan normal, kecuali raksa yang berwujud cair. Pada umumnya unsur logam dapat ditempa sehingga dapat dibentuk menjadi benda benda lainnya. 9ogam yang ditemukan berbentuk mineral atau bijih didalam tanah. Akan tetapi, sebagian logam ditemukan bercampur atau menyatu dengan -at lain tersebar dalam batuan bumi. Pada umumnya, logam memiliki banyak man#aat, seperti di bidang teknik, industri, pertanian dan kedokteran. 9ogam merupakan elemen kerak bumi (mineral) yang terbentuk secara alami. 6umlah logam diperkirakan 7= dari kerak bumi. 9ogam dalam bidang keteknisian adalah besi. iasanya dipakai untuk konstruksi bangunan!bangunan, pipa!pipa, alat!alat pabrik dan sebagainya. %ontoh dari logam yang sudah memiliki si#at! si#at penggunaan teknis tertentu dan dapat diperoleh dalam jumlah yang cukup banyak adalah besi, tembaga, seng, timah, timbel, nikel, aluminium, dan magnesium. 9ogam mempunyai beberapa karakteristik yaitu, dapat ditempa dan diubah bentuk, merupakan penghantar panas dan listrik yang baik, keras (tahan terhadap goresan, potongan), kenyal (tahan patah bila dibentang), kuat (tahan terhadap benturan, pukulan martil), dan liat (dapat ditarik), serta mempunyai titik lebur tinggi. 9ogam juga merupakan bahan yang dapat ditempa, mengkilat, magnetis, dan dapat dicampur secara homogen dalam berbagai kadar. 9ogam merupakan unsur yang jumlahnya paling banyak di bumi ini. 6enis! jenis logam memiliki si#at dan kegunaanya masing!masing. Sampai saat ini,
>
terdapat 58 logam yang terbentuk secara alami di bumi, namun hanya sedikit yang bisa diman#aatkan dengan cara yang benar. A. Logam
9ogam merupakan kelompok unsur kimia yang berwujud padatan mengkilap, merupakan penghantar panas dan listrik yang baik. 0idak semua logam memiliki si#at ini (misalnya merkuri adalah cairan). "alam kimia ada beberapa jenis logam. 9ogam dari blok p dan s (misalnya :atrium dan Aluminium) biasanya merupakan unsur reakti#. 9ogam blok p merupakan unsur!unsur yang memiliki elektron terluarnya mengisi orbital p dengan kon#igurasi elektron terluar sp?. "alam susunan berkala (tabel periodik), unsur!unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital p adalah unsur! unsur golongan $* sampai golongan $>. 2ntuk senyawa blok p, secara umum porsi ikatan koalen lebih dominan. Prinsip penting dalam senyawa unsur blok p adalah ikatan kimia dan termokimia yang berhubungan dengan ikatan koalen. Pada golongan $; dan $> semua unsur bersi#at non logam. Pada blok p, adanya garis diagonal menjadi pembatas antara logam dan nonlogam. 2nsur yang memiliki kemampuan untuk melepas elektron digolongkan sebagai logam dan unsur yang memiliki kemampuan untuk menerima elektron digolongkan sebagai non logam. 0erdapat unsur yang memiliki kemampuan di antara keduanya, yakni memiliki kecenderungan melepaskan atau menerima elektron digolongkan sebagai metaloid. 9ogam umumnya bersi#at sebagai reduktor, sebab dapat dioksidasi. 9ogam!logam yang berada dalam golongan utama dalam sistem periodik, umunya merupakan pereduksi kuat. Sedangkan pada logam!logam yang berada pada golongan transisi memiliki si#at pereduksi yang relati# lebih rendah dari logam golongan utama. 9ogam yang memiliki jari!jari lebih besar, umunya bersi#at lebih reakti#, sebab kemampuannya untuk melepaskan elektron pada kulit terluar lebih mudah. "engan adanya deret olta, logam dapat dijelaskan lebih baik dimana deret tersebut menunjukkan kemampuan suatu logam untuk bereaksi dengan kation logam lain, sehingga membentuk logam dan kation logam yang baru.
@
$. Jenis jenis ogam a. Alumunium Alumunium adalah logam dengan warna putih keperak!perakan yang memiliki si#at sangat ringan dan tahan terhadap korosi (karat). 9ogam ini berasal dari bijihnya, bauksit, dengan proses elektrolisis. Alumunium digunakan dalam kabel!kabel listrik lintas udara, pesawat terbang, kapal, mobil, kaleng minuman, dan #oil dapur (pembungkus makanan). "i dalam kelistrikan Aluminium memiliki kepadatan rendah dan daktilitas tinggi adalah apa yang membuatnya cocok untuk transmisi listrik tegangan tinggi jarak jauh. Saluran listrik dari tembaga yang mahal dan perlu struktur pendukung tambahan untuk mendukung konduktiitas listrik yang tinggi. Sedangkan Aluminium tidak memerlukan semua ini, yang menghemat biaya dan menjadi tahan terhadap korosi, meningkatkan daya tahan. 3leh karena itu, aluminium menggantikan tembaga dalam trans#ormator dan sistem kabel. 4al ini juga dapat digunakan dalam casing, penyangga, kotak sekering, piring satelit, teleisi, peralatan rumah tangga, sistem suara, dan komunikasi lainnya dan peralatan elektronik. b. aja aja merupakan salah satu aloi yang sangat sering kita dengar dan kita jumpai namanya. aja memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan manusia, kenapa demikian arena aja merupakan aloi besi dan karbon yang merupakan satu dari sedikit bahan terpenting dalam industri, seperti yang kita ketahui, bidang industri ini mempengaruhi dunia secara global. aja memiliki si#at tahan karat, dan kegunaanya yang sangat penting adalah untuk bidang industri ruang angkasa. aja merupakan logam yang terbuat dari besi dengan campuran karbon. erdasarkan campuran karbonnya, baja dikategorikan menjadi * yaitu' baja dengan kadar karbon rendah (B hingga B,8 =), baja dengan kadar karbon menengah (B,8 hingga B,88 =), baja dengan kadar karbon tinggi (di atas B,88=).
$B
Meskipun konduktiitas baja rendah tetapi digunakan pada penghantar transmisi yaitu A%S/, #ungsi baja dalam hal ini adalah untuk memperkuat konduktor aluminium secara mekanis setelah digalanis dengan seng. euntungan dipakainya baja pada A%S/ adalah menghemat pemakaian aluminium. erdasarkan pertimbangan tersebut dibuat penghantar bimetal. c. esi esi merupakan logam yang memiliki warna abu!abu keputih! putihan. 9ogam ini dihasilkan terutama dari peleburan biji hematit dalam tanur sembur. egunaanya adalah dipakai untuk bangunan dan bidang teknik, juga dapat diman#aatkan untuk membuat aloi baja. d. Cmas 2nsur logam emas memiliki si#at yang lunak, dan memiliki warna kuning terang yang digunakan untuk perhiasan dan alat! alat elektronik. 0entunya emas tidak mudah didapat di pasaran, karena memiliki harga yang sangat tinggi dan terus meningkat. "i dalam sIstem kelistrikan emas jarang di pakai sebagai bahan konduktor meskipun emas adalah penghantar listrik yang baik, karena di samping harga yang cukup mahal emas merupakan logam yang sangat berharga yang tidak mudah di dapatkan. Adapun onsentrasi elektron bebas dalam logam emas 8,@B D $B cm !*. Cmas sangat kondukti# untuk listrik, dan telah digunakan untuk jaringan kabel listrik di beberapa aplikasi energi tinggi (hanya perak dan tembaga lebih kondukti# per olume, tapi emas memiliki keuntungan ketahanan korosi). Seperti terlihat pada emas dengan konduktiitas 5,$; ? $B; SEm. Meskipun emas bereaksi kimia oleh klorin bebas, konduktiitas yang baik dan ketahanan umum terhadap oksidasi dan korosi pada lingkungan lain (termasuk tahan terhadap asam non!diklorinasi) telah menyebabkan industri digunakan secara luas di era elektronik sebagai lapisan lapisan tipis konektor elektris dari segala jenis, sehingga memastikan koneksi yang baik. Sebagai contoh, emas yang digunakan dalam konektor kabel elektronik lebih mahal, seperti audio, ideo dan kabel 2S. e. alium
$$
alium adalah logam ringan dengan warna keperakan, juga memiliki si#at sangat reakti#. Senyawa!senyawa kalium digunakan dalam pupuk kimia dan untuk pembuatan kaca. #. alsium 9ogam ini memiliki putih keperak!perakan, si#atnya yang mudah dibentuk sesuai dengan tempat ditemukannya, yaitu di dalam batu kapur dan kapur. "alam makhluk hidup juga terdapat logam yang satu ini, salah satunya di tulang gigi hewan. Peman#aatan logam ini biasanya untuk membuat semen dan baja kualitas tinggi. alsium unsur kimia (%a), nomor atom B, merupakan unsur kelima dan logam yang paling melimpah ketiga di kerak bumi. 9ogam ini trimorphic, lebih sulit daripada sodium, tapi lebih lembut dari aluminium. Sebuah serta berilium dan aluminium, dan tidak seperti logam alkali, tidak menyebabkan kulit terbakar. 4al ini kurang kimia rea kti# dari logam alkali dan dari logam alkali tanah lainnya. g. uningan uningan adalah paduan logam tembaga dan logam seng dengan kadar tembaga antara 5B!@5= massa. uningan merupakan sebuah aloi yang terbuat dari tembaga dan seng. Peman#aatanya sangat banyak terjadi di bumi ini, yaitu untuk barang!barang hiasan, sekrup, alat!alat musik, dan paku!paku kecil. h. upronikel Merupakan aloi yang terbuat dari tembaga dan nikel yang i.
digunakan untuk membuat uang logam berwarna perak. romium romium adalah logam berkilau, getas dan keras, serta berwarna perak abu!abu. etika dipanaskan, kromium membentuk oksida kromat hijau. 9ogam ini tidak stabil pada oksigen dan segera menghasilkan lapisan oksida tipis. romium ditambang sebagai bijih kromit (e%r37). Penambangan bijih kromium antara lain terdapat di A#rika
j.
Selatan, 1imbabwe, inlandia, India, a-akihstan, dan ilipina. Magnesium Magnesium adalah logam alkali tanah dan elemen kedua yang terletak di baris kedua dari tabel periodik. Ini adalah unsur kedelapan
$
yang paling berlimpah di umi. Atom magnesium memiliki $ elektron dan $ proton. Ada dua elektron alensi di kulit ter luarnya. "alam kondisi standar magnesium merupakan logam ringan dengan warna putih keperakan. ila terkena udara, magnesium akan memudar dan menjadi dilindungi oleh lapisan tipis oksida. etika magnesium bersentuhan dengan air, magnesium akan bereaksi dan menghasilkan gas hidrogen. 6ika terendam air, Anda akan melihat gelembung gas mulai ter bentuk. ila dibakar, Magnesium berwarna putih yang sangat ter ang. Pada suatu waktu bubuk magnesium digunakan untuk menghasilkan kilatan cahaya untuk #otogra#i.
k. :atrium :atrium merupakan sebuah logam yang sangat reakti#. Memiliki si#at lunak dan berwarna putih keperakan logam ini terdapat dalam garam l.
dapur dan digunakan untuk lampu jalanan dan dala m industri kimia. Perak Perak adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Ag dan nomor atom 7;. 9ambangnya berasal dari bahasa 9atin Argentum. Sebuah logam transisi lunak, putih, mengkilap, perak memiliki konduktiitas listrik dan panas tertinggi di seluruh logam dan terdapat di mineral dan dalam bentuk bebas. 9ogam ini digunakan dalam koin, perhiasan, peralatan meja, dan #otogra#i. Perak termasuk logam mulia seperti emas. Perak termasuk logam mulia karena tidak mengalami proses korosi#, namun perak bisa mengalami proses oksidasi. Proses oksidasi pada perak mengakibatkan lapisan kehitaman pada permukaan perak yang biasa disebut FtarnishF. :amun proses oksidasi ini tidak mengakibatkan kerusakan pada unsur tersebut, beda hal!nya dengan proses korosi pada logam besi (e). Perak merupakan suatu logam yang mudah dibentuk, berwarna putih abu!abu yang merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. 9ogam ini digunakan untuk membuat perhiasan, peralatan perak ,dan #ilm #otogra#i. $*
m. Perunggu Merupakan sebuah aloi dari tembaga dan timah yang dikenal sejak jaman kuno. Aloi ini memiliki si#at tahan korosi dan mudah dibentuk. "i banyak negara perunggu diman#aatkan untuk membuat uang logam yang bernilai rendah. Adapun de#inisi perunggu adalah campuran tembaga dengan unsur kimia lain, biasanya dengan timah, walaupun bisa juga dengan unsur! unsur lain seperti #os#or, mangan, alumunium, atau silikon. Perunggu bersi#at keras dan digunakan secara luas dalam industri. Perunggu sangat penting pada masa lampau, bahkan pernah suatu masa disebut sebagai 1aman Perunggu. n. Platina Platina adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pt dan nomor atom ;>. Sebuah logam transisi yang berat, FmalleableF, FductileF, berharga, berwarna putih!keabuan. Platinum tahan karat dan terdapat dalam beberapa bijih nikel dan tembaga. Platina digunakan dalam perhiasan, peralatan laboratorium, gigi, dan peralatan kontrol emisi mobil. Platina atau platinum merupakan unsur berwarna putih G abu!abu. iasanya berasosiasi dengan mineral lain emas, tembaga, nikel dan besi. ebanyakan mengandung logam berat langka seperti iridium, osmium, rhodium dan palladium. Platina merupakan 9ogam berwarna putih keperakan, yang mudah dibentuk, digunakan untuk membuat perhiasan, barang elektronik, dan sebagai katalisator. o. Plutonium 9ogam radioakti# yang dihasilkan dengan cara membombardir uranium dalam reaktor nuklir dan digunakan dalam senjata nuklir. 9ogam ini memiliki penampilan keperakan dan mengambil becek kuning ketika sedikit teroksidasi. 4al ini secara kimia reakti#. Sepotong relati# besar plutonium yang hangat saat disentuh karena energi yang dilepaskan dalam peluruhan al#a. Potongan yang lebih besar akan menghasilkan panas yang cukup untuk merebus air. 9ogam mudah larut dalam asam
$7
pekat klorida, asam iodat, atau asam perklorat. 9ogam ini menunjukkan enam modi#ikasi allotropic memiliki berbagai struktur kristal. p. /aksa /aksa merupakan logam berbentuk cairan yang berat. 9ogam cair ini memiliki warna putih keperakan , dan juga beracun. "igunakan dalam termometer, tapal gigi dan digunakan dalam beberapa bahan peledak. Air /aksa adalah satu!satunya logam biasa yang cair pada suhu biasa. Air /aksa kadang!kadang disebut raksa. Ini adalah berat, logam cair putih keperakan. Ini adalah konduktor yang panas dan buruk jika dibandingkan dengan logam lain tetapi merupakan konduktor yang adil dalam sistem listrik. Ini paduan mudah dengan banyak logam, seperti emas, perak, dan timah. Paduan ini disebut amalgam. H. Seng Seng merupakan logam putih kebiruan yang diambil dari mineral seng blende ( sfarelit ). 9ogam ini digunakan untuk melapisi besi agar tidak berkarat (disebut galanisasi). 9ogam ini juga digunakan di baterai! baterai listrik tertentu dan dalam aloi!aloi seperti kuningan. Seng bersi#at getas pada suhu normal, tetapi berubah menjadi ulet dan bisa ditempa ketika dipanaskan antara $$B % hingga $8B %. 2nsur ini merupakan logam cukup reakti# yang akan bereaksi dengan oksigen dan non logam, r.
serta bereaksi dengan asam encer untuk melepaskan hidrogen. Solder Solder merupakan aloi dari timah dan timbal yang memiliki titik lebur yang rendah dan digunakan untuk menyambungkan kabel!kabel
dalam barang!barang elektronik. s. 0embaga 9ogam yang mudah dibentuk, berwarna kemerah!merahan yang digunakan untuk membuat kabel listrik, tangki air panas, dan aloi kuningan, perunggu, dan kupronikel. 0embaga merupakan logam kemerahan dengan struktur kristal kubus. 0embaga memantulkan sinar merah dan oranye dan menyerap #rekuensi lain dalam spektrum cahaya. 9ogam ini mudah ditempa, ulet, dan merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. 0embaga lebih lunak dari seng, dapat dipoles, dan memiliki reaktiitas kimia rendah. "alam udara lembab, tembaga $8
perlahan!lahan membentuk selaput permukaan kehijauan yang disebut patina. 9apisan ini melindungi dari serangan korosi lebih lanjut. 0embaga merupakan unsur yang banyak terdapat di alam. 0embaga memasuki udara terutama melalui proses pembakaran bahan bakar #osil. 9ogam ini akan terus berada di udara hingga kemudian mengendap ke tanah melalui t.
hujan. 0imah Suatu logam yang lunak, mudah dibentuk, berwarna putih keperakan. 9ogam ini digunakan untuk menyepuh baja, guna menghentikan korosi dan dalam aloi perunggu, pewter (logam campuran timah dan timbal), dan solder. %assiterite banyak ditemukan dalam deposit alluialEalluium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu!batuan kecil. 4ampir >B= produksi timah diperoleh dari alluialEalluium atau istilahnya deposit sekunder. "iperkirakan untuk mendapatkan $ g %assiterite maka sekitar ; sampai > ton biji timahEalluial harus
ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah. u. 0imbal 9ogam berat berwarna biru keputih!putihan ,mudah dibentuk dan beracaun, diambil dari mineral galena dan digunakan dalam baterai, atap, dan perisai radiasi dari sinar J. 0imbal digunakan untuk tangki garis yang menyimpan cairan korosi#, seperti asam sul#at (4S37). epadatan tinggi timbal membuatnya berguna sebagai perisai terhadap sinar!J dan radiasi sinar gamma dan digunakan dalam mesin sinar J dan reaktor nuklir. 0imbal juga digunakan sebagai penutup pada beberapa kawat dan kabel untuk melindungi dari korosi, sebagai bahan untuk menyerap getaran dan suara dan dalam pembuatan amunisi. Sebagian besar timbal saat ini digunakan dalam produksi baterai seperti baterai yang ditemukan di mobil. . 0itanium
$5
Suatu logam yang kuat, berwarna putih, dan mudah dibentuk. 9ogam ini sangat tahan terhadap korosi dan digunakan untuk aloi!aloi dalam pesawat luar angkasa, pesawat terbang, dan kerangka sepeda. Platinum adalah logam putih keperakan, yang mudah ditempa, dan merupakan logam ulet berkilau. w. 2ranium Suatu logam putih keperakan, radioakti# yang digunakan sebagai sumber tenaga nuklir dan juga senjata nuklir. 2ranium (2) merupakan unsur yang terjadi secara alami yang dapat ditemukan di dalam semua batu karang, tanah, maupun air. 2ranium memiliki bilangan tertinggi yang ditemukan secara alami dalam jumlah yang banyak di atas bumi dan selalu ditemukan berikatan dengan unsur yang lain. 2ranium secara alami yang dibentuk dari ledakan supernoa. 2ranium memberi warna #luorescence hijau dan kuning ketika ditambahkan ke gelas bersama dengan -at adikti# yang lain. 9ogam uranium bereaksi dengan hampir semua unsur non logam dan senyawanya dengan peningkatan kereakti#an seiring peningkatan temperatur. ?. Kanadium Suatu logam yang keras, putih beracun, yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan aloi!aloi baja. Sebuah senyawa anadium digunakan sebagai katalisator untuk pembuatan asam sul#at. Kanadium diperoleh dari bijih sebagai anadium pentoksida (K38) melalui berbagai proses peleburan, pencucian, dan pemanggangan. Pentoksida tersebut kemudian dikurangi menjadi #erroanadium a tau bubuk anadium. Penyusunan anadium sangat murni sulit karena logam anadium yang cukup reakti# terhadap oksigen, nitrogen, dan karbon pada suhu tinggi. y. &ol#ram Suatu logam yang keras, berwarna abu!abu keputihan. 9ogam ini digunakan dalam #ilamen lampu, dalam barang!barang elektronik, dan dalam aloi!aloi baja untuk membuat alat!alat pemotong bertepi tajam. B. Non Logam
$;
:on logam adalah kelompok unsur kimia yang bersi#at elektronegati#, yaitu lebih mudah menarik elektron alensi dari atom lain dari pada melepaskannya. Adapun unsur non logam sebagai berikut' $. 4alogen' luorine (), %hlorine (%l), romine (r), Iodine (I), Astatine (At), 2nunseptium (2us). . +as mulia' 4elium (4), :eon (:e), Argon (Ar), rypton (r), Jenon (Je), /adon (/n), 2nunoctium (2uo). *. :onlogam lainnya' 4idrogen (4), %arbon (%), :itrogen (:), Phosphorus (), 3?ygen (3), Sul#ur (), Selenium (Se). Sebagian besar non logam ditemukan pada bagian atas tabel periodik, kecuali hidrogen yang terletak pada bagian kiri atas bersama logam alkali. &alaupun hanya terdiri dari B unsur, non logam merupakan penyusun sebagian besar isi bumi, terutama lapisan luarnya. $. Si#at isis :on 9ogam Pada umumnya unsur nonlogam mempunyai si#at #isis, antara lain' a. :on logam tidak dapat memantulkan sinar yang datang sehingga non logam tidak terlihat mengkilat. b. :on logam tidak dapat menghantarkan panas dan listrik sehingga disebut sebagai isolator. c. :on logam sangat rapuh sehingga tidak dapat ditarik menjadi kabel atau ditempa menjadi lembaran. d. "ensitas atau kepadatannya pun relati# rendah sehingga terasa ringan jika dibawa dan tidak bersi#at diamagnetik (dapat ditarik magnet). e. :onlogam berupa padatan, cairan dan gas pada suhu kamar. %ontohnya padatan %arbon (%), cairan romin (r) dan gas 4idrogen (4). . Si#at imia :on 9ogam Si#at!si#at kimia yang dimiliki unsur non logam antara lain' a. 6ika dilihat dari kon#igurasi elektronnya, unsur!unsur non logam cenderung menangkap elektron karena memiliki energi ionisasi yang besar untuk membentuk anion. b. 2mumnya unsur nonlogam memiliki titik leleh dan titik didih yang relati# rendah jika dibandingkan dengan unsur logam. c. :on logam memiliki 7 sampai > elektron dalam kulit terluar dari atom! atomnya. d. :on logam yang bereaksi dengan logam akan membentuk garam. e. ebanyakan nonlogam oksida yang larut dalam air akan bereaksi membentuk asam.
$>
#. :on logam dapat bereaksi dengan basa membentuk garam dan air. *. 6enis 6enis :on 9ogam Adapun beberapa jenis dari non logam sebagai berikut' a. 4idrogen (4) 4idrogen merupakan unsur pertama dalam tabel periodik. "alam kondisi normal, hidrogen merupakan gas yang tidak berbau dan tidak berwarna. 4idrogen merupakan salah satu unsur utama dalam air dan semua bahan organik serta tersebar luas tidak hanya di bumi tetapi juga di seluruh alam semesta. b. arbon (%) arbon merupakan unsur unik yang bisa berikatan dengan unsur lain untuk membentuk berbagai senyawa baru. elompok terbesar ikatan karbon adalah dengan hidrogen yang kemudian membentuk senyawa yang disebut hidrokarbon. Setidaknya sekitar $ juta komponen organik terbentuk dari hidrokarbon. arbon juga membentuk ikatan dengan senyawa lain yang dianggap sebagai anorganik, meskipun dalam jumlah yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan senyawa organik. c. :itrogen (:) :itrogen merupakan gas tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan sebagian besar merupakan gas diatomik. :itrogen menyumbang ;> persen atmos#er bumi dan merupakan konstituen dari semua jaringan hidup. :itrogen merupakan elemen penting bagi kehidupan karena merupakan salah satu penyusun ":A, dan dengan demikian merupakan bagian dari kode genetik. Molekul nitrogen terjadi terutama di udara. "alam air dan tanah, nitrogen ditemukan pada senyawa nitrat dan nitrit. Semua -at ini adalah bagian dari siklus nitrogen sehingga semua saling berhubungan. Manusia telah mengubah keseimbangan nitrat dan nitrit alami terutama karena penggunaan pupuk yang mengandung nitrat. :itrogen dihasilkan oleh berbagai industri sehingga meningkatkan kadar nitrat dan nitrit dalam tanah dan air. d. 3ksigen (3) 3ksigen merupakan unsur paling melimpah di kerak bumi, dengan hampir seperlima (dalam olume) komposisi udara adalah oksigen. +as oksigen biasanya terdapat dalam bentuk molekul diatomik, 3, tetapi ada
$@
juga dalam bentuk triatomik, 3*, bernama o-on. "alam kondisi normal, oksigen merupakan gas tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak berasa. 3ksigen sangat reakti# dan akan membentuk oksida dengan semua elemen lain kecuali helium, neon, argon, dan kripton. +as oksigen merupakan penyusun seperlima atmos#er dengan massa lebih dari satu juta miliar ton. 3ksigen di atmos#er bumi berasal dari #otosintesis tanaman yang telah terakumulasi selama jutaan tahun. e. os#or (P) os#or adalah unsur bukan logam multialen dari kelompok nitrogen. 2nsur ini ditemukan di alam dalam beberapa bentuk alotropik dan merupakan elemen penting bagi kehidupan organisme. 0erdapat beberapa bentuk #os#or yaitu #os#or putih, merah, dan hitam. os#or putih adalah jenis yang la-im diproduksi industri. os#or putih bersinar dalam gelap, terbakar secara spontan bila terkena udara, dan merupakan racun mematikan. os#or merah berariasi dalam warna dari oranye ke ungu karena ariasi kecil dalam struktur kimianya. entuk ketiga, #os#or hitam, dibuat di bawah tekanan tinggi, berwujud seperti gra#it serta mampu menghantarkan listrik. "i alam, #os#or tidak pernah ditemui dalam bentuk murni, tetapi hanya sebagai #os#at yang terdiri dari atom #os#or yang terikat pada empat atom oksigen. os#or juga terdapat dalam berbagai makanan. Makanan yang kaya #os#or termasuk tuna, salmon, sarden, hati, kalkun, ayam, telur dan keju (BB mgE$BB g). "i alam, terdapat banyak mineral #os#at dengan bentuk yang paling berlimpah adalah apatit.
#.
elerang (S) elerang (sul#ur) adalah unsur non logam multialen, berlimpah, tidak berasa dan tidak berbau. "alam bentuk alami, belerang berbentuk kristal padat berwarna kuning. Meskipun belerang terkenal karena baunya yang mirip telur busuk, bau ini sebenarnya berasal dari gas hidrogen sul#ida (4S), bukan dari belerang murni. ehidupan di bumi mungkin terjadi karena kehadiran belerang yang berkontribusi pada
B
pembentukan berbagai asam amino yang merupakan pembangun dasar kehidupan. g. Silikon (Si) Silikon adalah unsur elektropositi# yang paling melimpah di kerak bumi, bersi#at metalloid dengan kilap logam, dan sangat rapuh. Silikon merupakan semikonduktor intrinsik dalam bentuknya yang paling murni, meskipun intensitas semikonduktor bisa ditingkatkan dengan sejumlah kecil pengotor. 2nsur ini memiliki kelimpahan jauh lebih banyak daripada unsur lainnya, selain dari oksigen. Silikon merupakan penyusun ;,;= kerak bumi, sementara oksigen menyumbang 75,5=. h. 4elium (4e) 4elium merupakan salah satu gas mulia kelompok 3 dalam tabel periodik. +as ini merupakan unsur paling ringan kedua setelah hidrogen. Sumber helium utama dunia adalah serangkaian ladang gas alam di Amerika Serikat. 4elium adalah gas tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan tidak beracun. +as ini kurang larut dalam air dibandingkan gas lainnya. 4elium merupakan unsur kurang reakti# dan hampir tidak membentuk senyawa kimia dengan unsur lain. 4elium adalah unsur paling melimpah kedua di alam semesta, setelah hidrogen. 4elium i.
menyumbang *= dari semua massa dasar alam semesta. Argon (Ar) Argon adalah gas mulia ketiga dan berkontribusi pada sekitar $= atmos#er bumi. Argon biasanya diperoleh melalui #raksinasi udara cair.
j.
:eon (:e) :eon adalah gas mulia teringan kedua setelah helium. +as ini berwarna oranye kemerahan saat dimasukkan dalam tabung akum dan dalam lampu neon.
*. PENGGUNAAN LOGAM DAN NON LOGAM DALAM KEHIDUPAN SEHARI!HARI A. Pengg"naan Logam 2mumnya, logam berman#aat bagi manusia, karena penggunaannya di
bidang industri, pertanian, dan kedokteran. %ontohnya adalah merkuri yang digunakan dalam proses klor alkali. Proses klor alkali merupakan proses $
elektrolisis yang berperan penting dalam industri manu#aktur dan pemurnian -at kimia. Pada industri angkasa luar dan pro#esi kedokteran dibutuhkan bahan yang kuat, tahan karat, dan bersi#at noniritin, seperti aloi titanium. Sebagian jenis logam merupakan unsur penting karena dibutuhkan dalam berbagai #ungsi biokimiawi. Pada -aman dahulu, logam tertentu, seperti tembaga, besi, dan timah digunakan untuk membuat peralatan, perlengkapan mesin, dan senjata. Secara umum logam mulia berarti logam!logam termasuk paduannya yang biasa dijadikan perhiasan, antara lain emas, perak, perunggu dan platina. 9ogam!logam tersebut memiliki warna yang bagus, tahan karat, lunak dan terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam, sehingga harganya mahal. Cmas dan perak memiliki si#at penghantar listrik yang sangat baik sehingga banyak dipakai untuk melapisi konektor!konektor pada perangkat elektronik. emampuan logam untuk meregang apabila ditarik disebut duktilitas. emampuan logam meregang dan menghantarkan listrik diman#aatkan untuk membuat kawat atau kabel, contohnya tembaga. emampuan logam berubah bentuk jika ditempa disebut maleabilitas. emampuan logam berubah bentuk jika ditempa diman#aatkan untuk membuat berbagai macam jenis barang, misalnya golok, pisau, cangkul, dan lain!lain. Sebagai konduktor panas yang baik, logam juga digunakan untuk membuat panci. 9ogam bersi#at kuat sehingga dapat digunakan untuk membangun rangka bangunan dan jembatan. 9ogam juga dapat menimbulkan suara dering yang nyaring jika dipukul, maka logam juga dapat digunakan dalam pembuatan bel. 9ogam berat adalah logam dengan massa jenis lima atau lebih, dengan nomor atom sampai dengan @. :amun logam berat dianggap berbahaya bagi kesehatan apabila terakumulasi secara berlebihan di dalam tubuh manusia. eberapa logam tersebut di antaranya bersi#at membangkitkan kanker (karsinogen). "emikian pula dengan bahan pangan dengan kandungan logam berat tinggi dianggap tidak layak konsumsi. asus!kasus pencemaran lingkungan menyebabkan banyak bahan pangan mengandung logam berat berlebihan. asus yang populer adalah
sindrom Minamata, sebagai akibat akumulasi raksa (4g) dalam tubuh ikan konsumsi. "i Indonesia, pernah dilaporkan bahwa ikan!ikan di 0eluk 6akarta juga memiliki kandungan raksa (4g) yang tinggi. 2dang dari tambak Sidoarjo pun pernah ditolak oleh importir dari 6epang karena dinilai memiliki kandungan admium (%d) dan 0imbal (Pb) yang melebihi ambang batas. "iduga logam!logam ini merupakan dampak buangan limbah industri di sekitarnya. akao dari Indonesia juga pernah ditolak pada lelang internasional karena dinilai memiliki kandungan %d di atas ambang batas yang dii-inkan. %d diduga berasal dari pupuk 0SP yang diberikan pada tanaman di perkebunan. . Pengg"naan Non Logam elerang merupakan endapan gas belerang yang membatu. 0erbentuknya belerang karena akti#itas ulkanisme. elerang (Su) ini banyak digunakan di berbagai macam industri, misalnya pupuk, kertas, cat, plastik, bahan sintetis, pengolahan minyak bumi, industri karet dan ban, industri gula pasir, aki, industri kimia, bahan peledak, pertenunan, #ilm dan #otogra#i, industri logam dan besi baja, bahan korek api, obat! obatan dan lain!lain. elerang atau sul#ur ini tersebar di Pegunungan Ijen (6awa 0imur), "ataran 0inggi "ieng (6awa 0engah), dan 0angkuban Perahu (6awa arat). os#at merupakan bahan endapan dari kotoran kelelawar dan burung. os#at terdapat di daerah karst terutama di dalam gua!gua. Peman#aatannya digunakan untuk bahan utama pupuk #os#at. 0ersebar di ojonegoro (6awa 0imur), Ajibarang (6awa 0engah), dan ogor (6awa arat). %ontoh dari carbon (%) adalah intan atau berlian. Intan dalam tingkatan kekerasan batuan, merupakan batuan yang mempunyai tingkatan kekerasan paling tinggi, sehingga intan bisa digunakan untuk mengiris kaca dan marmer. Intan berasal dari endapan tumbuhan jenis pakis!pakisan yang telah mengalami proses yang sangat panjang dan lama. Peman#aatan utama intan ialah digunakan sebagai perhiasan. Mineral intan tersebar di
*
Martapura (alimantan Selatan), 9ongiram (alimantan 0imur), Sei Pinang (alimantan 0engah), dan Muara Mengkiang (alimantan barat). arbon monoksida (%3) lebih dikenal karena si#atnya yang beracun daripada kegunaannya. +as ini dapat berikatan dengan haemoglobin dalam darah sehingga menghalangi #ungsi utama darah sebagai pengangkut oksigen. +as %3 tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. %3 di udara berasal dari pembakaran tak sempurna dalam mesin kendaraan bermotor dan industri. eberapa penggunaan %3 adalah sebagai reduktor pada pengolahan logam, sebagai bahan baku untuk membuat methanol dan merupakan komponen berbagai jenis bahan bakar gas. +as %3 tidak beracun, tetapi jika kadarnya terlalu besar ($B!B=) dapat membuat pingsan dan merusak sistem pernapasan. %3 terbentuk pada pembakaran bahan bakar yang mengandung karbon seperti batu bara, minyak bumi, gas alam dan kayu. +as ini juga dihasilkan pada pernapasan makhluk hidup. arbon dioksida komersial diperoleh dari pembakaran residu penyulingan minyak bumi. "alam jumlah besar juga diperoleh sebagai hasil samping produksi urea dan pembuatan alkohol dari proses peragian. eberapa penggunaan komersial karbon dioksida adalah karbon dioksida padat yang disebut es kering digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran dan untuk membuat minuman ringan. 7. KONSEP #AMPURAN DAN LARUTAN A. #am$"%an "alam kimia, campuran adalah sebuah -at yang dibuat dengan menggabungkan dua -at atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi (obyek tidak menempel satu sama lain). Sementara tak ada perubahan #isik dalam suatu campuran, properti kimia suatu campuran dapat menyimpang dari komponennya seperti titik lelehnya. %a mpuran dapat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. %ampuran dapat bersi#at homogen atau heterogen. %ampuran adalah hasil pencampuran mekanis atau pencampuran -at kimia seperti elemen dan senyawa, tanpa penyatuan kimia atau perubahan kimia lainnya, sehingga masingmasing -at mempertahankan properti dan
7
karakteristik kimianya. %ampuran dibagi menjadi dua yatu campuran homogen dan campuran heterogen. $. %ampuran homogen %ampuran antara dua -at atau lebih yang partikelpartikel penyusun tidak dapat dibedakan lagi disebut campuran homogen. %ampuran homogen sering disebut dengan larutan. %ontoh campuran homogen, antara lain' campuran air dengan gula dinamakan larutan gula, campuran air dengan garam dinamakan larutan garam. 2kuran partikel dalam larutan memiliki diameter sekitar B,BBBBBBBB$ m, dan tidak dapat dilihat dengan mikroskop. eberapa contoh campuran homogen di atas adalah campuran antar -at cair. Adakah campuran antar logam, sehingga terbentuk campuran homogen 0erdapat campuran antara logam dengan logam lain sehingga terbentuk campuran homogen. Misal, Stainless steel banyak digunakan untuk keperluan alatalat kesehatan dan rumah tangga. Stainless steel merupakan campuran logam besi, krom, dan nikel. 0ahukah kamu emas merupakan campuran homogen Pencampuran logam dilakukan dengan melelehkan logamlogam tersebut. %ampuran logam satu dengan logam lain dinamakan paduan logam. Cmas murni merupakan logam yang lunak, mudah dibengkokkan. Agar emas menjadi keras sehingga sulit untuk dibengkokkan, maka emas murni tersebut dicampur dengan logam lain yaitu tembaga. Perhiasan yang dijual memiliki kadar karat, B karat atau $> karat. Apa arti kalimat tersebut Cmas murni memiliki kadar 7 karat, sedangkan emas yangsudah dicampur dengan logam tembaga memiliki kadar karat, B karat, atau $> karat. Semakin sedikit kadar emas yang dimiliki, semakin banyak kandungan tembaga didalam emas tersebut. adangkala dalam campuran emas dan tembaga masih dicampur lagi dengan perak. 4al ini dilakukan agar menambah menarik penampilan emas tersebut. %ampuran antara emas, tembaga dan perak menghasilkan emas berwarna putih yang biasa disebut emas putih.
8
6enis campuran homogen, antara lain' campuran gas dalam gas, campuran gas dalam -at cair, campuran gas dalam -at padat, campuran -at cair dalam -at cair, dan campuran -at padat dalam -at cair. . %ampuran heerogen %ampuran antara dua macam -at atau lebih yang partikelpartikel penyusunnya masih dapat dibedakan satu sama lainnya disebut campuran heterogen. %ontoh campuran heterogen ' tanah, air sungai, makanan, minuman, air laut, adonan kue, adonan beton cor, dll. Pada campuran heterogen dinding pembatas antar -at masih dapat dilihat, misal campuran air dengan minyak, campuran besi dan pasir, campuran serbuk besi dan air, dll. Perbedaan campuran homogen dan heterogen' $. %ampuran heterogen merupakan campuran yang komponenkomponennya masih dapat terlihat terpisah secara kasat mata. . %ampuran homogen merupakan campuran serba sama, komponen komponennya sudah tidak dapat dipisahkan secara kasat mata. %ampuran homogen disebut juga dengan larutan.
B. La%"&an 0anpa kita sadari, selama ini kehidupan kita sangat berkaitan dengan
-at kimia yang dapat kita temui dalam berbagai macam bentuk. Salah satunya dalam larutan yang akan dibahas lebih jauh dalam makalah ini. Misalnya garam dapur atau :atrium lorida (:a%l). Selain memperkaya rasa masakan ternyata garan dapur (:a%l) yang kita kenal selama ini mempunyai kegunaan lain. 0ernyata garam dapur (:a%l) dalam bentuk larutan jika disambungkan dengan power supply dapat menghantarkan arus listrik dan membuat lampu menyala. "emikian juga halnya dengan larutan!larutan lainnya, misalnya air suling, larutan gula, asam asetat, amonia, asam sul#at, asam klorida, natrium klorida, natrium hidroksida, dan masih banyak lagi. Secara garis besar larutan dibagi menjadi dua yaitu larutan elektrolit dan larutan non!elektrolit.
5
9arutan elektrolit dibagi lagi menjadi dua yaitu elektrolit kuat dan elektroit lemah. $. Si#at "asar 9arutan 9arutan adalah campuran yang bersi#at homogen antara molekul, atom ataupun ion dari dua -at atau lebih. "isebut campuran karena susunannya atau komposisinya dapat berubah. "isebut homogen karena susunanya begitu seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian! bagian yang berlainan, bahkan dengan mikroskop optis sekalipun. omponen larutan terdiri dari pelarut ( solvent ) dan -at terlarut ( solute). Pelarut adalah medium bagi -at terlarut yang dapat berperan serta dalam reaksi kimia dalam larutan atau meninggalkan larutan karena pengendapan atau penguapan. "an uraian mengenai gejala ini memerlukan komposisi larutan dan berdasarkan daya hantarnya larutan dibagi menjadi larutan elektrolit dan non elektrolit. . omposisi 9arutan Ada beberapa cara untuk menyatakan komposisi larutan.
c) +aram!garam yang mudah larut, seperti' :a%l, I, Al(S37)* dan lain!lain. Partikel!partikel yang ada di dalam larutan elektrolit kuat adalah ion!ion yang bergabung dengan molekul air, sehingga larutan tersebut daya hantar listriknya kuat. 4al ini disebabkan karena tidak ada molekul atau partikel lain yang menghalangi gerakan ion! ion untuk menghantarkan arus listrik, sementara molekul!molekul air adalah sebagai media untuk pergerakan ion. Misalnya 4%l dilarutkan ke dalam air, maka semua 4%l akan bereaksi dengan air dan berubah menjadi ion!ion dengan persamaan reaksi berikut' 4%l (g) 43 ( l ) ⎯ N 4*3(aH) %lO (aH) /eaksi ini biasa dituliskan' 4%l (aH) ⎯ N 4(aH) %lO (aH)
) Clektrolit 9emah 9arutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar' 3 alpha $.
>
Partikel!partikel yang ada di dalam larutan adalah molekul!molekul senyawa %4*%334 yang tekBrlarut dan ion!ion 4 dan %4*%33O. Molekul senyawa %4*%334 tidak dapat menghantarkan arus listrik, sehinggga akan menjadi penghambat bagi ion!ion 4 dan %4*%33O untuk menghantarkan arus listrik. b. 9arutan non elektrolit 9arutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena -at terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion!ion (tidak meng!ion). 0ergolong ke dalam jenis ini misalnya' • • • •
9arutan urea 9arutan sukrosa 9arutan glukosa 9arutan alkohol dan lain!lain
Ada reaksi dalam larutan, yaitu' $) Cksoterm, yaitu proses melepaskan panas dari sistem ke lingkungan, temperatur dari campuran reaksi akan naik dan energi potensial dari -at! -at kimia yang bersangkutan akan turun. ) Cndoterm, yaitu menyerap panas dari lingkungan ke sistem, temperatur dari campuran reaksi akan turun dan energi potensial dari -at! -at kimia yang bersangkutan akan naik. erdasarkan jenuh atau tidaknya larutan dapat dibagi menjadi *, yaitu' $) 9arutan tak jenuh yaitu larutan yang mengandung -at terlarut ( solute) kurang dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel! partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi (masih bisa melarutkan -at). 9arutan tak jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion sp berarti larutan belum jenuh ( masih dapat larut). ) 9arutan jenuh yaitu suatu larutan yang mengandung sejumlah -at terlarut ( solute) yang larut dan mengadakan kesetimbangn dengan pelarut ( solute) padatnya. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel! partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (-at
@
dengan konsentrasi maksimal). 9arutan jenuh terjadi apabila bila hasil konsentrasi ion L sp berarti larutan tepat jenuh. *) 9arutan sangat jenuh (kelewat jenuh) yaitu suatu larutan yang mengandung lebih banyak -at terlarut ( solute) daripada yang diperlukan untuk larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang tidak dapat lagi melarutkan -at terlarut ( solute) sehingga terjadi endapan. 9arutan sangat jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion Q sp berarti larutan lewat jenuh (mengendap). erdasarkan si#at kualitati#, larutan dapat dibedakan menjadi , yaitu' $) 9arutan pekat yaitu larutan yang mengandung relati# lebih banyak -at terlarut ( solute) dibanding pelarut ( solvent ). ) 9arutan encer yaitu larutan yang relati# lebih sedikit -at terlarut ( solute) dibanding pelarut ( solvent ). 7. onsentrasi 9arutan onsentrasi larutan menyatakan banyaknya -at terlarut dalam sejumlah tertentu larutan. Secara #isika konsentrasi dapat dinyatakan dalam = (persen) atau ppm (part per million) L bpj (bagian per juta). "alam kimia konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar (M), molal (m) atau normal (:). a. Persen massa (= bEb) Persen massa menyatakan perbandingan massa -at terlarut ( solute) terhadap massa larutan = Solute L $BB = b. Persen olum (= E) Persen olum menyatakan perbandingan -at terlarut ( solute) terhadap olum larutan = solute L $BB = c. Persen massaEolum (= bE) Persen massa per olum menyatakan perbandingan massa -at terlarut ( solute) terhadap olume larutan. d. Persen olumEmassa (= Eb) Persen olum per massa menyatakan perbandingan olum -at terlarut ( solute) terhadap massa larutan. e. Molaritas (M)
*B
Molaritas menyatakan jumlah mol -at terlarut dalam setiap liter larutan ML ? #.
Molalitas (m) Molalitas menyatakan jumlah mol -at terlarut dalam setiap kilo gram ($BBB gram) pelarut. m L ?
g. :ormalitas (:) :ormalitas menyatakan jumlah ekuialen -at terlarut dalam setiap liter larutan. : L ? n ? h. ppm ppm menyatakan massa (Mg) -at terlarut ( solute) dalam tiap g larutan. 8. elarutan 9arutan jenuh adalah larutan yang mengandung -at terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara -at terlarut ( solute) yang terlarut dan yang tak terlarut. anyaknya -at terlarut ( solute) yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan (solubility) -at itu. elarutan umumnya dinyatakan dalam gram -at terlarut per $BB m9 pelarut, atau per $BB gram pelarut pada temperatur yang tertentu. 6ika kelarutan -at kurang dari B,B$ gram per $BB gram pelarut, maka -at itu dikatakan tak larut (insoluble). 6ika jumlah -at terlarut ( solute) yang terlarut kurang dari kelarutannya, maka larutannya disebut tak jenuh (unsaturated). 9arutan tak jenuh lebih encer (kurang pekat) dibandingkan dengan larutan jenuh. 6ika jumlah -at terlarut ( solute) yang terlarut lebih banyak dari kelarutannya, maka larutannya disebut lewat jenuh (supersaturated). 9arutan lewat jenuh lebih pekat daripada larutan jenuh. 9arutan lewat jenuh biasanya dibuat dengan cara membuat larutan jenuh pada temperatur yang lebih tinggi. Pada cara ini -at terlarut harus mempunyai kelarutan yang lebih besar dalam pelarut panas daripada dalam pelarut
*$
dingin. 6ika dalam larutan yang panas itu masih tersisa -at terlarut yang sudah tak dapat melarut lagi, maka sisa itu harus disingkirkan dan tidak boleh ada -at lain yang masuk. emudian larutan itu didinginkan hati! hati dengan cara didiamkan untuk menghindari pengkristalan. 6ika tidak ada solute yang memisahkan diri (mengkristal kembali) selama pendinginan, maka larutan dingin yang diperoleh bersi#at lewat jenuh. 9arutan lewat jenuh yang dapat dibuat dengan cara ini misalnya larutan dari sukrosa, natrium asetat dan natrium tiosul#at (hipo). 9arutan lewat jenuh merupakan suatu sistem metastabil. 9arutan ini dapat diubah menjadi larutan jenuh dengan menambahkan kristal yang kecil (kristal intiEbibit) umumnya kristal dari -at terlarut ( solute). elebihan molekul -at terlarut ( solute) akan terikat pada kristal inti dan akan mengkristal kembali. elarutan senyawa logam biasa, yaitu senyawa logam golongan IA, IIA, I, II, Mn, e, %o, :i, Al, Sn, Pb, Sb, i, dan :4 7 seperti pada tabel berikut' Senyawa :itrat :itrit Asetat lorida romida Iodida Sul#at
elarutan Semua larut Semua larut kecuali Ag Semua larut kecuali Ag, 4g, i* Semua larut kecuali Ag, 4g, Pb, %u* Semua larut kecuali Ag, 4g, Pb Semua larut kecuali Ag, 4g, Pb, i* Semua larut kecuali a, Sr , Pb, (%a sedikit
Sul#it Sul#ida
larut) Semua tidak larut kecuali :a, , :47 Semua tidak larut kecuali :a, , :47, a,
os#at arbonat 3ksalat 3ksida
Sr , %a Semua tidak larut kecuali :a, , :47 Semua tidak larut kecuali :a, , :47 Semua tidak larut kecuali :a, , :47 Semua tidak larut kecuali :a, , a, Sr ,
4idroksida
%a Semua tidak larut kecuali :a, , :47, a, Sr , (%asedikit larut)
*
0abel $. elarutan beberapa senyawa dalam air. aktor!#aktor yang mempengaruhi kelarutan antara lain jenis -at terlarut, jenis pelarut, temperatur, dan tekanan. a. 6enis 1at 1at!-at dengan struktur kimia yang mirip umumnya dapat saling bercampur dengan baik, sedangkan -at!-at yang struktur kimianya berbeda umumnya kurang dapat saling bercampur (like dissolves like). Senyawa yang bersi#at polar akan mudah larut dalam pelarut polar, sedangkan senyawa nonpolar akan mudah larut dalam pelarut nonpolar. %ontohnya alkohol dan air bercampur sempurna (completely miscible), air dan eter bercampur sebagian (partially miscible), sedangkan minyak dan air tidak bercampur (completely immiscible). b. Suhu elarutan gas umumnya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi. Misalnya jika air dipanaskan, maka timbul gelembung!gelembung gas yang keluar dari dalam air, sehingga gas yang terlarut dalam air tersebut menjadi berkurang. ebanyakan -at padat kelarutannya lebih besar pada temperatur yang lebih tinggi. Ada beberapa -at padat yang kelarutannya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi, misalnya natrium sul#at dan serium sul#at. Pada larutan jenuh terdapat kesetimbangan antara proses pelarutan dan proses pengkristalan kembali. 6ika salah satu proses bersi#at endoterm, maka proses sebaliknya bersi#at eksoterm. 6ika temperatur dinaikkan, maka sesuai dengan a-as Le Chatelier (Henri Louis Le Chatelier: 18!" 1#$%) kesetimbangan itu bergeser ke arah proses endoterm. 6adi jika proses pelarutan bersi#at endoterm, maka kelarutannya bertambah pada temperatur yang lebih tinggi. Sebaliknya jika proses pelarutan bersi#at eksoterm, maka kelarutannya berkurang pada suhu yang lebih tinggi. c. 0ekanan
**
Perubahan tekanan pengaruhnya kecil terhadap kelarutan -at cair atau padat. Perubahan tekanan sebesar 8BB atm hanya merubah kelarutan :a%l sekitar ,* = dan :47%l sekitar 8,$ =. elarutan gas sebanding dengan tekanan partial gas itu. Menurut hukum Henry (&illiam Henry: 1''"18$%) massa gas yang melarut dalam sejumlah tertentu cairan (pelarutnya) berbanding lurus dengan tekanan yang dilakukan oleh gas itu (tekanan partial ), yang berada dalam kesetimbangan dengan larutan itu. %ontohnya kelarutan oksigen dalam air bertambah menjadi 8 kali jika tekanan partial !nya dinaikkan 8 kali. 4ukum ini tidak berlaku untuk gas yang bereaksi dengan pelarut, misalnya 4%l atau :4* dalam air. 5. Si#at oligati# 9arutan a. Si#at oligati 9arutan :on!Clektrolit Si#at larutan berbeda dengan si#at pelarut murninya. 0erdapat empat si#at #isika yang penting yang besarnya bergantung pada banyaknya partikel -at terlarut tetapi tidak bergantung pada jenis -at terlarutnya. eempat si#at ini dikenal dengan si#at koligati# larutan. Si#at ini besarnya berbanding lurus dengan jumlah partikel -at terlarut. Si#at koligati# tersebut adalah tekanan uap, titik didih, titik beku, dan tekanan osmosis. Menurut hukum si#at koligati#, selisih tekanan uap, titik beku, dan titik didih suatu larutan dengan tekanan uap, titik beku, dan titik didih pelarut murninya berbanding langsung dengan konsentrasi molal -at terlarut. 9arutan yang bisa memenuhi hukum si#at koligati# ini disebut larutan ideal. ebanyakan larutan mendekati ideal hanya jika sangat encer. $) 0ekanan 2ap 9arutan 0ekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Pada larutan ideal, menurut hukum /aoult, tiap komponen dalam suatu larutan melakukan tekanan yang sama dengan #raksi mol kali tekanan uap dari pelarut murni.
*7
"alam larutan yang mengandung -at terlarut yang tidak mudah menguap (tak!atsiri ataunonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga P A dapat dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan. ) 0itik "idih 9arutan 0itik didih larutan bergantung pada kemudahan -at terlarutnya menguap. 6ika -at terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih -at terlarut lebih rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya atau dikatakan titik didih larutan turun. %ontohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya lebih rendah dari $BB % tetapi lebih tinggi dari ;>,* % (titik didih etil alkohol ;>,* % dan titik didih air $BB %). 6ika -at terlarutnya tidak mudah menguap (tak! atsiri atau nonvolatile) daripada pelarutnya (titik didih -at terlarut lebih tinggi), maka titik didih larutan menjadi lebih tinggi dari titik didih pelarutnya atau dikatakan titik didih larutan naik. Pada contoh larutan etil alkohol dalam air tersebut, jika dianggap pelarutnya adalah etil alkohol, maka titik didih larutan juga naik. enaikan titik didih larutan disebabkan oleh turunnya tekanan uap larutan. erdasar hukum si#at koligati# larutan, kenaikan titik didih larutan dari titik didih pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan. *) 0itik eku 9arutan Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih rendah dari titik beku pelarut murninya. 4ukum si#at koligati# untuk penurunan titik beku larutan berlaku pada larutan dengan -at terlarut atsiri (volatile) maupun tak!atsiri (nonvolatile). erdasar hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan. 7) 0ekanan 3smose 9arutan
*8
Peristiwa lewatnya molekul pelarut menembus membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan disebut osmose. 0ekanan osmose larutan adalah tekanan yang harus diberikan pada larutan untuk mencegah terjadinya osmose (pada tekanan $ atm) ke dalam larutan tersebut. 4ampir mirip dengan tekanan pada gas ideal, pada larutan ideal, besarnya tekanan osmose berbanding lurus dengan konsentrasi -at terlarut. 6ika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmose, maka pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermeabel. Peristiwa ini disebut osmose balik (reverse osmosis), misalnya pada proses pengolahan untuk memperoleh air tawar dari air laut. b. Si#at oligati# 9arutan Clektrolit 9arutan elektrolit memperlihatkan si#at koligati# yang lebih besar dari hasil perhitungan dengan persamaan untuk si#at koligati# larutan nonelektrolit di atas. Semakin kecil konsentrasi larutan elektrolit, harga i semakin besar, yaitu semakin mendekati jumlah ion yang dihasilkan oleh satu molekul senyawa elektrolitnya. 2ntuk larutan encer, yaitu larutan yang konsentrasinya kurang dari B,BB$ m, harga i dianggap sama dengan jumlah ion. Cmpat macam si#at koligati# larutan elektrolit adalah' $) ) *) 7)
Penurunan tekanan uap, enaikan titik didih Penurunan titik beku 0ekanan osmose
'. PENJELASAN IKATAN KIMIA "alam kehidupan sehari!hari sering kali kita menerima begitu saja dunia
sekitar kita beserta perubahan!perubahan yang terjadi di dalamnya tanpa mempertanyakan misalnya, apa itu air, apa itu bensin, mengapa bensin bias terbakar sedangkan air tidak Apakah arti tarbakar Mengapa besi dapat berkarat sedangkan emas tidak Apa itu karet dan bagaimana membuat karet tiruan
*5
Pertanyaan!pertanyaan diatas adalah sebagian dari masalah yang dibahas dalam dalam ilmu kimia. 3leh karena itu, ilmu kimia dapat di de#inisikan sebagai ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang materi, seperti hakekat, susunan, si#at!si#at, perubahan serta energi yang menyertai perubahannya. Suatu atom bergabung dengan atom lainnya melalui ikatan kimia sehingga dapat membentuk senyawa, baik senyawa koalen maupun senyawa ion. Senyawa ion terbentuk melalui ikatan ion, yaitu ikatan yang terjadi antara ion positi# Ratom yang melepaskan elektron dan ion negatie Ratom yang menangkap elektron. Akibatnya, senyawa ion yang terbentuk bersi#at polar. "alam setiap senyawa, atom!atom terjalin secara terpadu oleh suatu bentuk ikatan antaratom yang deiebut ikatan kimia. Seorang ahli kimia dari Amerika serikat, yaitu +ilbert :ewton 9ewis ( $>;8! $@75) dan Albrecht osel dari 6erman ( $>8*! $@;) menerangkan tentang konsep ikatan kimia. 2nsur! unsur gas mulia ( golongan KIIA) sukar membentuk senyawa karena • •
kon#igurasi electronnya memeliki susunan electron yang Stabil. Setiap unsur berusaha memeliki kon#igurasi electron seperti yang di meliki oleh unsure gas mulia, yaitu dengan cara melepaskan electron atau
•
menangkap electron. 6ika suatu unsur melepaskan electron, artinya unsur itu electron pada unsur lain. Sebaliknya, jika unsur itu menangkap elektron, artinya menerima elektron dari unsur lain. 6adi susunan yang stabil tercapai jika berikatan
•
dengan atom unsur lain. ecenderungan atom!atom unsur untuk memiliki delapan elektron di kulit
terluar di sebut kaida octet. A. Pengertian Ikatan imia Antara dua atom atau lebih dapat saling berinteraksi dan membentuk molekul. Interaksi ini selalu disertai dengan pelepasan energi. Adapun gaya! gaya yang menahan atom!atom dalam molekul merupakan suatu ikatan yang dinamakan ikatan kimia. Ikatan kimia terbentuk karena unsure!unsur cenderung membentuk struktur elektron stabil. Struktur elektron stabil yaitu struktur elektron gas mulia (+olongan KIII A) seperti dalam tabel berikut' 2nsur
:o Atom
9
:
*;
M
3
P
4e
:e
$B
>
Ar
$>
>
>
r
*5
>
$>
>
Je
87
>
$>
$>
>
/n
>5
>
$>
*
$>
>
&alter ossel dan +ilbert 9ewis pada tahun $@$5 menyatakan bahwa terdapat hubungan antara stabilnya gas mulia dengan cara atom berikatan. Mereka mengemukakan bahwa jumlah elektron terluar dari dua atom yang berikatan, akan berubah sedemikian rupa sehingga susunan kedua elektron kedua atom tersebut sama dengan susunan gas mulia. ecenderungan atom! atom untuk memiliki struktur atau kon#igurasi elektron gas mulia atau > elektron pada kulit terluar disebut kaidah oktet %ontoh' r r r r Atau r ! r Sementara itu, atom!atom yang mempunyai nomor atom kecil dari hidrogen sampai dengan boron cenderung memiliki konegurasi el ektron gas helium atau mengikuti kaidah "uplet. Clektron yang berperan dalam reaksi kimia yaitu elektron pada kulit terluar atau elektron alensi. Clektron alensi menunjukan kemampuan suatu atom untuk berikan dengan atom lain. %ontoh elektron alensi dari beberapa unsur dapat dilihat dalam tabel berikut' 0abel Clektron Kalensi eberapa 2nsur Clektron
2nsur
Susunan elektron
5%
. 7
alensi 7
>3
.5
5
$Mg
.>.
$*Al
.>.*
*
$8P
.>.8
8
$;%l
.>.; ; 2nsurGunsur dari golongan alkali dan alkali tanah, untuk menyapai
kestabilan cenderung melepaskan elektron terluarnya sehingga membentuk
*>
ion positi#. 2nsurGunsur yang mempunyai kecendrungan membentuk ion positi# termasuk unsur elektro positi# . 2nsurGunsur dari golongan golongan halogen dan khalkhogen mempunyai kecenderungan menangkap elektron untuk mencapai kestabilan sehingga membentuk ion negati#. 2nsur!unsur yang demikian termasuk unsur elektron negati#. . 6enis!6 6enis!6eni eniss Ikat Ikatan an imia imia Ikatan kimia merupakan sebuah proses #isika yang bertanggung jawab dalam gaya interaksi tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil. Secara umum, ikatan kimia dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu' $. Ikat Ikatan an anta antarr atom atom a. Ikatan Ikatan ion L heter heteropo opolar lar Ikatan ionik adalah sebuah gaya elektrostatik yang mempersatukan ion!ion dalam suatu senyawa se nyawa ionik. Ion!ion yang diikat oleh ikatan kimia ini terdiri dari kation dan juga anion. ation terbentuk dari unsur!unsur yang memiliki energi ionisasi rendah dan biasanya terdiri dari logam!logam alkali dan alkali tanah. Sementara itu, anion cenderung terbentuk dari unsur!unsur yang memiliki a#initas elektron tinggi, dalam hal ini unsur!unsur golongan halogen dan oksigen. 3leh karena itu, dapat dikatakan bahwa ikatan ion sangat dipengaruhi oleh besarnya beda keelektronegati#an dari atom!atom pembentuk senyawa tersebut. Semakin besar beda keelektronegati#annya, maka ikatan ionik yang dihasilkan akan semakin kuat. Ikatan ionik tergolong ikatan kuat, dalam hal ini memiliki energi ikatan yang kuat sebagai akibat dari perbedaan keelektronegati#an ion penyusunnya. Pembentukan ikatan ionik dilakukan dengan cara trans#er elektron. "alam hal ini, kation terionisasi dan melepaskan sejumlah elektron hingga mencapai jumlah oktet yang disyaratkan dalam aturan 9ewis. Si#at!Si#at ikatan ionik adalah' ersi#at polar sehingga larut dalam pelarut polar. • Memiliki titik leleh yang tinggi. • aik larutan maupun lelehannya bersi#at elektrolit. • b. Ikatan koalen L homopolar
*@
Ikatan koalen merupakan ikatan kimia yang terbentuk dari pemakaian elektron bersama oleh atom!atom pembentuk ikatan. Ikatan koalen biasanya terbentuk dari unsur!unsur non logam. "alam ikatan koalen, setiap elektron dalam pasangan tertarik ke dalam nukleus kedua atom. 0arik menarik elektron inilah yang menyebabkan kedua atom terikat bersama. Ikatan koalen terjadi ketika masing!masing atom dalam ikatan tidak mampu memenuhi aturan oktet, dengan pemakaian elektron bersama dalam ikatan koalen, masing!masing atom memenuhi jumlah oktetnya. 4al ini mendapat pengecualian untuk untuk atom 4 yang menyesuaikan diri dengan kon#igurasi atom dari yang tidak terlibat dalam ikatan koalen disebut elektron bebas. Clektron bebas ini berpengaruh dalam menentukan bentuk dan geometri molekul. Ada beberapa jenis ikatan ikata n koalen yang semuanya bergantung pada jumlah pasangan elektron yang terlibat dalam ikatan koalen. Ikatan tunggal merupakan ikatan koalen yang terbentuk $ pasangan elektron. Ikatan rangkap merupakan ikatan koalen yang terbentuk dari dua pasangan elektron, beitu juga dengan ikatan rangkap * yang terdiri dari * pasangan elektron. Ikatan rangkap memiliki panjang ikatan yang lebih pendek daripada ikatan tunggal. Selain itu terdapat juga bermacam!macam jenis ikatan koalen lain seperti ikatan sigma, pi, delta, dan lain!lain. Senyawa koalen dapat dibagi mejadi senyawa koalen polar dan non polar. Pada senyawa koalen polar, atom!atom pembentuknya mempunyai gaya tarik yang tidak sama terhadap elektron pasangan persekutuannya. 4al ini terjadi karena beda keelektronegati#an antara atom!atom penyusunnya. Akibatnya Akibatnya terjadi pemisahan kutub positi# dan negati#. Sementara itu pada senyawa koalen non!polar titik muatan negati# elekton persekutuan berhimpit karena beda keelektronegati#an yang kecil atau tidak ada. c. Ikatan Ikatan koal koalen en koordi koordinas nasii L semipo semipolar lar Ikatan koalen koordinat merupakan ikatan kimia yang terjadi apabila pasangan elektron bersama yang dipakai oleh kedua atom 7B
disumbangkan oleh sala satu atom saja. Sementara itu atom yang lain hanya ber#ungsi sebagai penerima elektron berpasangan saja. Syarat!syarat terbentuknya ikatan koalen koordinat' Salah satu atom memiliki pasangan elektron bebas • Atom yang lainnya memiliki orbital kosong • Susunan ikatan koalen koordinat sepintas mirip dengan ikatan ion, namun kedua ikatan ini berbeda oleh karena beda keelektronegati#an yang kecil pada ikatan koalen koordinat sehingga menghasilkan ikatan yang cenderung mirip koalen. d. Ikat Ikatan an 9oga 9ogam m Ikatan logam merupakan salah satu ciri khusus dari logam, pada ikatan logam ini elektron tidak hanya menjadi miliki satu atau dua atom saja, melainkan menjadi milik dari semua atom yang ada dalam ikatan logam tersebut. Clektron!elektron dapat terdelokalisasi sehingga dapat bergerak bebas dalam awan elektron yang mengelilingi atom!atom logam. Akibat dari elektron yang dapat bergerak bebas ini adalah si#at logam yang dapat menghantarkan listrik dengan mudah. Ikatan logam ini hanya ditemui pada ikatan yang seluruhnya terdiri dari atom unsur!unsur logam semata. . Ikata Ikatan n Antar ntaraa Mol Molek ekul ul a. Ikata Ikatan n 4idr 4idrog ogen en Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik menarik antara atom 4 dengan atom lain yang mempunyai keelektronegati#an besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain, namun ikatan ini masih lebih lemah dibandingkan dengan ikatan koalen maupun ikatan ion. Ikatan hidrogen ini terjadi pada ikatan antara atom 4 dengan atom :, 3, dan yang memiliki pasangan elektron bebas. 4idrogen dari molekul lain akan bereaksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan berariasi. ekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh beda keelektronegati#an dari atom!atom penyusunnya. Semakin besar perbedaannya semakin besar pula ikatan hidrogen yang yang dibentuknya.
7$
ekuatan ikatan hidrogen ini akan mempengaruhi titik didih dari senyawa tersebut. Semakin besar perbedaan keelektronegati#annya maka akan semakin besar titik didih dari senyawa tersebut. :amun, terdapat pengecualian untuk 43 yang memiliki dua ikatan hidrogen tiap molekulnya. Akibatnya, titik didihnya paling besar dibanding senyawa dengan ikatan hidrogen lain, bahkan lebih tinggi dari 4 yang memiliki beda keelektronegati#an terbesar. b. Ikatan an der walls +aya Kan "er &alls dahulu dipakai untuk menunjukan semua jenis gaya tarik menarik antar molekul. :amun kini merujuk pada gaya!gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol seketika. Ikatan ini merupakan jenis ikatan antar molekul yang terlemah, namun sering dijumpai diantara semua -at kimia terutama gas. Pada saat tertentu, molekul!molekul dapat berada dalam #ase dipol seketika ketika salah satu muatan negati# berada di sisi tertentu. "alam keadaa dipol ini, molekul dapat menarik atau menolak elektron lain dan menyebabkan atom lain menjadi dipol. +aya tarik menarik yang muncul sesaat ini merupakan gaya Kan der &alls. %. 0eori 3rbital Molekul 0eori Ikatan Kalensi mampu secara kualitati# menjelaskan kestabilan ikatan koalen sebagai akibat tumpang!tindih orbital!orbital atom. "engan konsep hibridisasi pun dapat .sayangnya dalam beberapa kasus, teori ikatan alensi tidak dapat menjelaskan si#at!si#at molekul yang tramati secara memuaskan. %ontohnya adalah molekul oksigen. Menurut gambaran struktur 9ewis, semua elektron pada 3 berpasangan dan molekulnya seharusnya bersi#at diamagnetik, namun kenyataanya, menurut hasil percobaan diketahui bahwa 3ksigen bersi#at paramagnetik dengan dua elektron tidak berpasangan. 0emuan ini membuktikan adanya kekurangan mendasar dalam teori ikatan alensi. Si#at magnet dan si#at!si#at molekul yang lain dapat dijelaskan lebih baik dengan menggunakan pendekatan mekanika kuantum yang lain yang disebut sebagai teori orbital molekul (3M), yang menggambarkan ikatan
7
koalen melalui istilah orbital molekul yang dihasilkan dari interaksi orbital!orbital atom dari atom!atom yang berikatan dan yang terkait dengan molekul secara keseluruhan. Menurut teori 3M, tumpang tindih orbital $s dua atom hidrogen mengarah pada pembentukan dua orbital molekul, satu orbital molekul ikatan dan satu orbital molekul antiikatan. 3rbital molekul ikatan memiliki energi yang lebih rendah dan kestabilan yang lebih besar dibandingkan dengan orbital atom pembentuknya. 3rbital molekul antiikatan memiliki energi yang lebih besar dan kestabilan yang lebih rendah dibandingkan dengan orbital atom pembentuknya. Penempatan elektron dalam orbital molekul ikatan menghasilkan ikatan koalen yang stabil, sedangkan penempatan elektron dalam orbital molekul antiikatan menghasilkan ikatan koalen yang tidak stabil. "alam orbital molekul ikatan kerapatan elektron lebh besar di antara inti atom yang berikatan. Sementara, dalam orbital molekul antiikatan, kerapatan elektron mendekati nol diantara inti. Perbedaan ini dapat dipahami bila kita mengingat si#at gelombang pada elektron. +elombang dapat berinteraksi sedemikian rupa dengan gelombang lain membentuk inter#erensi konstrukti# yang memperbesar amplitudo, dan juga inter#erensi destrukti# yang meniadakan amplitudo. Pembentukan orbital molekul ikatan berkaitan dengan inter#erensi konstrukti#, sementara pembentukan orbital molekul antiikatan berkaitan dengan inter#erensi destrukti#. 6adi, interaksi konstrukti# dan interaksi destrukti# antara dua orbital $s dalam molekul 4 mengarah pada pembentukan ikatan sigma (T$s) dan pembentukan antiikatan sigma (TU$s). ". 4ibridisasi "alam kimia, hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital! orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitati# si#at ikatan atom. onsep orbital!orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. onsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan alensi. &alaupun kadang!kadang diajarkan bersamaan dengan te ori
7*
KSCP/, teori ikatan alensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori KSCP/. $. Sejarah perkembangan 0eori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan 9inus Pauling dalam menjelaskan struktur molekul seperti metana (%47). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem!sistem kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang e#ekti# untuk merasionalkan struktur senyawa organik. 0eori hibridisasi tidaklah sepraktis teori orbital molekul dalam hal perhitungan kuantitati#. Masalah!masalah pada hibridisasi terlihat jelas pada ikatan yang melibatkan orbital d, seperti yang terdapat pada kimia koordinasi dan kimia organologam. &alaupun skema hibridisasi pada logam transisi dapat digunakan, ia umumnya tidak akurat. Sangatlah penting untuk dicatat bahwa orbital adalah sebuah model representasi dari tingkah laku elektron!elektron dalam molekul. "alam kasus hibridisasi yang sederhana, pendekatan ini didasarkan pada orbital! orbital atom hidrogen. 3rbital!orbital yang terhibridisasikan diasumsikan sebagai gabungan dari orbital!orbital atom yang bertumpang tindih satu sama lainnya dengan proporsi yang berariasi. 3rbital!orbital hidrogen digunakan sebagai dasar skema hibridisasi karena ia adalah salah satu dari sedikit orbital yang persamaan SchrVdingernya memiliki penyelesaian analitis yang diketahui. 3rbital!orbital ini kemudian diasumsikan terdistorsi sedikit untuk atom!atom yang lebih berat seperti karbon, nitrogen, dan oksigen. "engan asumsi!asumsi ini, teori hibridisasi barulah dapat diaplikasikan. Perlu dicatat bahwa kita tidak memerlukan hibridisasi untuk menjelaskan molekul, namun untuk molekul!molekul yang terdiri dari karbon, nitrogen, dan oksigen, teori hibridisasi menjadikan penjelasan strukturnya lebih mudah. 0eori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom %, :, dan 3 (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana. 77
4ibridisasi menjelaskan atom!atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. 2ntuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, %47), maka karbon haruslah memiliki orbital! orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 7 atom hidrogen. . 0eori hibridisasi s. 0eori orbital molekul 0eori hibridisasi adalah bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik dan secara umum didiskusikan bersama dengan teori orbital molekul dalam buku pelajaran kimia organik tingkat lanjut. &alaupun teori ini masih digunakan secara luas dalam kimia organik, teori hibridisasi secara luas telah ditinggalkan pada kebanyakan cabang kimia lainnya. Masalah dengan teori hibridisasi ini adalah kegagalan teori ini dalam memprediksikan spektra #otoelektron dari kebanyakan molekul, meliputi senyawa yang paling dasar seperti air dan metana. "ari sudut pandang pedagogi, pendekatan hibridisasi ini cenderung terlalu menekankan lokalisasi elektron!elektron ikatan dan tidak secara e#ekti# mencakup simetri molekul seperti yang ada pada teori orbital molekul. (. PENJELASAN SISTEM TABEL UNSUR OLEH MENDELEE)
Pada $>5@, ilmuwan /usia, "mitri Ianoic Mendelee mempublikasikan hasil penelitiannya mengenai pengelompokan unsur!unsur kimia. 2nsur!unsur kimia dikelompokkan Mendelee ke dalam $ kelompok menurut kenaikan massa atom. erikut ini adalah tabel periodik Mendelee. Pada $>;$, Mendelee memperbaiki tabel periodiknya. Ia memutar @B posisi tabelnya sehingga menjadi seperti tabel berikut'
78
0abel Periodik yang "iputar @B oleh Mendelee
2nsur!unsur kimia dalam tabel periodik Mendelee dikelompokkan ke dalam > kolom dan $ baris. 2nsur!unsur satu kolom dan satu baris memiliki si#at kimia yang mirip. Pada tabel tersebut, Mendelee menyediakan kotak kosong untuk unsur!unsur yang menurut dugaannya akan ditemukan pada masa mendatang. Mendelee memberi nama unsur!unsur tersebut dengan istilah eka! aluminium (nomor atom 77), eka!boron (nomor atom 5>), dan eka!silikon (nomor atom ;).
75
"ugaan Mendelee terbukti. Pada bulan :oember $>;8, ilmuwan Prancis 9ecoH de oisbaudran menemukan unsur yang si#atnya sama dengan eka!aluminium, ia menamakan unsur tersebut galium. Perhatikan tabel berikut untuk mengetahui persamaan antara prediksi Mendelee dan penemuan de oisbaudran. 0abel Persamaan Si#at antara Cka!aluminium Menurut Mendelee dan +alium Menurut de oisbaudran Si*a&
E+a!a"mini"m Gai"m ,EaMassa atom Sekitar 5> 5@,; * Massa jenis 5,B gEcm 8,@ gEcm* 0itik leleh /endah @,;> % Kalensi * * emungkinan Metode dari bentuk Spektroskopi penemuan spektrumnya /umus' Ca3*, /umus' +a3*, Si#at oksida larut dalam larut dalam asam dan basa asam dan basa Sama halnya dengan eka!aluminium, dua unsur lain yang diprediksi
Mendelee (eka!boron dan eka!silikon) ternyata diketahui memiliki si#at yang sama dengan skandium dan germanium. Si#at unsur skandium yang ditemukan ilmuwan Swedia, 9ars :ilson pada $>;@ mirip dengan eka!boron, sedangkan si#at unsur germanium yang ditemukan ilmuwan 6erman, %lemens &inkler pada $>>5 mirip dengan eka!silikon. Mendelee membagi unsur atas > golongan dan $ periode sehingga unsur dalam satu golongan mempunyai si#at yang mirip. 4al penting yang terdapat dalam sistem periodik Mendelee antara lain sebagai berikut' $. dua unsur yang berdekatan, massa atom relati#nya mempunyai selisih paling kurang dua atau satu satuanW . terdapat kotak kosong untuk unsur yang belum ditemukan, seperti 77, 5>, ;, dan $BBW *. dapat meramalkan si#at unsur yang belum dikenal seperti ekasilikonW 7. dapat mengoreksi kesalahan pengukuran massa atom relati# beberapa unsur, contohnya %r L 8,B bukan 7*,*. erikut ini adalah kelebihan dan kekurangan sistem periodik Mendelee' 7;
A. elebihan sistem periodik Mendelee $. Si#at kimia dan #isika unsur dalam satu golongan mirip dan berubah secara teratur. . Kalensi tertinggi suatu unsur sama dengan nomor golongannya. *. "apat meramalkan si#at unsur yang belum ditemukan pada saat itu dan telah mempunyai tempat yang kosong. . ekuranganEelemahan sistem periodik Mendelee $. Panjang periode tidak sama dan sebabnya tidak dijelaskan. . eberapa unsur tidak disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, contoh ' 0e ($>) sebelum I ($;). *. Selisih massa unsur yang berurutan tidak selalu , tetapi berkisar antara $ dan 7 sehingga sukar meramalkan massa unsur yang belum diketahui secara tepat. 7. Kalensi unsur yang lebih dari satu sulit diramalkan dari golongannya. 8. Anomali (penyimpangan) unsur hidrogen dari unsur yang lain tidak dijelaskan. "mitri Ianoic Mendelee ($>*7G$@B;) lahir di 0obolsk, Siberia.etika kecil, Mendelee tertarik pada gelas yang diproduksi pabrik milik ibunya. "ari ketertarikan inilah Mendelee mulai mendalami ilmu imia. Pengabdian Mendelee dalam studi kimia membuatnya berhasil menyusun tabel periodik yang menjadi dasar sistem periodik modern. etika menyusun tabel periodiknya Mendelee menimbang masa setiap unsur dengan teliti. Sebagai penghargaan terhadap jasanya unsur ke! $B$ dinamai sesuai namanya, yaitu mendeleium.
%. ekurangan dan kelebihan tabel periodik Mendelee
7>
$. elebihan sistem periodik Mendelee a. Si#at kimia dan #isika unsur dalam satu golongan mirip dan berubah secara teratur. b. Kalensi tertinggi suatu unsur sama dengan nomor golongannya. c. "apat meramalkan si#at unsur yang belum ditemukan pada saat itu dan telah mempunyai tempat yang kosong. . ekurangan sistem periodik Mendelee a. Panjang periode tidak sama dan sebabnya tidak dijelaskan. eberapa unsur tidak disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, contoh ' 0e ($>) sebelum I ($;). b. Selisih massa unsur yang berurutan tidak selalu , tetapi berkisar antara $ dan 7 sehingga sukar meramalkan massa unsur yang belum diketahui secara tepat. . Kalensi unsur yang lebih dari satu sulit diramalkan dari golongannya. Anomali (penyimpangan) unsur hidrogen dari unsur yang lain tidak dijelaskan. ". SistemPeriodik Mendelee "mitri Ianoich Mendelee pada tahun $>5@ melakukan pengamatan terhadap 5* unsur yang sudah dikenal dan mendapatkan hasil bahwa si#at unsur merupakan #ungsi periodik dari massa atom relati#nya.
7@
Si#at tertentu akan berulang secara periodik apabila unsur!unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom relati#nya. Mendelee selanjutnya menempatkan unsur!unsur dengan kemiripan si#at pada satu lajur ertikal yang disebut golongan. 2nsur!unsur juga disusun berdasarkan kenaikan massa atom relati#nya dan ditempatkan dalam satu lajur yang disebut periode. Sistem periodik yang disusun Mendelee dapat dilihat pada tabel berikut'
Mendelee sengaja mengosongkan beberapa tempat untuk menetapkan kemiripan si#at dalam golongan. eberapa kotak juga sengaja dikosongkan karena Mendelee yakin masih ada unsur yang belum dikenal karena belum ditemukan. Salah satu unsur baru yang sesuai dengan ramalan Mendelee adalah germanium yang sebelumnya diberi nama ekasilikon oleh Mendelee. Satu prestasi intelektual yang terbesar dalam kimia adalah tabel periodik unsur. 0abel periodik dapat dicetak dalam satu lembar kertas, tetapi apa yang terkandung di dalamnya dan apa yang dapat diberikan kepada kita sangat banyak dan tidak ternilai. 0abel ini adalah hasil jerih payah tak kenal lelah, yang berawal dari -aman
8B
sistem periodik bukan hanya pada organisasi in#ormasi yang telah diketahui, tetapi juga kemampuannya memprediksi si#at yang belum diketahui.eampuhan sesungguhnya tabel periodik terletak di s ini. $. 2sulan!usulan sebelum Mendelee onsep unsur merupakan konsep yang sangat tua, sejak jaman 5, kimiawan 6erman 6ohann &ol#gang "Vbereiner ($;>B!$>7@) mencatat kemiripan antara unsur ini dengan unsur yang telah dikenal khlorin dan bromin. Ia juga
8$
mendeteksi trio unsur mirip lain. Inilah yang dikenal dengan teori triade "Vbereiner. . Prediksi Mendelee dan kebenarannya anyak ide pengelompokan unsur yang lain yang diajukan te tapi tidak memuaskan masyarakat ilmiah waktu itu. :amun, teori yang diusulkan oleh kimiawan /usia "mitrij Ianoich Mendelee ($>*7! $@B;), dan secara independen oleh kimiawan 6erman 6ulius 9othar Meyer ($>*B!$>@8) berbeda dengan usulan!usulan lain dan lebih persuasi#. eduanya mempunyai pandangan sama sebagai berikut' a. "a#tar unsur yang ada waktu itu mungkin belum lengkap. b. "iharapkan si#at unsur berariasi secara sistematik. 6adi si#at unsur yang belum diketahui dapat diprediksi. Awalnya teori Mendelee gagal menarik perhatian. :amun, di tahun $>;8, ditunjukkan bahwa unsur baru galium ditemukan oleh kimiawan Perancis Paul Cmile 9ecoH de oisbaudran ($>*>$@$) ternyata bukan lain adalah eka!aluminum yang keberadaan dan si#atnya telah diprediksikan oleh Mendelee. 6adi, signi#ikansi teori Mendelee dan Meyer secara perlahan diterima.0abel 8. memberikan si#at yang diprediksi oleh Mendelee untuk unsur yang saat itu belum diketahui ekasilikon dan si#at germanium yang ditemukan oleh kimiawan 6erman %lemens Ale?ander &inkler ($>*>!$@B7). 0abel Prediksi si#at unsur eka!silikon oleh Mendelee dan perbandingannya dengan si#at yang kemudian ditemukan.
Si*a&
e+a!siion
8
ge%mani"m
Massa a&om %ea&i*
;
;,*
Ra$a& massa
8,8
8,7;
)o"me a&om
$*
$*,
)aensi
7
7
B,B;*
B,B;5
7,;
7,;B*
$BB
>5
Kao% jenis Ra$a& jenis /io+si/a Ti&i+ /i/i0 &e&%a+0o%i/a ,#-
Mendelee mempublikasikan tabel yang dapat dianggap sebagai asal mula tabel periodik modern. "alam menyiapkan tabelnya, Mendelee awalnya menyusun unsur berdasarkan urutan massa atomnya, sebagaimana pendahulunya. :amun, ia menyatakan keperiodikan si#at, dan kadang menyusun ulang unsur!unsur, yang berakibat membalikkan urutan massa atom. 9ebih lanjut, situasinya diperumit sebab prosedur menentukan massa atom belum distandarkan, dan kadang kimiawan mungkin menggunakan massa atom yang berbeda untuk unsur yang sama. "ilema ini secara perlahan diatasi setelah International %hemical %ongress (ongres ini diadakan di tahun $>5B di arlsruhe, 6erman. 0ujuan kongres ini untuk mendiskusikan masalah penyatuan massa atom. "alam kesempatan ini %anni--aro mengenalkan teori Aogadro). Pertama yang dihadiri oleh Mendelee, namun kesukaran!kesukaran tetap ada. "engan mendasarkan pada alensi dalam menentukan massa atom, Mendelee sedikit banyak menyelesaikan masalah.
0abel Periodik awal Mendelee ($>5@).
8*
0abel Periodik dan kon#igurasi elektron 0abel periodik secara terus menerus bertambah unsurnya setelah tabel periodik diusulkan Mendelee. Sementara, muncul berbagai masalah. Salah satu masalah penting adalah bagaimana menangani gas mulia, unsur transisi dan unsur tanah jarang. Semua masalah ini dengan baik diselesaikan dan membuat tabel periodik lebih bernilai. 0abel periodik, kitab suci kimia, harus dirujuk secara rutin. +olongan baru gas mulia dengan mudah disisipkan di antara unsur positi# yang sangat reakti#, logam alkali (golongan $) dan unsur negati# yang sangat reakti#, halogen (golongan ;). 2nsur logam transisi diakomodasi dalam tabel periodik dengan menyisipkan periode panjang walaupun rasionalnya tidak terlalu jelas. Masalah yang nyata adalah lantanoid. 9antanoid ditangani sebagai unsur XekstraY dan ditempatkan secara marjinal di luar bagian utama tabel periodik. :amun, sebenarnya prosedur ini tidak menyelesaikan masalah utama. Pertama, mengapa unsur ekstra ini ada tidak jelas, bahkan lebih menjadi teka!teki adalah pertanyaan' apakah ada batas jumlah unsur dalam tabel periodik arena ada unsur!unsur yang sangat mirip, sangat sukar untuk memutuskan berapa banyak unsur dapat ada di alam.
87
0eori ohr dan percobaan Mosele y menghasilkan penyelesaian teoritik masalah!masalah ini. Penjelasan tabel periodik dari periode pertama sampai periode ketiga dapat dijelaskan dengan teori kon#igurasi elektron yang dipaparkan di bab 7. Periode pertama ($4 dan 4e) berkaitan dengan proses memasuki orbital $s. "emikian juga periode kedua (dari *9i sampai $B:e) berkaitan dengan pengisian orbital $s, s dan p, dan periode ke!* (dari $$:a sampai $>Ar) berkaitan dengan pengisian orbital $s, s, p, *s dan *p. Periode panjang dimulai periode ke!7. Penjelasan atas hal ini adalah karena bentuk orbital d yang berbeda drastis dari lingkaran, dan jadi energi elektron *d bahkan lebih tinggi dari 7s. Akibatnya, dalam periode ke!7, elektron akan mengisi orbital 7s ($@ dan B%a) segera setelah pengisian orbital *s dan *p, melompati orbital *d. emudian elektron mulai menempati orbital *d. Proses ini berkaitan dengan sepuluh unsur dari $Sc sampai *B1n. Proses pengisian orbital 7p selanjutnya berkaitan dengan enam unsur dari *$+a sampai *5r. Inilah alasan mengapa periode ke!7 mengandung $> unsur bukan >. Cnergi elektron orbital 7# jauh lebih tinggi dari orbital 7d dan dengan demikian elektron 7# tidak memainkan peran pada unsur periode ke!7.
88
0abel on#igurasi elektron atom $4!87Je. 0abel on#igurasi elektron atom (88%s!$B*9r).
85
Periode ke!8 mirip dengan periode ke!7. Clektron akan mengisi orbital 8s, 7d dan 8p dalam urutan ini. Akibatnya periode ke!8 akan memiliki $> unsur. 3rbital 7# belum terlibat dan inilah yang merupakan alasan mengapa jumlah unsur di periode 8 adalah $>.
8;
6umlah unsur yang dimasukkan dalam periode ke!5 berjumlah * sebab terlibat ;D L $7 unsur yang berkaitan dengan pengisian orbital 7#. Awalnya elektron mengisi orbital 5s (88%s dan 85a). &alaupun ada bebrapa kekecualian, unsur dari 8;9a sampai >B4g berkaitan dengan pengisian orbital 7# dan kemudian 8d. "eret lantanoid (sampai ;$9u) unsur tanah jarang berkaitan dengan pengisian orbital 7#. Setelah proses ini, enam unsur golongan utama (>$0l sampai >5/n) mengikuti, hal ini berkaitan dengan pengisian orbital 5p. Periode ke!; mulai dengan pengisian orbital ;s (>;r dan >>/a) diikuti dengan pengisian orbital 8# menghasilkan deret aktinoid unsur tanah jarang (dari >@Ac sampai unsur no $B*). "unia unsur akan meluas lebih lanjut, tetapi di antara unsur!unsur yang ada alami, unsur dengan nomor atom terbesar adalah @2. 2nsur setelah @2 adalah unsur!unsur buatan dengan waktu paruh yang sangat pendek. Sukar untuk meramalkan perpanjangan da#tar unsur semacam ini, tetapi sangat mungkin unsur baru akan sangat pendek waktu paruhnya. 0abel on#igurasi elektron tiap perioda. eriod
orbital an diisi
umlah unsure
$
endek
$s
endek
s
5L>
*
endek
*s *
5L>
7
an an
*d 7s 7
5 $B L $>
8
an an
7d 8s 8
5 $B L $>
5
an an
7# 8d 5s 5
5 $B $7 L *
9awrensium memiliki $7 elektron lebih banyak dari aktinium. arena elektron akan mengisi orbital 8#, kon#igurasi elektronnya $B*9r adalah >5/n. 8#$75d$;s. Sebagaimana dipaparkan sebelumnhya, hukum Moseley menyatakan bahwa ada hubungan antara panjang gelombang \ sinar!J
8>
karakteristik unsur dan muatan listrik intinya 1 (yakni, nomor atom)' $E\ L c(1 G s) (.$$) erkat hukum Moseley, unsur!unsur kini dapat disebut dengan menyebut nomor atomnya.ini kita dapat dengan tepat mengetahui jumlah unsur di alam.
. PENJELASAN TENTANG3 A. KROMATOGRA4I KERTAS
romatogra#i digunakan untuk memisahkan campuran dari subs! tansinya menjadi komponen!komponennya. Seluruh bentuk kromatogra#i bekerja berdasarkan prinsip yang sama. Seluruh bentuk kromatogra#i memiliki #ase diam (berupa padatan atau cairan yang didukung pada padatan) dan #ase gerak (cairan atau gas). ase gerak mengalir melalui #ase diam dan membawa komponen!komponen dari campuran bersama!sama. omponen!komponen yang berbeda akan bergerak pada laju yang berbeda pula. ita akan melihat alasannya pada halaman selanjutnya. romatogra#i adalah suatu metode untuk pemisahan tertentu. %ara ini telah ditemukan oleh 0S&C00 pada tahun $@B*, ia menggunakannya untuk pemisahan senyawa!senyawa berwarna dan nama kromatogra#i diambil dari senyawa berwarna tersebut. Sekarang kromatogra#i tidak hanya untuk pemisahan senyawa berwarna saja tetapi untuk senyawa yang tidak berwarna, termasuk gas. Pada dasarnya semua cara kromatogra#i menggunakan dua #asa, yaitu #asa tetap ( stationary) dan#asa bergerak (mobile). Pemisahan tergantung dari gerakan kedua #asa ini. 6ika #asa tetap berupa -at padat dan #asa bergerak berupa -at cair maka cara tersebut dikenal dengan kromatogra#i serapan (absorption chromato+raphy). 6ika #asa tetap berupa -at cair dan #asa bergerak berupa -at cair maka cara tersebut dikenal dengan kromatogra#i partisi ( partition chromato+raphy). Semua pemisahan dengan kromatogra#i
8@
terdistribusi sendiri diantara #asa!#asa bergerak dan dalam perbandingan yang berbeda. romatogra#i ada bermacam!macam yaitu' $. romatogra#i lapis tipis . romatogra#i penukar ion *. romatogra#i gas padat 7. romatogra#i gas cair 8. romatogra#i kertas 5. romatogra#i kolom romatogra#i kertas adalah salah satu materi dari mata kuliah imia Analitik Instrumen.
5B
"alam kromatogra#i kertas, #ase diam adalah kertas serap. ase gerak adalah pelarut atau campuran pelarut yang sesuai. Adsorben (penyerap) dalam kromatogra#i kertas adalah kertas saring yaitu selulosa. %airan #ase bergerak yang biasanya berupa campuran dari pelarut organik dan air, akan mengalir membawa noda cuplikan yang ditotolkan pada kertas dengan kecepatan berbeda. ase mobile (pelarut) dapat beragam, misal' air, etanol, asam asetat, dll. romatogra#i kertas digunakan baik untuk analisa kualitati# maupun kuantitati#. Senyawa!senyawa yang dipisahkan kebanyakan bersi#at sangat polar, misalnya' asam!asam amino, gula, atau pigmen!pigmen alam. romatogra#i kertas merupakan penemuan yang paling baik bagi kimiawan. 4al ini dikarenakan kromatogra#i kertas diterapkan untuk analisis campuran asam amino. agi kimiawan pemisahan asam!asam amino adalah masalah paling sukar yang dihadapinya, sehingga penemuan kromatogra#i kertas dianggap berita sangat baik. 4al tersebut juga dikarenakan asam amino memiliki si#at yang sangat mirip, asam amino larut dalam air dan tidak mudah menguap. imiawan Inggris /ichard 9aurence Millington Synge ($@$7!$@@7) adalah orang pertama yang menggunakan metoda analisis asam amino dengan kromatogra#i kertas. Saat campuran asam amino menaiki lembaran kertas secara ertikal karena ada #enomena kapiler, partisi asam amino antara #asa mobil dan #asa diam (air) yang teradsorbsi pada selulosa berlangsung berulang!ulang. etiak pelarut mencapai ujung atas kertas proses dihentikan. Setiap asam amino bergerak dari titik awal sepanjang jarak tertentu. "ari nilai /, masing!masing asam amino diidenti#ikasi. romatogra#i kertas dua!dimensi (") menggunakan kertas yang luas bukan lembaran kecil, dan sampelnya diproses secara dua dimensi dengan dua pelarut. Mekanisme pemisahan dengan kromatogra#i kertas prinsipnya sama dengan mekanisme pada kromatogra#i kolom. Adsorben dalam kromatogra#i kertas adalah kertas saring, yakni selulosa. Sampel yang akan dianalisis ditotolkan ke ujung kertas yang kemudian digantung dalam wadah.
5$
emudian dasar kertas saring dicelupkan kedalam pelarut yang mengisi dasar wadah. asa mobil (pelarut) dapatsaja beragam. Air, etanol, asam asetat atau campuran -at!-at ini dapat digunakan. romatogra#i kertas diterapkan untuk analisis campuran asam amino dengan sukses besar. arena asam amino memiliki si#at yang sangat mirip, dan asam!asam amino larut dalam air dan tidak mudah menguap (tidak mungkin didistilasi), pemisahan asam amino adalah masalah paling sukar yang dihadapi kimiawan di akhir abad $@ dan awal abad B. 6adi penemuan kromatogra#i kertas merupakan berita sangat baik bagi mereka.. imiawan Inggris /ichard 9aurence Millington Synge ($@$7!$@@7) adalah orang pertama yang menggunakan metoda analisis asam amino dengan kromatogra#i kertas. Saat campuran asam amino menaiki lembaran kertas secara ertikal karena ada #enomena kapiler, partisi asam amino antara #asa mobil dan #asa diam (air) yang teradsorbsi pada selulosa berlangsung berulang!ulang. etika pelarut mencapai ujung atas kertas proses dihentikan. Setiap asam amino bergerak dari titik awal sepanjang jarak tertentu. "ari nilai /, masing!masing asam amino diidenti#ikasi. romatogra#i kertas dua!dimensi (") menggunakan kertas yang luas bukan lembaran kecil, dan sampelnya diproses secara dua dimensi dengan dua pelarut. romatogra#i kertas termasuk dalam kelompok kromatogra#i planar, dimana pemisahannya menggunakan medium pemisah dalam bentuk bidang (umumnya bidang datar) yaitu benuk kertas. erbagai jenis pemisahan yang sederhana dengan romatogra#i kertas telah dilakukan dimana proses dikenal sebagai Fanalisa apilerF. Metoda! metoda ini sangat sesuai dengan kromatogra#i serapan, dan sekarang kromatogra#i kertas dipandang sebagai perkembangan dari sistem partisi. Salah satu -at padat dapat digunakan untuk menyokong #asa tetap yaitu bubuk selulosa. Pada kromatogra#i ertas peralatan yang dipakai tidak perlu alat!alat yang mahal. 4asil!hasil yang baik dapat diperoleh dengan peralatan dan
5
materi!materi yang sangat sederhana. Senyawa!senyawa yang terpisahkan dapat dideteksi pada kertas dan dapat segera diidenti#ikasikan. ahkan jika dikehendaki, komponen!komponen yang terpisahkan dapat diambil dari kertas dengan jalan memotong!motongnya, kemudian dilarutkan secara terpisah.
$. Prinsip erja romatogra#i ertas ita mungkin telah menggunakan kromatogra#i kertas sebagai salah satu hal pertama yang pernah dikerjakan dalam bidang kimia untuk pemisahan, misalnya campuran dari pewarna!pewarna yang menyusun warna tinta tertentu. Ini merupakan contoh yang mudah. Mari memulai dari hal tersebut. Anggaplah kita mempunyai tiga pena biru dan akan mencari tahu dari tiga pena itu, yang mana yang digunakan untuk menulis sebuah pesan. Sampel dari masing!masing tinta diteteskan pada garis dasar pinsil pada selembar kromatogra#i kertas. eberapa pewarna larut dalam jumlah yang minimum dalam pelarut yang sesuai, dan itu juga di teteskan pada garis yang sama. "alam gambar, pena ditandai $, dan * serta tinta pada pesan ditandai sebagai M.
5*
ertas digantungkan pada wadah yang berisi lapisan tipis pelarut atau campuran pelarut yang sesuai didalamnya. Perlu diperhatikan bahwa batas pelarut berada dibawah garis pada bercak diatasnya. +ambar berikutnya tidak menunjukkan terperinci bagaimana kertas digantungkan karena terlalu banyak kemungkinan untuk mengerjakannnya dan dapat mengacaukan gambar. adang!kadang kertas hanya digulungkan secara bebas pada silinder dan diikatkan dengan klip kertas pada bagian atas dan bawah. Silinder kemudian ditempatkan dengan posisi berdiri pada bawah wadah. Alasan untuk menutup wadah adalah untuk meyakinkan bahwa astmos#er dalam gelas kimia terjenuhkan denga uap pelarut. Penjenuhan udara dalam gelas kimia dengan uap menghentikan penguapan pelarut sama halnya dengan pergerakan pelarut pada kertas.
arena pelarut bergerak lambat pada kertas, komponen!komponen yang berbeda dari campuran tinta akan bergerak pada laju yang berbeda dan campuran dipisahkan berdasarkan pada perbedaan bercak warna. +ambar menunjukkan apa yang tampak setelah pelarut telah bergerak hampir seluruhnya ke atas.
57
"engan sangat mudah dijelaskan melihat dari kromatogram akhir dari pena yang ditulis pada pesan yang mengandung pewarna yang sama dengan pena . ita juga dapat melihat bahwa pena $ mengandung dua campuran berwarna biru yang kemungkinan salah satunya mengandung pewarna tunggal terdapat dalam pena *. Meskipun kromatogra#i kertas sangat mudah pengerjaannya, tetapi sangat sulit dijelaskan apabila membadingkannya dengan kromatogra#i lapis tipis. Penjelasannya tergantung tingkatan pemilihan pelarut yang anda gunakan, dan beberapa sumber untuk mengatasi masalah secara tuntas. 6ika telah pernah melakukannya, ini sangat membantu jika dapat membaca penjelasan bagaimana kromatogra#i lapis tipis bekerja. . Struktur dasar kertas ertas dibuat dari serat selulosa. Selulosa merupakan polimer dari gula sederhana, yaitu glukosa.
Sangat menarik untuk mencoba untuk menjelaskan kromatogra#i kertas dalam kerangka bahwa senyawa!senyawa berbeda diserap pada tingkatan yang berbeda pada permukaan kertas. "engan kata lain, akan baik menggunakan beberapa penjelasan untuk kromatogra#i lapis tipis dan kertas. Sayangnya, hal ini lebih kompleks daripada itu.
58
ompleksitas timbul karena serat!serat selulosa beratraksi dengan uap air dari atmos#er sebagaimana halnya air yang timbul pada saat pembuatan kertas. 3leh karenanya, anda dapat berpikir yakni kertas sebagai serat!serat selulosa dengan lapisan yang sangat tipis dari molekul!molekul air yang berikatan pada permukaan. Interaksi ini dengan air merupakan e#ek yang sangat penting selama pengerjaan kromatogra#i kertas. *. :ilai /# eberapa senyawa dalam campuran bergerak sejauh dengan jarak yang ditempuh pelarutW beberapa laiinya tetap lebih dekat pada garis dasar. 6arak tempuh relatie pada pelarut adalah konstan untuk senyawa tertentu sepanjang anda menjaga segala sesuatunya tetap sama, misalnya jenis kertas dan komposisi pelarut yang tepat. 6arak relati# pada pelarut disebut sebagai nilai /#. 2ntuk setiap senyawa berlaku rumus sebagai berikut' R* 5 ja%a+ 6ang /i&em$"0 oe0 sen6a7a ja%a+ 6ang /i&em$"0 oe0 $ea%"&
Misalnya, jika salah satu komponen dari campuran bergerak @.5 cm dari garis dasar, sedangkan pelarut bergerak sejauh $.B cm, jadi /# untuk komponen itu'
"alam contoh kita melihat ada beberapa pena, tidak perlu menghitung nilai /# karena kita akan membuat perbandingan langsung dengan hanya melihat kromatogram. 6angan membuat asumsi bahwa jika kita memiliki dua bercak pada kromatogram akhir dengan warna yang sama dan telah bergerak pada jarak yang sama pada kertas, dua bercak tersebut merupakan senyawa yang hampir sama. 4al ini tidak selalu benar. Anda dapat saja
55
mempunyai senyawa!senyawa berwarna yang sangat mirip dengan nilai /# yang juga sangat mirip. 7. 6ika substansi yang ingin di identi#ikasi tidak berwarna "alam beberapa kasus, dimungkinkan membuat bercak menjadi tampak dengan mereaksikannya dengan beberapa pereaksi yang menghasilkan produk yang berwarna. %ontoh yang baik yaitu kromatogram yang dihasilkan dari campuran asam amino. Anggaplah kita mempunyai campuran asam amino dan ingin memisahkan asam amino tertentu yang terdapat dalam campuran. 2ntuk menyederhanakan, mari berasumsi bahwa anda telah mengetahui kemungkinan campuran hanya mengandung lima asam amino yang umum. Setetes larutan campuran ditempatkan pada garis dasar kertas, dan dengan cara yang sama ditempatkan asam amino yang telah diketahui diteteskan disampingnya. ertas lalu ditempatkan dalam pelarut yang sesuai dan dibiarkan seperti sebelumnya. "alam gambar, campuran adalah M, dan asam amino yang telah diketahu ditandai $ sampai 8. Posisi pelarut depan ditandai dengan pinsil dan kromatogram lalu dikeringkan dan disemprotkan dengan larutan ninhidrin. :inhidrin bereaksi dengan asam amino menghasilkan senyawa berwarna, utamanya coklat atau ungu.
+ambar di sebelah kiri menunjukkan kertas setelah dilalui pelarut hampir pada bagian atas kertas. ercak masih belum tampak. +ambar
5;
kedua menunjukkan apa yang mungkin tampak setelah pen yemprotan ninhidrin. 0idak diperlukan untuk menghitung nilai /# karena kita dapat dengan mudah dapat membandigkan bercak dalam campuran dengan asam amino!asam amino yang telah diketahui berdasarkan posisi dan warnanya. "alam contoh ini, campuran mengandung asam amino yang diberi tanda $, 7 dan 8. agaimana jika campuran mengandung asam amino lain selain dari asam amino yang anda gunakan untuk perbandingan Akan terdapat bercak dalam campuran yang tidak sesuai dari asam amino yang telah diketahui. Maka harus mengulangi percobaan menggunakan asam amino!asam amino sebagai bahan perbandingan. 8. romatogra#i kertas menggunakan pelarut non polar Anggaplah kita menggunakan pelarut non polar seperti heksana untuk mengerjakan kromatogram. Molekul!molekul polar dalam campuran yang anda coba untuk pisahkan akan memiliki sedikit atraksi antara akan memiliki sedikit atraksi untuk molekul!molekul air dan molekul!molekul yang melekat pada selulosa, dan karena akan menghabisakan banyak waktunya untuk larut dalam pelarut yang bergerak. Molekul!molekul seperti ini akan bergerak sepanjang kertas diangkut oleh pelarut. Mereka akan memiliki nilai /# yang relati# tinggi. "engan kata lain, molekul!molekul polar akan memiliki atraksi yang tinggi untuk molekul!molekul air dan kurang untuk pelarut yang non polar. "an karenanya, cenderung untuk larut dalam lapisan tipis air sekitar serat lebih besar daripada pelarut yang bergerak. arena molekul!molekul ini menghabiskan waktu untuk lar ut dalam #ase diam dan kurang dalam #ase gerak, molekul!molekul tidak akan bergerak sangat cepat pada kertas. ecenderungan senyawa untuk membagi waktunya antara dua pelarut yang tidak bercampur (misalnya pelarut heksana dan air yang
5>
mana tidak bercampur) disebut sebagai partisi. romatogra#i kertas menggunakan pelarut non polar kemudian menjadi tipe kromatogra#i partisi. 5. romatogra#i kertas menggunakan air dan pelarut polar lainnya &aktu akan mengajarkan bahwa partisi tidak dapat dijelaskan jika anda menggunakan air sebagai pelarut untuk campuran kita. 6ika kita mempunyai air sebagai #ase diam, tidak akan sangat berbeda makna antara jumlah waktu substansi menghabiskan waktu dalam campuran dalam bentuk lainnya. Seluruh substansi seharusnya setimbang kelarutannya (terlarut setimbang) dalam keduanya. :amun, kromatogram pertama yang telah anda buat mungkin merupakan tinta menggunakan air sebagai pelarut. 6ika air bertindak sebagai #ase gerak selayaknya menjadi #ase diam, akan terdapat perbedaan mekanisme pada mekanisme kerja dan harus setimbang untuk pelarut!pelarut polar seperti alkohol, misalnya. Partisi hanya dapat terjadi antara pelarut yang tidak bercampur satu dengan lainnya. Pelarut!pelarut polar seperti alkohol rendah bercampur dengan air. ;. %ara Menganalisis romatogra#i ertas "alam mengetahui hasil dari kromatogra#i kertas dapat digunakan beberapa cara yaitu' a. Analisis kuantitati# Analisis kuantitati# ini dilakukan berdasarkan perbandingan /# dari -at sampel dengan harga /# -at standar. Agar analisis kuantitati# dapat berhail baik perlu diperhatikan halGhal berikut' •
ondisi percobaan harus sama, karena harga /# tergantung pada
•
kondisi tersebut. Adanya noda pada kromatogram belum berarti adanya -at tunggal
•
dalam sampel. 4arus dicobadengan berbagai pelarut. aktorG#aktor yang mempengaruhi harga /# adalah'
5@
ualitas adsorben etebalan lapisan , semakin tebal lapisan /# nya semakin kecil • ejenuhan ruang kromatogra#i • 0eknik pengembangan • Suhu • ualitas pelarut • b. Analisis semi kuantitati# •
Analisis ini berdasarkan perbandingan luas noda -at sampel dengan luas noda -at standar' osentrasi -at J L %? L luas noda ? (As)E luas noda stand J %S Menghitung luas noda' • • •
6iplak pada kertas gra#ik mm +unting dan timbang noda yang diperlukan +unakan densitometris untuk menghitung kerapatannya
Setelah elusi selesai, noda ditandai dengan penanda. bila noda tidak berwarna maka harus dideteksi secara #isika dan kimia. • •
secara #isika dengan menggunakan uap iodium, lampu 2K secara kimia dengan menggunakan pereaksi cerium sul#at, dra+endrof , liberman burchard .
ecepatan elusi pada kromatogra#i kertas dipengaruhi oleh' $) ketebalan kertas ) kekentalan eluen *) pelarut, jangan menggunakan pelarut yang terlalu cepat menguap. Pada kromatogra#i kertas, eluen bergerak berdasarkan gaya kapiler dari bawah keatas (ascending) sama dengan 90. tetapi bisa juga dengan gaya graitasi bila elusinya dari atas ke bawah (descending). eluen yang digunakan pada kromatogra#i kertas umumnya adalah campuran berbagai pelarut terutama air. ertas kromatogra#i yang sering digunakan adalah kertas whatmann yang beredar bermacam!macam seperti ukuran B ? B cm, 8 ? $BB cm dan 8B ? 8B cm. >. romatogra#i kertas dua arah romatogra#i kertas dua arah dapat digunakan dalam menyelesaikan masalah pemisahan substansi yang memiliki nilai /# yang ;B
sangat serupa. Mari membicarakan tentang senyawa!senyawa berwarna karena lebih mudah melihat apa yang terjadi. &aktu ini kromatogram dibuat dari bercak tunggal dari campuran yang ditempatkan kedepan dari garis dasar. romatogram ditempatkan dalam sebuah pelarut sebelum dan sesudah sampai pelarut mendekati bagian atas kertas. "alam gambar, posisi pelarut ditandai dengan pinsil sebelum kertas kering. Posisi ini ditandai sebagai S$ yaitu pelarut depan untuk pelarut pertama. ita akan menggunakan dua pelarut yang berbeda.
6ika di lihat lebih dekat, dapat dilihat bahwa bercak pusat besar dalam kromatogram sebagian biru dan sebagian hijau. "ua pewarna dalam campuran memiliki nilai /# yang hampir sama. 0entunya, nilai! nilai ini bisa saja sama, keduanya memiliki warna yang samaW dalam hal ini anda tidak dapat mengatakan bahwa ada satu atau lebih pewarna dalam dalam bercak itu. Apa yang kita kerjakan sekarang adalah menunggu kertas kering seluruhnya, dan putar @B o dan perlakukan kromatogram kembali dengan pelarut yang berbeda. 4al yang sangat tidak dipercaya bahwa dua bercak yang membingungkan akan memiliki nilai /# dalam pelarut kedua sama halnya dengan pelarut yang pertama, dengan demikian bercak!bercak akan bergerak dengan jumlah yang berbeda.
;$
+ambar berikutnya menunjukkan apa yang mungkin terjadi pada berbagai bercak pada kromatogram awal. Posisi pelarut kedua juga ditandai. 0entunya kita tidak dapat melihat bercak!bercak dalam posisi awal dan akhirW ercak!bercak telah bergerak] romatogram akhir akan tampak seperti ini'
romatogra#i dua arah secara seluruhnya terpisah dari campuran menjadi empat bercak yang berbeda. 6ika akan mengidenti#ikasi bercak!bercak dalam campuran, secara jelas kita tidak dapat melaksanakannya dengan perbandingan substansi pada kromatogram yang sama seperti yang kita lihat pada contoh sebelumnya menggunakan pena atau asam amino!asam amino. "apat berakhir dengan kekacauan pada bercak!bercak yang tanpa arti. Meskipun demikian, kita dapat bekerja dengan nilai /# untuk setiap bercak!bercak dalam pelarut!pelarut, dan kemudian membandingkan nilai!nilai yang anda telah ukur dari senyawa yang telah diketahui pada kondisi yang tepat sama.
;
. ASAM, ASA, "A: 2:S2/ AM30C/ Air murni tidak mempunyai rasa, baud an warna. ila mengandung -at tertentu, air dapat terasa asam, pahit, asin dan sebagainya. Air yang mengandung -at lain dapat pula menjadi berwarna. ita ketahui bahwa cairan yang berasa asam di sebut karutan asam, yang terasa asin disebut larutan garam, sedangkan yang terasa licin dan pahit di sebut larutan basa. "i ingatkan, jangan menccipi larutan untuk mengetahui rasanya, sebab berbahaya. %ara yang baik adalah mencelupkan kertas lakmus, karena lakmus dalam larutan asam berwarna merah, dan dalam basa berwarna putih. Si#at asam dan basa larutan tidak hanya terdapat dalam larutan air, tetapi juga dalam larutan lain seperti amoniak, eter, dan ben-ene, akibatnya, cukup sulit mengetahui si#at asam dan basa larutan yang sesungguhnya.oleh sebab itu, asam dan basa dapat dijelaskan dengan teori yang disebut teori asam basa, yaitu yang di kemukakan oleh Arrhenius, ronsted!lowry, dan 9ewis. $. 0eori Asam Asam (yang sering diwakili dengan rumus umum 4A) secara umum merupakan senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan p4 lebih kecil dari ;. "alam de#inisi modern, asam adalah suatu -at yang dapat memberi proton (ion 4) kepada -at lain (yang disebut basa), atau dapat menerima pasangan elektron bebas dari suatu basa. Suatu asam bereaksi dengan suatu basa dalam reaksi penetralan untuk membentuk garam. %ontoh asam adalah asam asetat (ditemukan dalam cuka) dan asam sul#at (digunakan dalam baterai atau aki mobil). Asam umumnya berasa masamW walaupun demikian, mencicipi rasa asam, terutama asam pekat, dapat berbahaya dan tidak dianjurkan. a. Si#at!si#at asam Secara umum, asam memiliki si#at sebagai berikut' /asa' masam ketika dilarutkan dalam air. • Sentuhan' asam terasa menyengat bila disentuh, terutama bila • asamnya asam kuat.
;*
•
ereakti#an' asam bereaksi hebat dengan kebanyakan logam,
•
yaitu korosi# terhadap logam. 4antaran listrik' asam, walaupun tidak selalu ionik, merupakan
elektrolit. b. Penggunaan asam Asam memiliki berbagai kegunaan. Asam sering digunakan untuk menghilangkan karat dari logam dalam proses yang disebut FpengawetasamanF ( picklin+ ). Asam dapat digunakan sebagai elektrolit di dalam baterai sel basah, seperti asam sul#at yang digunakan di dalam baterai mobil. Pada tubuh manusia dan berbagai hewan, asam klorida merupakan bagian dari asam lambung yang disekresikan di dalam lambung untuk membantu memecah protein dan polisakarida maupun mengubah proen-im pepsinogen yang inakti# menjadi en-im pepsin. Asam juga digunakan sebagai katalisW misalnya, asam sul#at sangat banyak digunakan dalam proses alkilasi pada pembuatan bensin. c. Asam lemah dan asam kuat Adalah asam yang tidak terionisasi secara signi#ikan dalam larutan. Misalnya jika sebuah asam dilambangkan dengan 4A, maka dalam larutan masih terdapat sejumlah besar 4A yang belum terdisosiasiEterionisasi. "alam air, sebuah asam lemah terdisosiasi sebagai berikut ' onsentrasi kesetimbangan dari reaktan dan produk • •
dihubungkan melalui persamaan konstanta keasaman, a. Semakin besar nilai a, maka semakin banyak pembentukan 4, sehingga p4 larutan semakin kecil. :ilai a asam lemah berkisar antara $.>D$B!$5 dan 88.8. Asam dengan a dibawah $.>D$B!$5, merupakan asam yang lebih lemah daripada air, sehingga bersi#at basa. Sedangkan asam dengan a diatas 88.8 adalah asam kuat
yang hampir terdisosiasi dengan sempurna saat dilarutkan dalam air. Sebagian besar asam adalah asam lemah. Asam!asam organik adalah anggota terbesar dari asam lemah. Asam lemah terdapat di
;7
rumah tangga seperti asam asetat dalam cuka dan asam sitrat dalam jeruk. . 0eori asa "e#inisi umum dari basa adalah senyawa kimia yang menyerap ion hydronium ketika dilarutkan dalam air.asa adalah lawan (dual ) dari asam, yaitu ditujukan untuk unsurEsenyawa kimia yang memiliki p4 lebih dari ;. ostik merupakan istilah yang digunakan untuk basa kuat. 6adi kita menggunakan nama kostik soda untuk natrium hidroksida (:a34) dan kostik postas untuk kalium hidroksida (34). asa dapat dibagi menjadi basa kuat dan basa lemah. ekuatan basa sangat tergantung pada kemampuan basa tersebut melepaskan ion 34 dalam larutan dan konsentrasi larutan basa tersebut. 0abel asam dan basa yang sudah dikenal dalam kehidupan
*. 0eori asam basa menurut Arrhenius Asam ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan • •
ion 4. asa ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan ion 34!.
Secara kimia dapat di nyatakan :
$) 4%l(aH)
4(aH) %l! (aH)
(asam)
) 4A aH
4 (aH) A ! (aH )
(asam)
*) :a34(aH)
:a(aH) 34!(aH)
(basa)
;8
(aH) 34! (aH)
7) 34 aH
(basa)
Setelah diteliti ternyata 4 (proton) tidak mungkin berdiri bebas dalam air, tetapi berikatan koor#inasi dengan oksigen air, membentuk ion hodronium (4 *3) 4 43
4*3
Ion 4*3 dan 34! terdapat dalam air murni melalui reaksi 43
43
4*3 34! "engan demikian, de#inisi asam basa Arrhenius dalam ersi modern adalah sebagai berikut ' Asam adalah -at yang menambah konsentrasi ion hidronium (4*3) dalam larutan air, dan basa adalah -at yang
Asam
Merupakan senyawa yang larut dalam air dan membentuk 4*3 dan ion negatie disebut asam. Molekul asam yang melepaskan satu, dua, dan tiga proton (
4 ) disebut
asam amino, di, dan triprotik reaksinya bertahap sesuai dengan jumlah proton, seperti 4:3*, 4S37 dan 4*P37.
Monoprotik
'
4:3*
4
:3*
"iprotik
'
4S37
4
4S37
4S37 0riprotik
'
4 4*P37
S37 4
;5
(I)
(II) 4P37
(I)
4P37
4
4P37
(II)
4P37
4
P37
(III)
Basa
Ada dua cara terbentuknya basa, yaitu senyawa yang mengandung 34 ! dan senyawa yang bereaksi dengan air dan menghasilkan 34 !. %ontohnya ' :a34
:a
34!
a(34)
a
34!
:47
34!
:4734
7. 0eori asam basa menurut r^nsted!9owry Menurut teori asam basa r^nsted!9owry, si#at asam atau basa ditentikan oleh kemampuan senyawa melepas atau menerima proton (4 ) Asam adalah senyawa atau partikel tang dapat memberikan proton (4 ) kepada senyawa atau partikel lain. asa adalah senyawa atau partikel yang dapat menerima proton (4 ) dari asam. Asam
1at dalam larutan disebut asam (4A) bila dapat melepaskan proton kepada molekul pelarut (49). 4A 49
49
A G
Sebagai contoh ' 4%9(g) 4 3
4*3 (aH) %9 (aH)
6adi, ternyata air bersi#at basa bila terdapat asam didalamnya. Basa
;;
49
4
9 G
/eaksi umum basa () dalam pelarut air _dalah '
43
4
3
Contoh:
$) 4Ac(aH) 4 3(l) ` asam!$
basa!
4*3(aH) Ac!(aH) asam!
basa!$
4Ac dengan Ac! merupakan pasangan asam!basa konjugasi. 4*3 dengan 43 merupakan pasangan asam!basa konjugasi. ) 43(l) :4*(aH) ` asam!$
basa!
:47(aH) 34!(aH) asam!
basa!$
43 dengan 34! merupakan pasangan basa dan basa konjugasi. :47 dengan :4* merupakan pasangan asam dan asam konjugasi.
Pada contoh di atas terlihat bahwa air dapat bersi#at sebagai asam (proton donor) dan sebagai basa (proton akseptor). 1at atau ion atau spesi seperti ini bersi#at ampiprotik (am#oter). 8. 0eori asam basa menurut 9ewis &alaupun teori ronsted!9owry lebih umumdari teori Arrhenius, ada reaksi yang nirip asam!basa tetapi tidak dapat dijelaskan dengan teori ini, contohnya antara :4 * dengan * menjadi 4* :!*
;>
4
4
: '
4
4
4
: '
4
"isini terjadi ikatan koordinasi antara atom : dengan yang pasangan elektronnya berasal dari :. erdasarkan pembentukan ikatan koordinasi, ilbert :. 9ewis menyatakan teori yang disebut teori asam!basa 9ewis. Asam adalah suatu partikel yang dapat menerima pasangan elektron dari partikel lain untuk membentuk ikatan koalen koordinasi. asa adalah suatu partikel yang dapat memberikan pasangan elektron kepada partikel lain untuk membentuk ikatan koalen koordinasi. 5. esetimbangan Asam!asa a. esetimbangan asam "alam larutan asam lemah (menurut bronsted!lowry) terdapat kesetimbangan' 4A
%
4*3
43 4*3
L
A G
A G
esetimbangan ini terjadi dalam larutan encer sehingga konsentrasi pelarut (43) Sangay besar dibandingkan -at terlarut. "engan kata lain, konsentrasi air dapat di anggap constan, maka '
4*3 c(43)
A G
L
;@
Supaya lebih praktis 4*3 dituliskan 4
4 a
A G
L
a disebut konstanta kesetmbangan asam. emampuan asam terionisasi dalam air tidak sama, ada yang besar, sedang dan kecil sekali. emampuan itu di nyatakan dengan derajat ionisasi
L
6umlah mol yang terion 6umlah mol mula!mula
:ilai lebih besar dari nol dan lebih kecil dari satu ($QQB). "an ada hubungannya dengan a onstanta kesetimbangan beberapa asam pada 8 % :ama
/umus
a
Asam lorida
4%9
$,B ? $B
Asam Perklorat
4%93 7
$,B ? $B
Asam romida
4r
$,B ? $B
Asam Iodida
4I
$,B ? $B
b. esetimbangan basa asa yang larut banyak atau basa kuat, yaitu hidroksida alkali (9i34, :a34, 34 dan /b34) dan sebagian hidroksida alkali tanah yaitu' a(34) dan % a(34) dalam air, basa dapat terion sempurna ' :a34(s)
:a
>B
34!
asa menurut ronsted!9owry h_dala senyawa yang dapat menerima proton dari asam atau pelarut. asa ini umumnya merupakan basa lemah dan membentuk kesetimbangan dalam air. esetimbangan basa lemah terjadi dalam larutan encer, maka konsentrasi air dapat dianggap constan.kebanyakan basa lemah adalah senyawa organik yang mengandung nitrogen, karena mempunyai pasangan electrn bebas untuk mengikat proton, dengan b relati# kecil. * contoh onstanta kesetimbangan beberapa basa pada 8 %. :ama Amonia
Penginonan :4* 43
:47 34!
%4*:443
%4*:4* 34!
Metilamin
piridin
b $,> ? $B
7, ? $B
$,; ? $B %848:4 34!
%848: 43
Ion 34! dari :a34 menggeser kesetimbangan air kekiri sehingga 34! yang berasal dari air lebih kecil dari $B dan dapat diabaikan. ;. 9arutan asam dan basa lemah "alam larutan asam lemah atau basa lemah, terdapat kesetimbangan.
"alam larutan asam lemah terdapat kesetimbangan 4A
4
>$
A
%a ($!o)
ca o
43
4
ca o
$B
$B
%a
34!
L konsentrasi asam
o L
derajat ionisasi
Ion 4 yang berasal dari 4A lebih besar dibandingkan yang dari air sehingga menggeser kesetimbangan air ke kiri. Akibatnya
4 dari
air makin kecil dan dapat diabaikan terhadap yang berasal dari 4A Larutan basa lemah Penentuan besarnya konsentrasi OH- tidak dapat ditentukan langsung dari konsentrasi basa lemahnya (seperti halnya basa kuat), akan tetapi harus dihitung dengan menggunakan rumus :
"alam larutan basa lemah terdaapat dua kesetimbangan '
4
43
c b ($!o)
c bo
43
4
$B b L
34!
4
c bo
?
c bo
c b ($!o)
>
34!
c bo 34! $B
L
arena o amat kecil, maka ' ($! o) L $ sehingga b L c bo
o L
b
c b 34! dari air dapat di abaikan karena sangat kecil di bandingkan yang dari basa, maka ' 34!
L c bo
b
c b
L 34!
L
% b
b c b
>. Am#oter "alam kimia, am#oter merujuk pada -at yang dapat bereaksi sebagai asam atau basa. Perilaku ini terjadi bisa karena memiliki dua gugus asam dan basa sekaligus atau karena -atnya sendiri mempunyai kemampuan seperti itu. %ontoh 1at am#oter yang umum orang kenal adalah asam amino, protein, dan air. eberapa logam, seperti seng, timah, aluminium, dan berilium, dapat membentuk oksida am#oterik. /eaksi am#oter beberapa -at am#oter ' a. seng oksida (1n3) "alam asam' 1n3 4 N 1n 43 "alam basa' 1n3 43 34! N R1n(34)7! +ejala ini dapat diman#aatkan untuk memisahkan kation dalam larutan, misalnya 1n dari Mn b. air atau 43 Sebagai basa' 43 4%l N 4*3 %lO Sebagai asam' 43 :4* N :47 34O c. Aluminium hidroksida RAl(34)* >*
Sebagai basa' Al(34)* *4%l N Al%l* *43 Sebagai asam' Al(34)* :a34 N :aAl(34)7 3SI"A am#oter yang umum dikenal adalah Al3*. #. KERTAS SARING DAN KEGUNAANN8A ertas saring biasa digunakan pada penelitian yang berhubungan dengan sampel lingkungan. 0ujuan utama penyaringan sa mpel lingkungan, khususnya media cair adalah untuk memisahkan -at padat terlarut dan -at padat tersuspensi. 1at padat terlarut merupakan -at padat yang dapat melewati kertas saring berpori dengan ukuran tertentu, sedangkan -at padat tersuspensi merupakan -at padat yang tertahan pada kertas saring tersebut. kertas saring mempunyai ukuruan pori yang berbeda!beda, tetapi pada umumnya ukuran standar pori yang sering digunakan adalah B.78 m. arena kertas saring terdapat dalam berbagai ukuran pori, maka pemilihan kertas saring harus disesuaikan dengan jenis parameter yang akan diuji. esalahan pemilihan kertas saring akan menghasilkan ketidak akuratan pada hasil analisis karena terjadi kontaminasi positi# dan kontaminasi negati#. ontaminasi positi# terjadi karena penambahan bahan kimia ke dalam sampel, sedangkan kontaminasi negatie terjadi karena adsorpsi atau absorpsi parameter di dalam sampel atau penguapan parameter tersebut. $. Persyaratan 2mum ertas Saring 2ntuk mendapatkan hasil yang representatie, akurat, dan presisi kertas saring harus memenuhi beberapa persyaratan umum sebagai berikut' mempunyai ukuran pori yang uni#orm dan reproductie • mampu menyaring dengan cepat dan tidak mudah tersumbat • 0idak higroskospis • mampu menahan partikel yang disaring di permukaannya • mempunyai kandungan debu (ash content) yang rendah untuk • mencegah kontaminasi sampel dan memungkinkan analisis
>7
parameter dalam -at padat tersuspensi melalui destruksi kertas •
• • •
saring, dapat larut secara kimia dalam pelarut organic, seperti kloro#orm (%4%l*) atau tetra kloro metan(%%l7) tidak mengadsorpsi -at atau parameter uji selama penyaringan harus kuat sehingga tidak rusak sewaktu dipakai tidak terjadi elusi pada -at yang terkandung di dalamnya sehingga
sampel tidak terkontaminasi tidak terjadi kerusakan pada sel plankton yang tertahan di kertas • . 6enis!jenis ertas Saring yang 2mum dipakai dalam Penelitian 9ingkungan erikut akan disajikan berbagai jenis kertas saring yang memiliki berbagai ukuran pori yang berbeda!beda serta dari bahan baku yang berbeda pula. Selectron A >8 ' ahan solulosa nitrat (B.78 m) • Selectron 3C 5; ' ahan solulosa asetat (B.78 m) • Selectron + ' ahan orosilikat gelas ($ m) • Selectra 8>@E* ' ahan @8= selulosa, linters (! m) • Selectra + ' ahan borosilikat gelas ($ m) • Macherey!:agel 57B dd ' ahan @8= selulosa, linters ( ! m) • Millipore 4A ' ahan campuran selulosa ester (B.78 m) • Membran#ilter +es ' ahan Solulosa asetat (B.78 m) • :ucleopore ' ahan polikarbonat (B.78 m) • lotronic siler ' ahan perak (B.78 m) • +elman A ' ahan borosilikat gelas ( B.* m dan $.5 m) • &hatman +E ' ahan borosilikat gelas ($.B m) • &hatman +E% ' ahan borosilikat gelas ($. m) • &hatman +E" ' ahan borosilikat gelas (.; m) • &hatman +E ' ahan borosilikat gelas (B.; m) • &hatman &0P ' ahan 0e#lon (B.8 m) • ila bahan bakunya tidak diketahui, sebelum dipakai sebaiknya dilakukan analisis terlebih dahulu. Misalnya, untuk menganalisis kadar logam berat pada air laut, kandungan logam berat kertas saring harus diketahui terlebih dahulu. andungan logam berat kertas saring harus lebih rendah daripada kandungan logam berat air laut. D. IKATAN KIMIA
>8
Ikatan imia merupakan salah satu bidang imia yang berusaha menjelaskan #enomena ikatan!ikatan kimia, yang meliputi teori dan anspek yang ekperimental dari teori kuantum, dasar!dasar teori kuantum dan atom hydrogen, ikatan koalen, senyawa berikatan ion, senyawa polar dan antraksi antar molekul, beberapa terapan dan prinsip ikatan kimia, serta dasar!dasar spektroskopi molekul, kristal dan padatan. ahan padat dapat diklasi#ikasikan berdasarkan keteraturan susunan atom!atom atau ion!ion penyusunnya. ahan yang tersusun oleh deretan atom!atom yang teratur letaknya dan berulang (periodik) disebut bahan kristal. "ikatakan bahwa bahan kristal mempunyai keteraturan atom berjangkauan panjang. Sebaliknya, -at padat yang tidak memiliki keteraturan demikian disebut bahan amor# atau bukan kristal. Susunan khas atom!atom dalam kristal disebut struktur kristal. Struktur kristal dibangun oleh sel satuan (unit cell ) yang merupakan sekumpulan atom yang tersusun secara khusus, secara periodik berulang dalam tiga dimensi dalam suatu kisi kristal (crystal lattice). Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya bahwa sebuah kristal ideal disusun oleh satuan!satuan struktur yang identik secara berulang!ulang yang tak hingga didalam ruang.2ntuk menggambarkan struktur kristal ini dapat dijelaskan dalam istilah Gistilah ' Lattice (kisi) dan sebuah asis yang ditempelkan pada setiap titik lattice (titik kisi) isi kristal' isi adalah sebuah susunan titititik yang teratur dan periodi k di dalam ruang. asis' sekumpulan atom, dengan jumlah atom dalam sebuah basis dapat berisi satu atom atau lebih. Atau secara singkatnya adalah struktur kristal terdiri dari kisi dan basis, Struktur kristalakan terjadi bila ditempatkan suatu basis pada setiap titik kisi sehingga struktur kristalmerupakan gabungan antara kisi dan basis.
>5
Apabila dinyatakan dalam hubungan dua dimensi adalah sebagai berikut'
Sehingga apabila atom atau sekumpulan atom tersebut menempati titik! titik kisi maka akan membentuk suatu struktur kristal. Kisi K%is&a
"idalam kristal terdapat kisi!kisi yang ekialen yang sesuai dengan lingkungannya dandiklasi#isikan menurut simetri translasi. 3perasi translasi kisi ' "ide#inisikan sebagai perpindahan dari sebuah kristal oleh sebuah ektor translasi kristal, Un&"+ +isi /"a /imensi ,2D-
Ilustrasi struktur kristal dalam gambaran dua dimensi (") '
0 merupakan ektor translasi. A,, dan % adalah atom Penyusun kristal a$ adalah jarak antara atom, Kektor posisi dari setiap titik kisi pada kisi dua dimensi yaitu' 0 L n$a$ na
>;
a9 a1dan a2 merupakan ektor translasi primiti#, sedangkan n$ dan n
merupakan bilangan bulat yang nilainya bergantung pada kedudukan titik kisi. "n&"+ +isi &iga /imensi ,:D-
Pada kisi tiga dimensi (*"), ektor posisi untuk titik!titikkisiyaitu'
TLn$a1na2n*a: a1,a2 dan a: adalah ektor translasi primiti#
, ,dan g adalah sudut yang dibentuk ektor a$, a dan a* Selain simetri translasi, terdapat beberapa operasi lain yang membuat kisi XinarianY (tidakberubah bentuknya dari semula), yaitu' • •
• • •
/e#leks' Pencerminan pada bidang (simbul ' m) /otasi Perputaran pada sumbu tertentu dgn sudut sebesar (fEn) (simbulnL $,,*,7,dan 5) Inersi' Pencerminan pada suatu titik tertentu (simbul'i) 9uncuranE+lide' 3perasi gabungan antara re#leksi dan translasi 2lirEScrew' 3perasi gabungan antara rotasi dan translasi
isi yang memiliki titik!titik kisi yang ekuialen disebut +isi B%a;ais sehingga titik!titik kisitersebut dalam kristal akan ditempati oleh atom! atom yang sejenis 0itik A, dan % adalah ekuialen satu sama lain. 0itik A dan A$ tidak ekialen ( non!B%a;ais-. Di*%a+si Sina% <
Pengkajian di#raksi pada bagian ini bertujuan untuk menentukanEmempelajari struktur kristal secara eksperimen. Syarat agar terjadi di#raksi pada kristal adalah penggunaan gelombang radiasi dengan panjang gelombang yang seorde dengan jarak antar atom dalam
>>
kristal (dalam angstrom). "engan mengetahui puncak!puncak di#raksi dari gelombang yang dipantulkan oleh bidang kristal (lebih tepat atom! atom pada bidang), maka struktur kristal dari cuplikan yang bersangkutan dapat dipelajari atau mungkin dapat di rekonstruksi. Sumber radiasi yang dapat digunakan untuk keperluan di#raksi kristal meliputi' sinar!?, berkas neutron termal, dan berkas elektron. "i#raksi dapat terjadi bilamana panjang gelombang berkas radiasinya sekitar $ angstrom. Sinar! J adalah gelombang elektromagnetik dengan si#at #isik yang sama seperti gelombang elektromagnetik lainnya, seperti gelombang optik. Panjang gelombang sinar!? sama dengan konstanta kisi kristal, dan hal inilah yang membuat sinar!? berguna dalam analisis struktur kristal. Pengaturan eksperimen dasar untuk menghasilkan sinar! ?'
"i antara sumber!sumber radiasi yang dapat dipergunakan untuk di#raksi kristal, berkas sinar!? adalah yang paling layak ditinjau dari kesederhanaan teknik pembangkitnya serta maksimalnya hasil di#raksi dalam memberikan in#ormasi tentang struktur kristal. erkas sinar pertama dan kedua memiliki beda lintasan sebesar (d sin ) untuk sampai pada titik pengamatan. Agar terjadi inter#erensi yang konstrukti# (saling menguatkan), maka beda lintasan yang
>@
bersangkutan haruslah merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang sinar!? tersebut. Ini berarti'
yang disebut syarat ragg. d jarak antar bidang (hkl) yang sama, sudut di#raksi, dan \ panjang gelombang sinar!? yang digunakan. "alam di#raktometer sinar!?, posisi kristal sedemikian sehingga pengukuran dilakukan pada sudut , yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar hambur. Di*%a+si sina% = $a/a s"a&" ma&e%ia
"i#raksi sinar!J merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mengidenti#ikasi adanya #asa kristalin di dalam material!material benda dan serbuk, dan untuk menganalisis si#at!si#at struktur (seperti stress, ukuran butir, #asa komposisi orientasi kristal, dan cacat kristal) dari tiap #asa. Apabila suatu bahan dikenai sinar!J maka intensitas sinar!J yang ditransmisikan lebih kecil dari intensitas sinar datang. (4al ini disebabkan adanya penyerapan oleh bahan dan juga penghamburan oleh atom!atom dalam material tersebut. erkas sinar yang dihantarkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena #asenya berbeda dan ada juga yang saling menguatkan karena #asenya sama. erkas sinar! J yang saling menguatkan disebut sebagai berkasdi#raksi.) 9ogika dibalik teori ini adalah asumsi bahwa seandainya suatu kristal terdiri dari atom!atom yang tersusun secara teratur dan periodik dalam ruang dan jarak antar atom hampir sama dengan panjang gelombang sinar!?, maka ristal tersebut dapat ber#ungsi sebagai kisi! kisi yang menghamburkan cahaya. "engan konsep ini dan mengingat bahwa sinar!? mempunyai panjang gelombang yang mendekati jarak antar atom, maka di#raksi dapat terjadi kalau ristal dikenai oleh sinar! ?.
@B
Persyaratan yang harus dipenuhi agar berkas sinar!J yang dihamburkan merupakan berkas di#raksi dikenal sebagai 4ukum ragg yang menyatakan bahwa perbedaan lintasan berkasdi#rasi sinar! J harus merupakan kelipatan panjang gelombang, secara matematis dirumuskan' n\ L dsin eadaan ini membentuk pola inter#erensi yang saling menguatkan untuk sudut!sudut yang memenuhi hukum rag. +ejala ini dapat diamati pada gra#ik hubungan antara intensitas spektrum karakteristik sebagai #ungsi sudut . Analisis bahan dengan menggunakan di#raksi sinar!J pada umumnya untuk menentukan' a. Struktur ristal b. Parameter kisi c Crystallite -i.e (ukuran butiran) dan Lattice -train H"+"m >%agg?s
"i#raksi sinar ? pada kristal harus memenuhi 4ukum ragg[s yaitu' Menurut ragg berkas yang terdi#raksi oleh kristal terjadi jika pemantulan oleh bidang sejajar atom menghasilkan inter#erensi konstrukti#. "i#raksi atom!atom kristal sebagai pantulan sinar!J oleh sekelompok bidang!bidang paralel dalam kristal seperti terlihat pada gambar
6arak antara bidang A dengan bidang adalah d. erkas!berkas tersebut mempunyai panjang gelombang \, dan jatuh pada bidang
@$
kristal dengan jarak d dan sudut . Agar mengalami inter#erensi konstrukti#, kedua berkas tersebut harusmemiliki beda jarak n\. Sedangkan beda jarak lintasan kedua berkas adalah d sin. n\Ld sin etika berkas sinar!? monokromatik datang pada permukaan kristal, terjadi re#leksi hanya ketika sudut datang memiliki nilai!nilai tertentu. :ilai!nilai ini tergantung pada panjang gelombang dan konstanta kisi kristal. #aa& K%is&a
"iperlukan berjuta!juta atom untuk membentuk satu kristal. 3leh karena itu tidak mengherankan bila terdapat cacat atau ketidakteraturan dalam tubuh kristal. %acat!cacat inilah yang ikut menentukan si#at bahan secara keseluruhan.0elah kita kenal, jenis ketidaksempurnaan dalam kristal, dimana diperlukan kekosongan untuk mengimbangi kepincangan muatan bila ketidaksempurnaan seperti kekosongan meliputi sebuah atau beberapa atom disebut cacat titik. etidaksempurnaan lain dalam kristal berwujud garis disebut cacat garis. %acat jenis ini penting pada waktu kristal mengalami de#ormasi plastik oleh gaya geser. Sejumlah kecil cacat dapat menyebabkan logam menjadi $*** kali lebih ulet dibandingkan dengan keadaan tanpa cacat. ila banyak sekali jumlah cacat garis ini dapat meningkatkan kekuatan logam. Akhirnya cacat lainnya dapat berbentuk dua dimensi dan mencakup permukaan luar. #aa& Ti&i+
%acat titik yang paling sederhana adalah kekosongan, disini adaatom yang hilang dalam kristal.%acat demikian merupakan hasil dari penumpukan yang salah sewaktu kristalisasi, atau dapat juga terjadi pada suhu tinggi, oleh karena meningkat energi termal. ila energi termal tinggi memungkinkan bagi atom!atom untuk melompat meninggalkan tempatnya (dimana energi terendah) akan naik pula.
@
a. kekosongan b. kekosongan ganda (dua atom hilang) c. kekosongan pasangan ion (capat schottky) d. sisipan e. ion terpisah (cacat #renkel).
#aa& Ga%is
%acat garis yang paling banyak dijumpai dalam kristal adalah dislokasi.dislokasi ini digambarkan sebagai sisipan satu bidang atom tambahan dalam struktur kristal. "i sekitar dislokasi garis terdapat daerah yang mengalami tekanan dan tegangan sehingga terdapat energi tambahan sepanjang dislokasi tersebut. 6arak geser antar atom disekitar dislokasi disebut ektor geser. Kektor ini tegak lurus pada garis dislokasi. Teo%i I+a&an Logam
@*
9ogam mempunyai beberapa si#at yang unik seperti mengkilat, menghantarkan arus listrik atau panas, dapat ditempa, ditarik, dan dibengkokkan. Si#at si#at logam tersebut tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan teori ikatan ionik dan ikatan koalen. 9ogam tersusun secara teratur dalam suatu kisi kristal yang terdiri dari ionGion positi# logam di dalam lautan elektron. 9autan elektron tersebut merupakan elektron alensi dari masing! masing atom yang saling tumpang tindih. MasingGmasing elektron alensi tersebut dapat bergerak bebas mengelilingi inti atom yang ada dalam ristal tersebut dan tidak hanya terpaku pada salah satu inti atom. +aya tarik inti atomGatom logam dengan lautan elektron mengakibatkan terjadinya ikatan logam. Pada ikatan logam terdapat elektron yang bebas mengeliling inti, inti tersusun secara teratur dikelilingi elektronGelektron. Clektron bebas yang mengelilingi inti itu tidak terikat pada salah satu inti, hingga mudah pindah ke tempat tempat yang energinya rendah. "engan adanya elektron yang tidak terikat secara khusus pada inti tertentu, maka ikatan logam itu kuat dan logam tersebut mudah menghantarkan listrik. Clektron yang paling luar pada sebagian besar logam biasanya mempunyai hubungan yang tidak erat dengan ini karena letaknya yang jauh dari muatan positi# inti. Semua elektron alensi logam!logam bergabung membentuk lautan elektron yang bergerak bebas di antara inti atom. Clektron yang bergerak bebas bereaksi sebagai ikatan terhadap ion bermuatan positi#. Ikatan logam tidak mempunyai arah. Akibatnya, ikatan tidak rusak ketika logam ditempa.Skema ikatan logam dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Clektron alensi menjadi terdisosiasi dengan inti atomnya dan membentuk lautan elektron.
@7
+ambar Skema ikatan 9ogam Ikatan logam adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarikG menarik antara muatan positi# dari ionG ion logam dengan muatan negati# dari elekton Gelektron yang bebas bergerak dalam logam tersebut. erdasarkan pernyataan dan penjelasan di atas maka de#enisi ikatan logam dapat dikembangkan sebagai berikut' Ikatan logam adalah ikatan yang disebabkan oleh adanya elektron alensi suatu logam yang tidak terarah. Misalnya pada logam 9i memiliki struktur $s s$. Clektron $s terdapat dalam orbital yang terarah sedangkan elektron dalam s$ terdapat pada orbital tidak terarah. Clektron s inilah yang akan membentuk ikatan.. Ikatan logam adalah ikatan yang disebabkan oleh tumpang tindih orbital alensi dari atom!atom logam. Akibatnya elektron!elektron yang ada pada orbitalnya dapat berpindah ke orbital alensi atom tetangganya. Ikatan logam adalah ikatan antara inti positi# unsur logam di dalam lautan elektron yang dihasilkan oleh elektron alensi unsur logam yang bersangkutan. %ontoh ikatan logam pada logam :atrium. :atrium memiliki kon#igurasi elektron $s s p5 *s$. 0iap atom :atrium tersentuh oleh delapan atom natrium yang lainnya dan terjadi pembagian ( sharin+ ) antara atom tengah dan orbital *s di semua delapan atom yang lain. "an tiap atom yang delapan ini disentuh oleh delapan atom natrium lainnya secara terus menerus hingga diperoleh seluruh atom dalam bongkahan natrium.
@8
Semua orbital *s dalam semua atom saling tumpang tindih untuk memberikan orbital molekul dalam jumlah yang sangat banyak yang memeperluas keseluruhan tiap bagian logam. Clektron dapat bergerak dengan leluasa diantara orbital!orbital molekul tersebut, dan karena itu tiap elektron menjadi terlepas dari atom induknya. 9ogam terikat bersamaan melalui kekuatan daya tarik yang kuat antara inti positi# dengan elektron yang terdelokalisasi.
+ambar ikatan antar ionG ion :a dengan elektron terdelokalisasi Kasi*i+asi I+a&an Logam
erdasarkan golongannya ikatan logam dapat diklasi#ikasikan menjadi ikatan logam pada logam golongan utama dan ikatan logam pada logam golongan transisi. $. Ikatan logam pada logam golongan utama. Ikatan logam pada unsur golongan utama relati# lebih lemah dibandingkan dengan dengan unsur golongan transisi. %ontohnya kristal besi lebih kuat dibandingkan dengan kristal logam magnesium. . Ikatan logam pada logam golongan transisi. 9ogam transisi cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi. Alasannya adalah logam transisi dapat melibatkan elektron *d yang ada dalam kondisi delokalisasi seperti elektron pada 7s.
@5
9ebih banyak elektron yang dapat terlibat, kecenderungan daya tarik akan semakin lebih kuat. %ontoh ikatan logam pada unsur transisi transisi adalah Ag, e, %u dan lain!lain. erdasarkan unsur penyusunnya ikatan logam terbagi yaitu' $. Ikatan logam antar unsur sejenis. Misalnya Ikatan antara unsur litium dengan unsur litium yang lainnya. . Ikatan logam antar unsur yang berbeda jenis (aloi). ahan!bahan logam yang bukan hanya dibuat dari satu jenis unsur logam tetapi telah dicampur atau ditambah dengan unsur!unsur lain disebut aloi atau sering disebut lakur atau paduan. Misalnya logam aja Stainless steel yang terdiri dari logam esi ;=, logam rom $>= dan logam :ikel >= . Aloi terbentuk apabila leburan dua atau lebih macam logam dicampur atau leburan suatu logam dicampur dengan unsur!unsur non logam yang campuran tersebut tidak saling bereaksi serta masih menunjukan si#at sebagai logam setelah didinginkan. Aloi dibagi menjadi dua macam yaitu aloi selitan dan aloi substitusi. "isebut aloi selitan bila jari!jari atom unsur yang dipadukan sama atau lebih kecil dari jari!jari atom logam. Sedangkan aloi substitusi terbentuk apabila jari!jari unsur yang dipadukan lebih besar dari jari!jari atom logam. Perbedaan mendasar dan hal!hal lainnya mengenaik ikatan ionik, koalen, dan koalen koordinasi dapat diperhatikan dari tabel berikut ini'
Perbedaan
Ion
oalen
oalen oordinasi Penggunaan
Proses
Serah terima
Penggunaan
Pembentukan
elektron antar
bersama pasangan bersama pasangan
atom
elektron dimana
elektron yang
tiap atom
hanya berasal dari
@;
menyumbang elektron. Atom yang
9ogam
J
terlibat 0itik leleh dan
:onlogam 0inggi
:onlogam /endah (kecuali
titik didih
salah satu atom. J
pada padatan koalen seperti 9arut dalam air
intan) Sukar larut dalam
Sukar larut dalam
namun sukar larut
air namun larut
air namun larut
dalam pelarut
dalam pelarut
dalam pelarut
organik seperti
organik.
organik.
"aya 4antar
eter dan en-ena. 9elehan dan
0idak dapat
0idak dapat
9istrik
larutannya
menghantarkan
menghantarkan
mengantarkan
listrik (namun ada
listrik (namun ada
listrik
beberapa
beberapa
larutannya yang
larutannya yang
menghantarkan
menghantarkan
:a%l, 9i, %a3,
listrik) 4, 43, P%l*,
listrik) :47, S37!,
%ar , Al%l*
%l*, %3
P3%l*, 4* :*,
elarutan
aseton, alkhohol,
%ontoh
S3* Geome&%i Moe+"
+eometri molekul berkaitan dengan susunan ruang atom!atom dalam molekul. Molekul diatomik memiliki geometri linearW Molekul triatomik dapat bergeometri linear atau bengkokW Molekul tetraatomik bergeometri planar (datar sebidang) atau piramida. Semakin banyak atom penyusun molekul, semakin banyak pula geometrinya.
@>
