KD 2016 1 Kimia dan Materi
KIMIA DASAR
Ashfar Kurnia, M.Farm., Apt.
ILMU KIMIA
• Kimia Ilmu pengetahuan alam yang mempelajari
tentang MATERIyang meliputi:
–
–
–
–
–
Struktur materi
Susunan materi
Sifat materi
Perubahan materi
Energi yang menyertai dari suatu materi
• Materi segala sesuatu yang mempunyai masa dan
menempati ruang
Kedudukan ilmu kimia dalam profesi
Farmasi
Industri
kimia
Analis
Kedokteran
kimia
Geologi
Pertanian
Ahli
Gizi/Pangan
Karakteristik
Materi
Struktur &
Susunan
• Atom
• Molekul
Sifat
Perubahan
Energi
• Ekstensif &
Intensif
• Fisika & Kimia
• Padat
• Cair
• Gas
• Eksoterm
• Endoterm
Sifat materi
• Berdasarkan jumlah
– Sifat ekstensif berat, volume
– Sifat intensif warna, daya hantar listrik
• Berdasarkan perubahan yang terjadi
– Sifat fisis masa, volume, kalor
– Sifat kimia karat, pembusukan
• Manfaat dari mempelajari materi adalah untuk
identifikasi
Wujud dan Perubahan
Padat
Cair
Gas
Bentuk tertentu
Bentuk mengikuti
wadah
Volume tertentu
Mengikuti wadah
Volume tertentu
Volume tidak tentu
gas
padat
cair
Unsur
• Unsur adalah zat yang tidak dapat lagi diuraikan ke
dalam bentuk yang lebih sederhana melalui reaksi
kimia.
Senyawa
• Senyawa adalah zat yang terbentuk oleh dua atau
lebih unsur yang berbeda.
Campuran
• Campuran adalah gabungan dua atau lebih zat
murni tanpa melalui reaksi kimia.
• Contoh:
– air laut adalah campuran air, NaCl, dan garam
lainnya.
– Udara bersih N2, O2, CO2, dan gas lainnya.
– Sirop air dan gula.
Karakteristik campuran
• Komposisi zat-zat murni dalam campuran adalah tidak
tetap
co: komposisi gula dalam sirop beda rasa beda.
• Sifat zat-zat murni dalam campurannya adalah sama
dengan sifat asalnya
co: sifat manis sirop (air & gula) masih berasa.
• Zat-zat murni dalam campuran dapat dipisahkan
secara fisis
co: campuran besi belerang dapat dipisah pakai
magnet
Jenis campuran
• larutan campuran homogen antara dua zat atau
lebih dimana partikel-partikel dari komponen
penyusunnya tersebar secara merata
• Koloid suatu campuran heterogen antara dua
zat atau lebih dimana partikel-partikel zat yang
berukuran koloid.
• Suspensi campuran heterogen antara dua zat
atau lebihdengan zat tersuspensi berukuran
suspensi.
Pemisahan Campuran
• Sebagian besar materi adalah campuran
• Untuk memperoleh zat murni perlu dilakukan
pemisahan dengan metode:
– Pemisahan padat-padat
– Pemisahan padat-cair larutan
– Pemisahan padat-cair suspensi
– Pemisahan beberapa zat padat
– Pemisahan zat cair yang tidak saling melarutkan
– Pemisahan zat cair dari larutannya
Prinsip Pemisahan Campuran
• Berdasarkan sifat fisika
– Ukuran
– Berat jenis, suhu (TD, TL),
– Fase (padat, cair, gas)
– Kelistrikan, sifat magnet
• Berdasarkan sifat kimia
– Kepolaran
– Afinitas molekul
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat padat
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat-cair larutan
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat-cair suspensi
Pemisahan Campuran
• Pemisahan berbagai zat padat
Pemisahan Campuran
• Pemisahan zat cair yang tidak saling melarutkan
Pemisahan Campuran
• Pemisahan zat cair dari larutannya
HUKUM-HUKUM DASAR ILMU KIMIA
•
•
•
•
Hukum kekekala massa (Lavoiser)
Hukum perbandingan tetap (Proust)
Hukum perbandingan berganda (Dalton)
Hukum-hukum gas ideal
– Boyle
– Gay Lusac
– Avogadro
Hukum Kekekalan Massa
• Kimiawan Perancis Antoine Lavoisier, melakukan
percobaan 2HgO 2Hg + O2
• dala setiap operasi ki ia, kua titas ateri
se elu da sesudah reaksi selalu sa a
• Contoh lain: 2H2 + O2
4g 32g
2H2O
36g
Hukum Perbandingan Tetap
• Kimiawan Perancis, Joseph Proust
• dala suatu se yawa ki ia, proporsi erdasarmassa dari unsur-unsur penyusunnya adalah tetap
tidak bergantung pada asal-usul senyawa tersebut
atau ara pe uata ya
Hukum Perbandingan Tetap
a. Pada senyawa NH3 massa N : massa H
= 1 Ar . N : 3 Ar . H
= 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3
b. Pada senyawa SO3 massa S : massa O
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3
Hukum Perbandingan Tetap
• Keuntungan: bila diketahui massa suatu senyawa
salah satu unsur pembentuk senyawa maka massa
unsur lainnya dapat diketahui.
• Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C=12; O=16;
Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
Kadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%
Hukum Perbandingan berganda
• Ilmuwan Inggris, John Dalton, mempopulerkan
teori atom (sebelumnya telah diperkenalkan oleh
Democritus 640 SM)
•
ila dua u sur e e tuk sederet se yawa,
massa-massa dari satu unsur yang bergabung
dengan massa yang tertentu dari unsur lainnya
merupakan nisah dari bilangan buulat terhadap
satu de ga ya g lai ya
Hukum Perbandingan berganda
• Teori materi atom Dalton:
1. Materi terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi
2. Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai massa
yang sama begitupula semua sifat lainnya
3. Insur kimia lain akan memiliki jenis atom yang berbeda
terutama massa atomnya yang berbeda
4. Atom tidak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu
tetap selama reaksi kimia
5. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui
penggabungan atom yang tidak sejenis dengan nisbah
jumlah keseluruhan yang kecil
Hukum Perbandingan berganda
• Contoh:
Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk;
NO massa N : O = 14 : 16 = 7 : 8
NO2 massa N : O = 14 : 32 = 7 : 16
Untuk massa Nitrogen yang sama banyaknya
maka perbandingan massa Oksigen pada
senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2
Hukum Gas Ideal
• Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV
= nRT
dimana:
P = tekanan gas (atmosfir)
V = volume gas (liter)
n = mol gas
R = tetapan gas universal = 0.082
lt.atm/mol Kelvin
T = suhu mutlak (Kelvin)
Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi-kondisi tertentu
dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:
a. HUKUM BOYLE
Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan
n1 = n2 dan T1 = T2 ; sehingga diperoleh : P1 V1 = P2 V2
Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O2 dengan volume 10 liter jika pada
temperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter den
tekanan 2 atmosfir ?
Jawab:
P1 V1 = P2 V2
2.5 = P2 . 10 P2 = 1 atmosfir
b. HUKUM GAY-LUSSAC
"Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile
diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai
bilangan bulat den sederhana".
Jadi untuk: P1 = P2 dan T1 = T2 berlaku : V1 / V2 = n1 / n2
Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2) jika pada kondisi
tersebut 1 liter gas hidrogen (H2) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14
Jawab:
V1/V2 = n1/n2 10/1 = (x/28) / (0.1/2)
Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.
x = 14 gram
c. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukan
dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
d. HUKUM AVOGADRO
"Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama
mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan
bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya
22.4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas.
Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27o C dan
tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab:
85 g amoniak
= 17 mol = 0.5 mol
Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter
Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
1 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27) V2 = 12.31 liter
B. MASSA ATOM DAN MASSA RUMUS
1. Massa Atom Relatif (Ar)
merupakan perbandingan antara massa 1 atom dengan 1/12 massa
1 atom karbon 12
2. Massa Molekul Relatif (Mr)
merupakan perbandingan antara massa 1 molekul senyawa dengan
1/12 massa 1 atom karbon 12.
Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa merupakan penjumlahan
dari massa atom unsur-unsur penyusunnya.
Contoh:
Jika Ar untuk X = 10 dan Y = 50 berapakah Mr senyawa X2Y4 ?
Jawab:
Mr X2Y4 = 2 x Ar . X + 4 x Ar . Y = (2 x 10) + (4 x 50) = 220
Kadar zat dalam campuran
• Komposisi zat murni dalam campuran adalah tidak
tetap diperlukan satuan.
• Satuan kadar yang umum digunakan adalah:
– bagian per seratur (%)
– bagian per juta (bpj) atau part per milion (ppm)
• 100% = 106 bpj
Ashfar Kurnia, M.Farm., Apt.
ILMU KIMIA
• Kimia Ilmu pengetahuan alam yang mempelajari
tentang MATERIyang meliputi:
–
–
–
–
–
Struktur materi
Susunan materi
Sifat materi
Perubahan materi
Energi yang menyertai dari suatu materi
• Materi segala sesuatu yang mempunyai masa dan
menempati ruang
Kedudukan ilmu kimia dalam profesi
Farmasi
Industri
kimia
Analis
Kedokteran
kimia
Geologi
Pertanian
Ahli
Gizi/Pangan
Karakteristik
Materi
Struktur &
Susunan
• Atom
• Molekul
Sifat
Perubahan
Energi
• Ekstensif &
Intensif
• Fisika & Kimia
• Padat
• Cair
• Gas
• Eksoterm
• Endoterm
Sifat materi
• Berdasarkan jumlah
– Sifat ekstensif berat, volume
– Sifat intensif warna, daya hantar listrik
• Berdasarkan perubahan yang terjadi
– Sifat fisis masa, volume, kalor
– Sifat kimia karat, pembusukan
• Manfaat dari mempelajari materi adalah untuk
identifikasi
Wujud dan Perubahan
Padat
Cair
Gas
Bentuk tertentu
Bentuk mengikuti
wadah
Volume tertentu
Mengikuti wadah
Volume tertentu
Volume tidak tentu
gas
padat
cair
Unsur
• Unsur adalah zat yang tidak dapat lagi diuraikan ke
dalam bentuk yang lebih sederhana melalui reaksi
kimia.
Senyawa
• Senyawa adalah zat yang terbentuk oleh dua atau
lebih unsur yang berbeda.
Campuran
• Campuran adalah gabungan dua atau lebih zat
murni tanpa melalui reaksi kimia.
• Contoh:
– air laut adalah campuran air, NaCl, dan garam
lainnya.
– Udara bersih N2, O2, CO2, dan gas lainnya.
– Sirop air dan gula.
Karakteristik campuran
• Komposisi zat-zat murni dalam campuran adalah tidak
tetap
co: komposisi gula dalam sirop beda rasa beda.
• Sifat zat-zat murni dalam campurannya adalah sama
dengan sifat asalnya
co: sifat manis sirop (air & gula) masih berasa.
• Zat-zat murni dalam campuran dapat dipisahkan
secara fisis
co: campuran besi belerang dapat dipisah pakai
magnet
Jenis campuran
• larutan campuran homogen antara dua zat atau
lebih dimana partikel-partikel dari komponen
penyusunnya tersebar secara merata
• Koloid suatu campuran heterogen antara dua
zat atau lebih dimana partikel-partikel zat yang
berukuran koloid.
• Suspensi campuran heterogen antara dua zat
atau lebihdengan zat tersuspensi berukuran
suspensi.
Pemisahan Campuran
• Sebagian besar materi adalah campuran
• Untuk memperoleh zat murni perlu dilakukan
pemisahan dengan metode:
– Pemisahan padat-padat
– Pemisahan padat-cair larutan
– Pemisahan padat-cair suspensi
– Pemisahan beberapa zat padat
– Pemisahan zat cair yang tidak saling melarutkan
– Pemisahan zat cair dari larutannya
Prinsip Pemisahan Campuran
• Berdasarkan sifat fisika
– Ukuran
– Berat jenis, suhu (TD, TL),
– Fase (padat, cair, gas)
– Kelistrikan, sifat magnet
• Berdasarkan sifat kimia
– Kepolaran
– Afinitas molekul
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat padat
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat-cair larutan
Pemisahan Campuran
• Pemisahan padat-cair suspensi
Pemisahan Campuran
• Pemisahan berbagai zat padat
Pemisahan Campuran
• Pemisahan zat cair yang tidak saling melarutkan
Pemisahan Campuran
• Pemisahan zat cair dari larutannya
HUKUM-HUKUM DASAR ILMU KIMIA
•
•
•
•
Hukum kekekala massa (Lavoiser)
Hukum perbandingan tetap (Proust)
Hukum perbandingan berganda (Dalton)
Hukum-hukum gas ideal
– Boyle
– Gay Lusac
– Avogadro
Hukum Kekekalan Massa
• Kimiawan Perancis Antoine Lavoisier, melakukan
percobaan 2HgO 2Hg + O2
• dala setiap operasi ki ia, kua titas ateri
se elu da sesudah reaksi selalu sa a
• Contoh lain: 2H2 + O2
4g 32g
2H2O
36g
Hukum Perbandingan Tetap
• Kimiawan Perancis, Joseph Proust
• dala suatu se yawa ki ia, proporsi erdasarmassa dari unsur-unsur penyusunnya adalah tetap
tidak bergantung pada asal-usul senyawa tersebut
atau ara pe uata ya
Hukum Perbandingan Tetap
a. Pada senyawa NH3 massa N : massa H
= 1 Ar . N : 3 Ar . H
= 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3
b. Pada senyawa SO3 massa S : massa O
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3
Hukum Perbandingan Tetap
• Keuntungan: bila diketahui massa suatu senyawa
salah satu unsur pembentuk senyawa maka massa
unsur lainnya dapat diketahui.
• Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C=12; O=16;
Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
Kadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%
Hukum Perbandingan berganda
• Ilmuwan Inggris, John Dalton, mempopulerkan
teori atom (sebelumnya telah diperkenalkan oleh
Democritus 640 SM)
•
ila dua u sur e e tuk sederet se yawa,
massa-massa dari satu unsur yang bergabung
dengan massa yang tertentu dari unsur lainnya
merupakan nisah dari bilangan buulat terhadap
satu de ga ya g lai ya
Hukum Perbandingan berganda
• Teori materi atom Dalton:
1. Materi terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi
2. Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai massa
yang sama begitupula semua sifat lainnya
3. Insur kimia lain akan memiliki jenis atom yang berbeda
terutama massa atomnya yang berbeda
4. Atom tidak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu
tetap selama reaksi kimia
5. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui
penggabungan atom yang tidak sejenis dengan nisbah
jumlah keseluruhan yang kecil
Hukum Perbandingan berganda
• Contoh:
Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk;
NO massa N : O = 14 : 16 = 7 : 8
NO2 massa N : O = 14 : 32 = 7 : 16
Untuk massa Nitrogen yang sama banyaknya
maka perbandingan massa Oksigen pada
senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2
Hukum Gas Ideal
• Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV
= nRT
dimana:
P = tekanan gas (atmosfir)
V = volume gas (liter)
n = mol gas
R = tetapan gas universal = 0.082
lt.atm/mol Kelvin
T = suhu mutlak (Kelvin)
Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi-kondisi tertentu
dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:
a. HUKUM BOYLE
Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan
n1 = n2 dan T1 = T2 ; sehingga diperoleh : P1 V1 = P2 V2
Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O2 dengan volume 10 liter jika pada
temperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter den
tekanan 2 atmosfir ?
Jawab:
P1 V1 = P2 V2
2.5 = P2 . 10 P2 = 1 atmosfir
b. HUKUM GAY-LUSSAC
"Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile
diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai
bilangan bulat den sederhana".
Jadi untuk: P1 = P2 dan T1 = T2 berlaku : V1 / V2 = n1 / n2
Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2) jika pada kondisi
tersebut 1 liter gas hidrogen (H2) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14
Jawab:
V1/V2 = n1/n2 10/1 = (x/28) / (0.1/2)
Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.
x = 14 gram
c. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukan
dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
d. HUKUM AVOGADRO
"Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama
mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan
bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya
22.4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas.
Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27o C dan
tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab:
85 g amoniak
= 17 mol = 0.5 mol
Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter
Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
1 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27) V2 = 12.31 liter
B. MASSA ATOM DAN MASSA RUMUS
1. Massa Atom Relatif (Ar)
merupakan perbandingan antara massa 1 atom dengan 1/12 massa
1 atom karbon 12
2. Massa Molekul Relatif (Mr)
merupakan perbandingan antara massa 1 molekul senyawa dengan
1/12 massa 1 atom karbon 12.
Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa merupakan penjumlahan
dari massa atom unsur-unsur penyusunnya.
Contoh:
Jika Ar untuk X = 10 dan Y = 50 berapakah Mr senyawa X2Y4 ?
Jawab:
Mr X2Y4 = 2 x Ar . X + 4 x Ar . Y = (2 x 10) + (4 x 50) = 220
Kadar zat dalam campuran
• Komposisi zat murni dalam campuran adalah tidak
tetap diperlukan satuan.
• Satuan kadar yang umum digunakan adalah:
– bagian per seratur (%)
– bagian per juta (bpj) atau part per milion (ppm)
• 100% = 106 bpj