PantonaNews

Monday, September 17, 2012

chemistry part 1


Lahirnya Kimia
Kimia merupakan ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan dengan fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun. Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). oksigen ditemukan secara independen oleh dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804) dan kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di penghujung abad ke-18. Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun sebelum kimia modern lahir. Perlu waktu yang cukup panjang untuk menetapkan dasar kimia modern. Teori atom kuno dan Teori atom Dalton merupakan teori yg dapat kita tinjau ulang secara singkat bagaimana kimia berkembang sejak kelahirannya.


Komponen-Komponen Materi
a.   Atom
Atom adalah komponen terkecil unsure yang tidak akan mengalami perubahan dalam reaksi Kimia. Semua atom terdiri atas komponen yang sama, sebuah inti dan electron. Atom secara listrik bermuatan netral. Jumlah proton dalam inti disebut nomor atom dan jumah proton dan neutron disebut nomor massa. Jumlah proton dan elektron yang dimiliki oleh unsure menentukan sifat Kimia unsure. Jumlah neutron mungkin bervariasi. Varian-varian ini disebut isotop.
b.   Molekul
Komponen independen netral terkecil materi disebut molekul. Molekul monoatomik terdiri satu atom sedangkan molekul poliatomik terdiri lebih banyak atom.
c.    Ion
Atom atau kelompok atom yang memiliki muatan listrik disebut ion. Kation adalah ion yang memiliki muatan positif, anion memiliki muatan negatif. Tarikan listrik akan timbul antara kation dan anion.


Stoikiometri
Stoikiometri berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti mengukur.  Stoikiometri membahas tentang hubungan massa antarunsur dalam suatu senyawa (stoikiometri senyawa) dan antarzat dalam suatu reaksi (stoikiometri reaksi). Pengukuran massa dalam reaksi kimia dimulai oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) yang menemukan bahwa pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa (hukum kekekalan massa). Selanjutnya  Joseph Louis Proust (1754 – 1826) menemukan bahwa unsur-unsur membentuk senyawa dalam perbandingan tertentu (hukum perbandingan tetap).
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometrireaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.


Penemuan Elektron
            Terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, dengan kata lain ada analog atom untuk kelistrikan. Diberi nama elektron pada satuan hipotetik ini. Massa elektron sangat kecil. Bahkan atom yang paling ringan pun, hidrogen, sekitar 2000 kali lebih berat dari massa elektron.

Model atom
ð Model Atom Dalton
John Dalton menjelaskan bahwa atom merupakan partikel terkecil unsur yang tidak dapat dibagi lagi, kekal dan tidak dapat dimusnahkan demikian juga tidak dapat diciptakan. Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai bentuk yang sama dan tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.
atomdalton

ð Model Atom Joseph John Thompson
        Joseph John Thompson merupakan penemu elektron. Thompson mencoba menjelaskan keberadaan elektron menggunakan teori dan model atomnya. Menurut Thompson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola yang bermuatan positif. Model atom yang dikemukakan oleh Thompson sering disebut sebagai model roti kismis dengan roti sebagai atom yang bermuatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti. Atom secara keseluruhan bersifat netral.
atom-thomson

ð Model Atom Ernest Rutherford

Penelitian penembakan sinar alfa pada plat tipis emas membuat Rutherford dapat mengusulkan teori dan model atom untuk memperbaiki teori dan model atom Thompson. Menurut Rutherford, atom mempunyai inti yang bermuatan positif dan merupakan pusat massa atom dan elektron-elektron mengelilinginya.
Rutherford berhasil menemukan bahwa inti atom bermuatan positif dan elektron berada diluar inti atom. Akan tetapi teori dan model atom yang dikemukakan oleh Rutherford juga masih mempunyai kelemahan yaitu teori ini tidak dapat menjelaskan fenomena kenapa elektron tidak dapat jatuh ke inti atom. Padahal menurut fisika klasik, partikel termasuk elektron yang mengorbit pada lintasannya akan melepas energi dalam bentuk radiasi sehingga elektron akan mengorbit secara spiral dan akhirnya jatuh ke iti atom.
atomrutherford

ð Model Atom Niels Bohr
Niels Bohr selanjutnya menyempurnakan model atom yang dikemukakan oeh Rutherford. Penjelasan Bohr didasarkan pada penelitiannya tentang spektrum garis atom hidrogen. Beberapa hal yang dijelaskan oleh Bohr adalah
  • Elektron mengorbit pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit
  • Tiap elektron mempunyai energi tertentu yang cocok dengan tingkat energi kulit
  • Dalam keadaan stasioner, elektron tidak melepas dan menyerap energi
  • Elektron dapat berpindah posisi dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah dan sebaliknya dengan menyerap dan melepas energi
atombohr

ð Model Atom Mekanika Gelombang
Perkembangan model atom terbaru dikemukakan oleh model atom berdasarkan mekanika kuantum. Penjelasan ini berdasarkan tiga teori yaitu
  • Teori dualisme gelombang partikel elektron yang dikemukakan oleh de Broglie pada tahun 1924
  • Azas ketidakpastian yang dikemukakan oeh Heisenberg pada tahun 1927
  • Teori persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1926
Menurut model atom ini, elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu sehingga lintasan yang dikemukakan oleh Bohr bukan suatu kebenaran. Model atom ini menjelaskan bahwa elektron-elektron berada dalam orbita-orbital dengan tingkat energi tertentu. Orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom.
Model Atom Mekanika Quantum

Dasar-Dasar Teori Kuantum Klasik
a)      Spektrum Atom
Sebuah jenis gas ada dalam tabung vakum, yang kemudian diberi beda potensial tinggi, gas akan terlucuti dan memancarkan cahaya. Pemisahan cahaya yang dihasilkan dengan prisma akan menghasilkan garis spectra atau garis diskontinyu. Karena panjang gelombang cahaya khas bagi atom, spektrum ini yang dinamakan dengan spektrum atom.
b)      Teori Bohr
            Energi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan atom berkaitan dengan perbedaan energi dua keadaan stationer i dan j.
c)      Keterbatasan teori Bohr
            Spektra atom atom poli-elektronik tidak dapat dijelaskan dan juga tidak ada penjelasan persuasif tentang ikatan kimia dapat diperoleh. Walaupun demikian teori Bohr adalah satu langkah ke arah teori struktur atom yang dapat berlaku bagi semua atom dan ikatan kimia.
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/struktur_atom1/dasar-dasar-teori-kuantum-klasik/


Kelahiran Mekanika Kuantum
a.     Sifat gelombang partikel
Di paruh pertama abad 20, mulai diketahui bahwa gelombang elektromagnetik, yang sebelumnya dianggap gelombang murni, berperilaku seperti partikel (foton). Fisikawan Perancis Louis Victor De Broglie (1892-1987) mengasumsikan bahwa sebaliknya mungkin juga benar, yakni materi juga berperilaku seperti gelombang. Berawal dari persamaan Einstein, E = cp dengan p adalah momentum foton, c kecepatan cahaya dan E adalah energi, ia mendapatkan hubungan:
E = hν =ν = c/λ atau hc/ λ = E, maka h/ λ= p
b.     Prinsip ketidakpastian
Fisikawan Jerman Werner Karl Heisenberg (1901-1976) menyatakan tidak mungkin menentukan secara akurat posisi dan momentum secara simultan partikel yang sangat kecil semacam elektron. Untuk mengamati partikel, seseorang harus meradiasi partikel dengan cahaya. Tumbukan antara partikel dengan foton akan mengubah posisi dan momentum partikel.
Heisenberg menjelaskan bahwa hasil kali antara ketidakpastian posisi x dan ketidakpastian momentum p akan bernilai sekitar konstanta Planck:
xp = h
Hubungan ini disebut dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
c.     Persamaan Schrödinger
Dalam mekanika kuantum, keadaan sistem dideskripsikan dengan fungsi gelombang. Schrödinger mendasarkan teorinya pada ide bahwa energi total sistem, E dapat diperkirakan dengan menyelesaikan persamaan. Karena persamaan ini memiliki kemiripan dengan persamaan yang mengungkapkan gelombang di fisika klasik, maka persamaan ini disebut dengan persamaan gelombang Schrödinger.
Persamaan gelombang partikel (misalnya elektron) yang bergerak dalam satu arah (misalnya arah x) diberikan oleh:
(-h2/8π2m)(d2Ψ/dx2) + VΨ = EΨ
Dimana: M = massa electron
              V = energy potensial system sebagai fungsi koordinat
              Ψ = fungsi gelombang

Latihan Struktur Atom
1.     Teori Bohr
 Hitung jumlah energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari atom hidrogen yang dieksitasi dari (n=2)?
Jawab:
2.     Persamaan De Broglie
Hitung panjang gelombang yang berkaitan dengan elektron (m= 9,11 x 10-31 kg) yang bergerak dengan kecepatan 5,31x 106 m s-1.
Jawab:
3.     Konfigurasi electron atom
            Umumnya energi orbital atom poli-elektron meningkat dengan urutan 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p. Tentukan konfigurasi elektron 26Fe, 40Zr, 52Te di keadaan dasarnya. Bila Anda tidak dapat menyelesaikan soal ini, kembali kerjakan soal ini setelah menyelesaikan Bab 5.
 Jawab:
26Fe; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)6(4s)2
40Zr; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)2(5s)2
52Te; (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(5s)2(5p)4


4.     Prinsip ketidakpastian
Posisi elektron dalam atom akan ditentukan dengan ketepatan sampai 0,02 nm. Perkirakan ketidakpastian yang berkaitan dengan kecepatan elektronnya
Jawab:
 Menarik untuk membandingkannya dengan kecepatan cahaya (3,0 x 108 m s-1).


No comments:

Post a Comment