PENGERTIAN KIMIA
Semua materi normal terdiri dari atom atau komponen-komponen subatom yang membentuk atom; proton, elektron, dan neutron. Atom dapat dikombinasikan untuk menghasilkan bentuk materi yang lebih kompleks seperti ion, molekul, atau kristal. Struktur dunia yang kita jalani sehari-hari dan sifat materi yang berinteraksi dengan kita ditentukan oleh sifat zat-zat kimia dan interaksi antar mereka. Baja lebih keras dari besi karena atom-atomnya terikat dalam struktur kristal yang lebih kaku. Kayu terbakar atau mengalami oksidasi cepat karena ia dapat bereaksi secara spontan dengan oksigen pada suatu reaksi kimia jika berada di atas suatu suhu tertentu.
Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, atau komposisi kimianya. Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yang memiliki energi paling rendah adalah padat, cair, gas, dan plasma. Dari keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui di luar angkasa yang berupa bintang, karena kebutuhan energinya yang teramat besar. Zat padat memiliki struktur tetap pada suhu kamar yang dapat melawan gravitasi atau gaya lemah lain yang mencoba mengubahnya. Zat cair memiliki ikatan yang terbatas, tanpa struktur, dan akan mengalir bersama gravitasi. Gas tidak memiliki ikatan dan bertindak sebagai partikel bebas. Sementara itu, plasma hanya terdiri dari ion-ion yang bergerak bebas; pasokan energi yang berlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi partikel unsur. Satu cara untuk membedakan ketiga fase pertama adalah dengan volume dan bentuknya: kasarnya, zat padat memeliki volume dan bentuk yang tetap, zat cair memiliki volume tetap tapi tanpa bentuk yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki baik volume ataupun bentuk yang tetap.
Air yang dipanaskan akan berubah fase menjadi uap air.
Air (H2O) berbentuk cairan dalam suhu kamar karena molekul-molekulnya terikat oleh gaya antarmolekul yang disebut ikatan Hidrogen. Di sisi lain, hidrogen sulfida (H2S) berbentuk gas pada suhu kamar dan tekanan standar, karena molekul-molekulnya terikat dengan interaksi dwikutub (dipole) yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada air memiliki cukup energi untuk mempertahankan molekul air untuk tidak terpisah satu sama lain, tapi tidak untuk mengalir, yang menjadikannya berwujud cairan dalam suhu antara 0 °C sampai 100 °C pada permukaan laut. Menurunkan suhu atau energi lebih lanjut mengizinkan organisasi bentuk yang lebih erat, menghasilkan suatu zat padat, dan melepaskan energi. Peningkatan energi akan mencairkan es walaupun suhu tidak akan berubah sampai semua es cair. Peningkatan suhu air pada gilirannya akan menyebabkannya mendidih (lihat panas penguapan) sewaktu terdapat cukup energi untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul dan selanjutnya memungkinkan molekul untuk bergerak menjauhi satu sama lain.
Ilmuwan yang mempelajari kimia sering disebut kimiawan. Sebagian besar kimiawan melakukan spesialisasi dalam satu atau lebih subdisiplin. Kimia yang diajarkan pada sekolah menengah sering disebut "kimia umum" dan ditujukan sebagai pengantar terhadap banyak konsep-konsep dasar dan untuk memberikan pelajar alat untuk melanjutkan ke subjek lanjutannya. Banyak konsep yang dipresentasikan pada tingkat ini sering dianggap tak lengkap dan tidak akurat secara teknis. Walaupun demikian, hal tersebut merupakan alat yang luar biasa. Kimiawan secara reguler menggunakan alat dan penjelasan yang sederhana dan elegan ini dalam karya mereka, karena terbukti mampu secara akurat membuat model reaktivitas kimia yang sangat bervariasi.
Ilmu kimia secara sejarah merupakan pengembangan baru, tapi ilmu ini berakar pada alkimia yang telah dipraktikkan selama berabad-abad di seluruh dunia.
Kimia
(dari bahasa Arab: كيمياء,
transliterasi: kimiya = perubahan benda/zat atau bahasa Yunani: χημεία, transliterasi: khemeia) adalah ilmu
yang mempelajari mengenai komposisi, struktur, dan sifat zat atau materi dari
skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi
mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari. Kimia juga
mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk
menerapkan pengetahuan tersebut pada tingkat makroskopik. Menurut kimia modern,
sifat fisik materi umumnya ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada
gilirannya ditentukan oleh gaya antaratom dan ikatan kimia
Kimia
sering disebut sebagai "ilmu andryan" karena menghubungkan berbagai
ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi, biologi, farmasi,
kedokteran, bioinformatika, dan geologi [1]. Koneksi ini timbul melalui
berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin
ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika
terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.
Kimia berhubungan dengan
interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan energi,
terutama dalam hubungannya dengan hukum pertama termodinamika. Kimia
tradisional melibatkan interaksi antara zat kimia dalam reaksi kimia, yang
mengubah satu atau lebih zat menjadi satu atau lebih zat lain. Kadang reaksi
ini digerakkan oleh pertimbangan entalpi, seperti ketika dua zat berentalpi
tinggi seperti hidrogen dan oksigen elemental bereaksi membentuk air, zat
dengan entalpi lebih rendah. Reaksi kimia dapat difasilitasi dengan suatu
katalis, yang umumnya merupakan zat kimia lain yang terlibat dalam media reaksi
tapi tidak dikonsumsi (contohnya adalah asam sulfat yang mengkatalisasi
elektrolisis air) atau fenomena immaterial (seperti radiasi elektromagnet dalam
reaksi fotokimia). Kimia tradisional juga menangani analisis zat kimia, baik di
dalam maupun di luar suatu reaksi, seperti dalam spektroskopi.Semua materi normal terdiri dari atom atau komponen-komponen subatom yang membentuk atom; proton, elektron, dan neutron. Atom dapat dikombinasikan untuk menghasilkan bentuk materi yang lebih kompleks seperti ion, molekul, atau kristal. Struktur dunia yang kita jalani sehari-hari dan sifat materi yang berinteraksi dengan kita ditentukan oleh sifat zat-zat kimia dan interaksi antar mereka. Baja lebih keras dari besi karena atom-atomnya terikat dalam struktur kristal yang lebih kaku. Kayu terbakar atau mengalami oksidasi cepat karena ia dapat bereaksi secara spontan dengan oksigen pada suatu reaksi kimia jika berada di atas suatu suhu tertentu.
Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, atau komposisi kimianya. Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yang memiliki energi paling rendah adalah padat, cair, gas, dan plasma. Dari keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui di luar angkasa yang berupa bintang, karena kebutuhan energinya yang teramat besar. Zat padat memiliki struktur tetap pada suhu kamar yang dapat melawan gravitasi atau gaya lemah lain yang mencoba mengubahnya. Zat cair memiliki ikatan yang terbatas, tanpa struktur, dan akan mengalir bersama gravitasi. Gas tidak memiliki ikatan dan bertindak sebagai partikel bebas. Sementara itu, plasma hanya terdiri dari ion-ion yang bergerak bebas; pasokan energi yang berlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi partikel unsur. Satu cara untuk membedakan ketiga fase pertama adalah dengan volume dan bentuknya: kasarnya, zat padat memeliki volume dan bentuk yang tetap, zat cair memiliki volume tetap tapi tanpa bentuk yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki baik volume ataupun bentuk yang tetap.
Air yang dipanaskan akan berubah fase menjadi uap air.
Air (H2O) berbentuk cairan dalam suhu kamar karena molekul-molekulnya terikat oleh gaya antarmolekul yang disebut ikatan Hidrogen. Di sisi lain, hidrogen sulfida (H2S) berbentuk gas pada suhu kamar dan tekanan standar, karena molekul-molekulnya terikat dengan interaksi dwikutub (dipole) yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada air memiliki cukup energi untuk mempertahankan molekul air untuk tidak terpisah satu sama lain, tapi tidak untuk mengalir, yang menjadikannya berwujud cairan dalam suhu antara 0 °C sampai 100 °C pada permukaan laut. Menurunkan suhu atau energi lebih lanjut mengizinkan organisasi bentuk yang lebih erat, menghasilkan suatu zat padat, dan melepaskan energi. Peningkatan energi akan mencairkan es walaupun suhu tidak akan berubah sampai semua es cair. Peningkatan suhu air pada gilirannya akan menyebabkannya mendidih (lihat panas penguapan) sewaktu terdapat cukup energi untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul dan selanjutnya memungkinkan molekul untuk bergerak menjauhi satu sama lain.
Ilmuwan yang mempelajari kimia sering disebut kimiawan. Sebagian besar kimiawan melakukan spesialisasi dalam satu atau lebih subdisiplin. Kimia yang diajarkan pada sekolah menengah sering disebut "kimia umum" dan ditujukan sebagai pengantar terhadap banyak konsep-konsep dasar dan untuk memberikan pelajar alat untuk melanjutkan ke subjek lanjutannya. Banyak konsep yang dipresentasikan pada tingkat ini sering dianggap tak lengkap dan tidak akurat secara teknis. Walaupun demikian, hal tersebut merupakan alat yang luar biasa. Kimiawan secara reguler menggunakan alat dan penjelasan yang sederhana dan elegan ini dalam karya mereka, karena terbukti mampu secara akurat membuat model reaktivitas kimia yang sangat bervariasi.
Ilmu kimia secara sejarah merupakan pengembangan baru, tapi ilmu ini berakar pada alkimia yang telah dipraktikkan selama berabad-abad di seluruh dunia.
SEJARAH
Robert
Boyle, perintis kimia modern dengan menggunakan eksperimen terkontrol, sebagai
kontras dari metode alkimia terdahulu. Akar ilmu kimia dapat dilacak hingga
fenomena pembakaran. Api merupakan kekuatan mistik yang mengubah suatu zat
menjadi zat lain dan karenanya merupakan perhatian utama umat manusia. Adalah
api yang menuntun manusia pada penemuan besi dan gelas. Setelah emas ditemukan
dan menjadi logam berharga, banyak orang yang tertarik menemukan metode yang
dapat mengubah zat lain menjadi emas. Hal ini menciptakan suatu protosains yang
disebut Alkimia. Alkimia dipraktikkan oleh banyak kebudayaan sepanjang sejarah
dan sering mengandung campuran filsafat, mistisisme, dan protosains.
Alkimiawan
menemukan banyak proses kimia yang menuntun pada pengembangan kimia modern.
Seiring berjalannya sejarah, alkimiawan-alkimiawan terkemuka (terutama Abu Musa
Jabir bin Hayyan dan Paracelsus) mengembangkan alkimia menjauh dari filsafat
dan mistisisme dan mengembangkan pendekatan yang lebih sistematik dan ilmiah.
Alkimiawan pertama yang dianggap menerapkan metode ilmiah terhadap alkimia dan
membedakan kimia dan alkimia adalah Robert Boyle (1627–1691). Walaupun
demikian, kimia seperti yang kita ketahui sekarang diciptakan oleh Antoine
Lavoisier dengan hukum kekekalan massanya pada tahun 1783. Penemuan unsur kimia
memiliki sejarah yang panjang yang mencapai puncaknya dengan diciptakannya tabel
periodik unsur kimia oleh Dmitri Mendeleyev pada tahun 1869.
Penghargaan
Nobel dalam Kimia yang diciptakan pada tahun 1901 memberikan gambaran bagus
mengenai penemuan kimia selama 100 tahun terakhir. Pada bagian awal abad ke-20,
sifat subatomik atom diungkapkan dan ilmu mekanika kuantum mulai menjelaskan
sifat fisik ikatan kimia. Pada pertengahan abad ke-20, kimia telah berkembang
sampai dapat memahami dan memprediksi aspek-aspek biologi yang melebar ke
bidang biokimia.
Industri
kimia mewakili suatu aktivitas ekonomi yang penting. Pada tahun 2004, produsen
bahan kimia 50 teratas global memiliki penjualan mencapai 587 bilyun dolar AS
dengan margin keuntungan 8,1% dan pengeluaran riset dan pengembangan 2,1% dari
total penjualan
Cabang ilmu
kimia
Kimia umumnya
dibagi menjadi beberapa bidang utama. Terdapat pula beberapa cabang
antar-bidang dan cabang-cabang yang lebih khusus dalam kimia.
LIMA CABANG
UTAMA:
Kimia
analitik adalah analisis cuplikan bahan untuk memperoleh pemahaman tentang
susunan kimia dan strukturnya. Kimia analitik melibatkan metode eksperimen
standar dalam kimia. Metode-metode ini dapat digunakan dalam semua subdisiplin
lain dari kimia, kecuali untuk kimia teori murni.
Biokimia
mempelajari senyawa kimia, reaksi kimia, dan interaksi kimia yang terjadi dalam
organisme hidup. Biokimia dan kimia organik berhubungan sangat erat, seperti
dalam kimia medisinal atau neurokimia. Biokimia juga berhubungan dengan biologi
molekular, fisiologi, dan genetika.
Kimia
anorganik mengkaji sifat-sifat dan reaksi senyawa anorganik. Perbedaan antara
bidang organik dan anorganik tidaklah mutlak dan banyak terdapat tumpang
tindih, khususnya dalam bidang kimia organologam.
Kimia organik
mengkaji struktur, sifat, komposisi, mekanisme, dan reaksi senyawa organik.
Suatu senyawa organik didefinisikan sebagai segala senyawa yang berdasarkan
rantai karbon.
Kimia fisik
mengkaji dasar fisik sistem dan proses kimia, khususnya energitika dan dinamika
sistem dan proses tersebut. Bidang-bidang penting dalam kajian ini di antaranya
termodinamika kimia, kinetika kimia, elektrokimia, mekanika statistika, dan
spektroskopi. Kimia fisik memiliki banyak tumpang tindih dengan fisika
molekular. Kimia fisik melibatkan penggunaan kalkulus untuk menurunkan
persamaan, dan biasanya berhubungan dengan kimia kuantum serta kimia teori.
Cabang -
cabang Ilmu Kimia yang merupakan tumpang-tindih satu atau lebih lima cabang
utama:
Kimia
Material menyangkut bagaimana menyiapkan, mengkarakterisasi, dan memahami cara
kerja suatu bahan dengan kegunaan praktis.
Kimia teori
adalah studi kimia melalui penjabaran teori dasar (biasanya dalam matematika
atau fisika). Secara spesifik, penerapan mekanika kuantum dalam kimia disebut
kimia kuantum. Sejak akhir Perang Dunia II, perkembangan komputer telah
memfasilitasi pengembangan sistematik kimia komputasi, yang merupakan seni
pengembangan dan penerapan program komputer untuk menyelesaikan permasalahan
kimia. Kimia teori memiliki banyak tumpang tindih (secara teori dan eksperimen)
dengan fisika benda kondensi dan fisika molekular.
Kimia nuklir
mengkaji bagaimana partikel subatom bergabung dan membentuk inti. Transmutasi
modern adalah bagian terbesar dari kimia nuklir dan tabel nuklida merupakan
hasil sekaligus perangkat untuk bidang ini.
Kimia Organik
Bahan Alam mempelajari senyawa organik yang disintesis secara alami oleh alam,
khususnya makhluk hidup.
Bidang lain
antara lain adalah astrokimia, biologi molekular, elektrokimia, farmakologi,
fitokimia, fotokimia, genetika molekular, geokimia, ilmu bahan, kimia aliran,
kimia atmosfer, kimia benda padat, kimia hijau, kimia inti, kimia medisinal,
kimia komputasi, kimia lingkungan, kimia organologam, kimia permukaan, kimia
polimer, kimia supramolekular, nanoteknologi, petrokimia, sejarah kimia,
sonokimia, teknik kimia, serta termokimia.
KONSEP DASAR
TATANAMA
TATANAMA
IUPAC
Tatanama
kimia merujuk pada sistem penamaan senyawa kimia. Telah dibuat sistem penamaan
spesies kimia yang terdefinisi dengan baik. Senyawa organik diberi nama menurut
sistem tatanama organik. Senyawa anorganik dinamai menurut sistem tatanama
anorganik.
ATOM
Atom adalah
suatu kumpulan materi yang terdiri atas inti yang bermuatan positif, yang
biasanya mengandung proton dan neutron, dan beberapa elektron di sekitarnya
yang mengimbangi muatan positif inti. Atom juga merupakan satuan terkecil yang
dapat diuraikan dari suatu unsur dan masih mempertahankan sifatnya, terbentuk
dari inti yang rapat dan bermuatan positif dikelilingi oleh suatu sistem
elektron.
UNSUR
Unsur
adalah sekelompok atom yang memiliki jumlah proton yang sama pada intinya.
Jumlah ini disebut sebagai nomor atom unsur. Sebagai contoh, semua atom yang
memiliki 6 proton pada intinya adalah atom dari unsur kimia karbon, dan semua
atom yang memiliki 92 proton pada intinya adalah atom unsur uranium.
ION
Ion
atau spesies bermuatan, atau suatu atom atau molekul yang kehilangan atau
mendapatkan satu atau lebih elektron. Kation bermuatan positif (misalnya kation
natrium Na+) dan anion bermuatan negatif (misalnya klorida Cl−) dapat membentuk garam netral
(misalnya natrium klorida, NaCl). Contoh ion poliatom yang tidak terpecah
sewaktu reaksi asam-basa adalah hidroksida (OH−) dan fosfat (PO43−).
Senyawa
Senyawa
merupakan suatu zat yang dibentuk oleh dua atau lebih unsur dengan perbandingan
tetap yang menentukan susunannya. sebagai contoh, air merupakan senyawa yang
mengandung hidrogen dan oksigen dengan perbandingan dua terhadap satu. Senyawa
dibentuk dan diuraikan oleh reaksi kimia.
MOLEKUL
Molekul
adalah bagian terkecil dan tidak terpecah dari suatu senyawa kimia murni yang
masih mempertahankan sifat kimia dan fisik yang unik. Suatu molekul terdiri
dari dua atau lebih atom yang terikat satu sama lain.
ZAT KIMIA
Suatu
'zat kimia' dapat berupa suatu unsur, senyawa, atau campuran senyawa-senyawa,
unsur-unsur, atau senyawa dan unsur. Sebagian besar materi yang kita temukan
dalam kehidupan sehari-hari merupakan suatu bentuk campuran, misalnya air,
aloy, biomassa, dll.
IKATAN KIMIA
Orbital Atom
Dan Orbital Molekul Elektron
Ikatan kimia
merupakan gaya yang menahan berkumpulnya atom-atom dalam molekul atau kristal.
Pada banyak senyawa sederhana, teori ikatan valensi dan konsep bilangan
oksidasi dapat digunakan untuk menduga struktur molekular dan susunannya.
Serupa dengan ini, teori-teori dari fisika klasik dapat digunakan untuk menduga
banyak dari struktur ionik. Pada senyawa yang lebih kompleks/rumit, seperti
kompleks logam, teori ikatan valensi tidak dapat digunakan karena membutuhken
pemahaman yang lebih dalam dengan basis mekanika kuantum.
Wujud zat
Fase
adalah kumpulan keadaan sebuah sistem fisik makroskopis yang relatif serbasama
baik itu komposisi kimianya maupun sifat-sifat fisikanya (misalnya masa jenis,
struktur kristal, indeks refraksi, dan lain sebagainya). Contoh keadaan fase
yang kita kenal adalah padatan, cair, dan gas. Keadaan fase yang lain yang
misalnya plasma, kondensasi Bose-Einstein, dan kondensasi Fermion. Keadaan fase
dari material magnetik adalah paramagnetik, feromagnetik dan diamagnetik.
Reaksi kimia
Reaksi
kimia adalah transformasi/perubahan dalam struktur molekul. Reaksi ini bisa
menghasilkan penggabungan molekul membentuk molekul yang lebih besar,
pembelahan molekul menjadi dua atau lebih molekul yang lebih kecil, atau
penataulangan atom-atom dalam molekul. Reaksi kimia selalu melibatkan terbentuk
atau terputusnya ikatan kimia.
KIMIA KUANTUM
Kimia
kuantum secara matematis menjelaskan kelakuan dasar materi pada tingkat
molekul. Secara prinsip, dimungkinkan untuk menjelaskan semua sistem kimia
dengan menggunakan teori ini. Dalam praktiknya, hanya sistem kimia paling
sederhana yang dapat secara realistis diinvestigasi dengan mekanika kuantum
murni dan harus dilakukan hampiran untuk sebagian besar tujuan praktis
(misalnya, Hartree-Fock, pasca-Hartree-Fock, atau teori fungsi kerapatan, lihat
kimia komputasi untuk detilnya). Karenanya, pemahaman mendalam mekanika kuantum
tidak diperlukan bagi sebagian besar bidang kimia karena implikasi penting dari
teori (terutama hampiran orbital) dapat dipahami dan diterapkan dengan lebih
sederhana.
Dalam
mekanika kuantum (beberapa penerapan dalam kimia komputasi dan kimia kuantum),
Hamiltonan, atau keadaan fisik, dari partikel dapat dinyatakan sebagai penjumlahan
dua operator, satu berhubungan dengan energi kinetik dan satunya dengan energi
potensial. Hamiltonan dalam persamaan gelombang Schrödinger yang digunakan
dalam kimia kuantum tidak memiliki terminologi bagi putaran elektron.
Penyelesaian
persamaan Schrödinger untuk atom hidrogen memberikan bentuk persamaan gelombang
untuk orbital atom, dan energi relatif dari orbital 1s, 2s, 2p, dan 3p.
Hampiran orbital dapat digunakan untuk memahami atom lainnya seperti helium,
litium, dan karbon.
HUKUM KIMIA
Hukum-hukum
kimia sebenarnya merupakan hukum fisika yang diterapkan dalam sistem kimia.
Konsep yang paling mendasar dalam kimia adalah Hukum kekekalan massa yang
menyatakan bahwa tidak ada perubahan jumlah zat yang terukur pada saat reaksi
kimia biasa. Fisika modern menunjukkan bahwa sebenarnya energilah yang kekal,
dan bahwa energi dan massa saling berkaitan. Kekekalan energi ini mengarahkan
kepada pentingnya konsep kesetimbangan, termodinamika, dan kinetika.
INDUSTRI
KIMIA
Industri
kimia adalah salah satu aktivitas ekonomi yang penting. Top 50 produser kimia
dunia pada tahun 2004 mempunyai penjualan sebesar USD $587 milyar dengan profit
margin sebesar 8.1% dan penegluaran rekayasa (research and development) sebesar
2.1% dari total penjualan kimia
0 komentar:
Posting Komentar