BAB I PENGENALAN ILMU KIMIA

BAB I

PENGENALAN ILMU KIMIA

Senyawa Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Materi dan Perubahannya

Metode Ilmiah

Pengantar ke

Laboratorium

3.1. Menjelaskan metode ilmiah, hakikat ilmu kimia, keselamatan dan keamanan di laboratorium, serta peran kimia dalam kehidupan 4.1. Menyajikan hasil rancangan dan hasil percobaan ilmiah

TUJUAN PEMBELAJARAN

Melalui studi literasi, pengamatan, percobaan, dan penugasan proyek, peserta didik mampu menjelaskan metode ilmiah dan hakikat ilmu Kimia dengan tepat, menjelaskan prosedur keselamatan dan keamanan di laboratorium dengan tepat, dan menjelaskan peran kimia dalam kehidupan dengan tepat, serta terampil menyajikan hasil rancangan dan hasil percobaan ilmiah.

APERSEPSI

Kita sudah sering mendengar istilah “kimia”. Namun apakah kita benar-benar memahaminya? Seringkali ketika mendengar istilah “kimia”, orang akan langsung berpikir tentang bahan kimia. Kemudian, muncul anggapan bahwa bahan kimia adalah sesuatu yang beracun, berbahaya, mematikan, atau harus dihindari, padahal tidak selalu demikian. Sebagai contoh, pupuk kimia dapat membantu meningkatkan kesuburan tanaman, namun di sisi lain, dengan dosis yang kurang tepat akan menyebabkan kerusakan struktur tanah. Ilmu kimia perlu dipelajari untuk membantu kita mengetahui berbagai jenis materi-materi penyusun kehidupan, baik yang berbahaya maupun yang tidak.

Kimia begitu dekat dengan kehidupan sehari-hari. Coba kita perhatikan kembali hal-hal sederhana berikut:

1. Kita bernapas. Gas yang kita hirup adalah gas oksigen dari udara. Selain oksigen, zat apa saja yang berada dalam udara?

2. Kita membutuhkan kertas untuk menulis. Terbuat dari apakah kertas tersebut? Mengapa kertas dapat terbakar?

3. Kita membutuhkan nasi dan lauk pauk untuk makan. Mengapa bahan makanan tersebut dapat membusuk jika disimpan terlalu lama? Dengan cara apakah kita bisa mengawetkannya?

4. Ketika kita sakit, kita mengonsumsi obat. Zat apa saja yang terdapat dalam obat, sehingga kita bisa sembuh setelah mengonsumsinya?

Ternyata, tanpa kita sadari, sebenarnya semua kegiatan yang kita lakukan selalu bersinggungan dengan kimia. Zat kimia selalu ada di sekitar kita, baik yang memang kita butuhkan dalam kehidupan, maupun yang berbahaya sehingga perlu kita hindari, baik yang dapat kita lihat secara langsung, maupun yang keberadaannya harus dibuktikan melalui sebuah penelitian ataupun percobaan.

Ilmu kimia merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari tentang materi yang meliputi struktur, susunan, sifat, dan perubahan materi, serta energi yang menyertainya. Ilmu kimia ada di sekeliling kita dan mempengaruhi seluruh aspek kehidupan kita, sehingga menjadi alasan pentingnya mempelajari ilmu kimia. Ilmu kimia membuat kita semakin paham dengan materi di sekitar kita, dan membantu kita untuk lebih mengenalnya.

Selain mempelajari hakikat dan peran ilmu kimia, dalam bab ini juga akan dipelajari mengenai metode ilmiah, serta pengantar ke laboratorium kimia.

PENGENALAN ILMU KIMIA

Ilmu kimia didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang susunan, struktur, sifat, dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan tersebut.

Susunan suatu materi dapat dilihat dari rumus kimianya. Misalnya air yang memiliki rumus H2O tersusun dari 2 jenis unsur yaitu hidrogen dan oksigen, sedang- kan etanol (alkohol) memiliki rumus CH3OH tersusun dari 3 jenis unsur yaitu karbon, hidrogen dan oksigen.

Struktur materi menunjukkan gambaran bagaimana atom-atom itu terikat.

Contohnya intan dan grafit, sama-sama tersusun dari karbon, tetapi memiliki struk- tur berbeda.

Sifat materi yang digambarkan ilmu kimia mencakup sifat fisis (wujud dan tampilan) dan sifat kimia (kecenderungan untuk berubah) dari suatu materi. Melalui perubahan kimia, sebagian besar zat dapat berubah komposisi, struktur dan sifatnya sehingga terbentuk zat baru yang mempunyai susunan dan sifat berbeda dengan zat asal. Pada pembahasan tentang energi yang menyertai materi, dipelajari perubahan kimia dan hubungannya dengan banyaknya energi yang menyertai perubahan materi serta asal-usul energi tersebut.

Ilmu kimia disebut juga central of science karena peranannya yang sangat penting di antara ilmu pengetahuan lainnya. Contoh keterkaitan ilmu kimia dengan bidang ilmu lainnya:

 Penemuan pupuk, pestisida, dan bahan pengawet (pertanian)

 Sintesis obat baru (farmasi)

 Identifikasi barang bukti kejahatan (hukum)

 Menentukan asli/tidaknya suatu karya seni (seni)

 Penipisan lapisan ozon (ekologi)

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak peristiwa kimia dan bahan kimia yang dapat kita jumpai. Tanpa sadar, kita selalu berurusan dengan bahan kimia, baik yang aman maupun yang berbahaya. Yang perlu kita cermati adalah petunjuk penggunaan bahan tersebut (bila ada), dan bijak dalam menggunakan bahan kimia atau melakukan peristiwa kimia.

Contoh:

1. Untuk mencegah atau memperlambat perkaratan (korosi) pada besi, maka logam besi dilapisi dengan cat, atau logam lain yang tahan karat.

2. Nasi, singkong, jagung adalah makanan yang mengandung karbohidrat.

Daging, telur, susu mengandung protein. Minyak, kacang-kacangan mengandung lemak yang berguna sebagai cadangan makanan dalam tubuh kita. Sayuran dan buah-buahan mengandung serat, vitamin, dan mineral, yang semuanya adalah termasuk bahan kimia.

3. Zat aditif makanan, adalah semua bahan yang ditambahkan ke dalam makanan untuk meningkatkan cita rasa dan penampilan makanan.

Berdasarkan fungsinya, dapat dibedakan menjadi:

 Zat pewarna, contoh : daun suji, kunyit, wortel, cabai merah

 Zat penyedap rasa, contoh: rempah-rempah, gula, garam, cengkeh

 Zat pengental, contoh: pati, gelatin, gum

 Zat pemanis, contoh : batang tanaman tebu, madu

 Zat pengawet, contoh: gula, garam

 Zat pengemulsi, contoh: kuning telur, gliserin

 Zat pemberi aroma (esens), contoh : daun pandan

Zat aditif makanan ada yang alami, tetapi ada pula yang sintetik. Zat aditif alami tidak berbahaya, namun penggunaan yang berlebihan akan menyebabkan makanan menjadi tidak menarik dan tidak enak rasanya.

Berbeda dengan yang alami, penggunaan zat aditif sintetik perlu diperhatikan takarannya. Jika penggunaannya berlebihan, maka akan sangat berbahaya bagi kesehatan tubuh kita. Contoh zat aditif sintetik antara lain:

 siklamat, sakarin, aspartam, dan asesulfam (pemanis)

 asam benzoat, garam natrium benzoat (pengawet)

 asam sorbat (anti fungi/jamur)

 vetsin/MSG (penyedap rasa)

 boraks (pengenyal)

4. Zat adiktif adalah bahan-bahan yang bila dikonsumsi akan menyebabkan ketagihan, di antaranya adalah alkohol, rokok, dan narkotika.

Narkotika sebenarnya adalah obat-obatan yang dapat membantu dokter dalam mengobati penyakit dengan dosis tertentu. Contoh:

 Morfin, Demerol (obat analgesik/penghilang nyeri atau anestetik/

obat bius)

 Opium, heroin, morfin, barbiturate, dan Demerol (obat penenang yang dapat menghilangkan depresi atau rasa takut)

 Ekstasi (membuat orang menjadi kuat bekerja berhari-hari tanpa berhenti)

 LSD (menyebabkan orang berhalusinasi)

 Mariyuana dan ganja (menyebabkan orang merasa gembira, nikmat, dan serasa melayang-layang)

Jangan sekali-kali mencoba mencicipinya! Lebih baik carilah aktivitas yang lebih bermanfaat, seperti berolahraga, membuat kreasi seni, kegiatan keagamaan, dan kegiatan positif lainnya untuk menghindarinya.

5. Rasa cuka dapur, asam jawa, tomat, jeruk nipis terasa asam, sedangkan larutan detergen, pencuci piring, larutan sabun, dan pasta gigi dikatakan bersifat basa. Identifikasi asam dan basa dalam laboratorium dapat menggunakan kertas lakmus, yang akan menunjukkan perubahan warna bila dicelupkan ke dalam larutan asam ataupun larutan basa.

Perubahan yang terjadi adalah:

6. Pestisida, adalah semua bahan yang bersifat racun, yang digunakan untuk membunuh jasad hidup yang mengganggu tumbuhan, ternak, dan manusia.

Jenis pestisida berdasarkan hama yang akan diberantas antara lain:

 Herbisida (gulma/tanaman pengganggu seperti rumput teki dan eceng gondok)

 Akarisida (tungau dan caplak)

 Rodentisida (binatang pengerat seperti tikus)

 Nematisida (keong)

 Fungisida (jamur)

 Insektisida (serangga)

Pemakaian pestisida telah membantu kehidupan manusia dalam meningkatkan produksi pangan. Namun bila penggunaannya kurang bijaksana, maka dapat membawa dampak yang sangat berbahaya bagi pengguna, maupun pada hama sasaran dan lingkungan, di antaranya adalah terjadi resistensi dari hama dan munculnya hama sekunder.

Agar aman, penggunaan pestisida sebaiknya mengikuti petunjuk takaran (dosis) yang ada dalam kemasan. Selain itu, bila kita menyemprot tanaman dengan cairan pestisida, lebih baik tidak berjalan melawan arus angin agar cairan tidak kembali dan langsung menerpa pernafasan.

Penyemprot pun disarankan untuk menggunakan masker.

7. Pupuk diperlukan untuk meningkatkan kesuburan tanah. Tanah yang terus- menerus digunakan tanpa pemupukan lama-lama akan kehilangan atau kekurangan zat gizi tanah, antara lain kalium, natrium, besi, magnesium, dan bahan anorganik lain, seperti nitrogen, nitrat, fosfat, silikat, dsb.

Penggunaan pupuk alam lebih menguntungkan dibandingkan dengan penggunaan pupuk buatan. Pupuk alami mudah diperoleh, murah, dan tidak menyebabkan perubahan struktur tanah. Pupuk buatan bila digunakan terus- menerus dan berlebihan, lama-lama akan menyebabkan struktur tanah menjadi memadat dan mengeras.

MATERI DAN PERUBAHANNYA

Materi adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa.

Materi dikelompokkan menjadi:

1. Unsur

Unsur adalah jenis materi terkecil dengan sifat fisik dan sifat kimia yang unik. Satu unsur hanya terdiri atas satu jenis atom. Oleh karena itu, unsur merupakan zat murni yang tidak dapat dibagi lagi. Atom suatu unsur berbeda dengan atom unsur yang lain. Di alam telah dikenal setidaknya ada 116 unsur, 83 di antaranya terjadi secara alamiah, sedangkan 33 unsur lainnya merupakan unsur buatan. Setiap unsur memiliki lambang khas yang

terdiri atas satu, dua, atau tiga huruf. Contoh: K (kalium), Mg (magnesium), dsb.

Unsur dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok unsur utama, yaitu logam dan non logam. Aluminium, besi, dan tembaga adalah logam, sedangkan karbon, oksigen, nitrogen adalah nonlogam.

Sifat fisik logam dan nonlogam:

No Logam Nonlogam

1 warna mengkilap (berkilau) warna pudar jika dalam wujud padat

2 pada suhu kamar umumnya berwujud padat, kecuali merkuri

dapat berwujud gas, padat, maupun cair dengan titik leleh yang rendah pada suhu kamar (kecuali karbon)

3 dapat meleleh (dapat dibentuk menjadi bentuk yang berbeda- beda tanpa pecah)

rapuh jika berwujud padat

4 titik leleh dan titik didih tinggi (kecuali natrium, kalium, dan merkuri)

titik leleh dan titik didih rendah (kecuali karbon dan silikon) 5 merupakan penghantar panas

dan listrik yang baik

merupakan penghantar panas dan listrik yang buruk

Contoh logam dan pemanfaatannya:

No Logam Pemanfaatan

1 emas (Au) perhiasan, medali, dan cadangan kekayaan 2 tembaga (Cu) peralatan listrik dan kawat

3 nikel (Ni) paduan logam (stainless steel), pelapis anti karat dan korosi pada besi

4 timah (Sn) bahan solder dan pelapis logam agar tahan korosi 5 aluminium

(Al)

pembuatan bahan pesawat terbang, bahan dasar pembuatan peralatan memasak (sendok, panci, ketel) 2. Senyawa

Senyawa adalah zat murni yang terbentuk dari penggabungan dua/lebih jenis unsur melalui reaksi kimia. Contoh: air (H2O), ammonia (NH3), dan karbondioksida (CO2). Senyawa dapat diuraikan kembali menjadi unsur-unsur penyusunnya melalui reaksi kimia pada kondisi yang tepat.

Karena senyawa terbentuk melalui reaksi kimia, maka sifat-sifat fisik dan kimia senyawa berbeda dengan sifat-sifat unsur pembentuknya.

3. Campuran

Campuran adalah gabungan dua/lebih zat murni yang tidak terjadi melalui reaksi kimia, tetapi hanya terjadi melalui pencampuran fisik, sehingga sifat-sifat zat murni asal tidak berubah dalam campuran. Campuran dapat

diuraikan menjadi zat-zat murni penyusunnya melalui proses fisik. Campuran dikelompokkan menjadi dua:

a) Campuran homogen (larutan), dimana partikel-partikel tersebar merata di segala ruang dengan komposisi yang seragam. Contoh: larutan gula, larutan garam dapur.

b) Campuran heterogen adalah campuran dengan komposisi zat-zat penyusun di seluruh ruang yang tidak seragam. Contoh: campuran antara serbuk besi dengan serbuk belerang.

Perbedaan senyawa dengan campuran dapat dilihat melalui tabel berikut:

No Pembeda Senyawa Campuran

1 Sifat komponen penyusunnya

berubah (tidak tampak lagi)

masih tetap 2 Komponen

pembentuknya

dari dua unsur atau lebih dapat berupa unsur/

senyawa atau keduanya 3 Jumlah komponen

penyusunnya

massa unsur-unsur penyusunnya mempunyai perbandingan tetap

Massa komponen penyusunnya dapat sembarang

Pemisahan campuran

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk memisahkan campuran secara fisik, di antaranya berdasarkan:

a. Perbedaan ukuran partikel, yaitu dengan pengayakan dan penyaringan b. Perbedaan titik didih atau titik leleh, yaitu dengan distilasi dan sublimasi c. Perbedaan muatan listrik, yaitu dengan elektroforesis dan magnetisasi d. Perbedaan kelarutan, yaitu dengan ekstraksi dan rekristalisasi.

Beberapa metode yang biasa dilakukan:

1) Penyaringan (filtrasi)

Teknik ini biasa digunakan untuk pemisahan campuran padat-cair, dimana zat padat memiliki ukuran partikel yang jauh lebih besar daripada partikel zat cair. Dalam penyaringan, zat yang lolos dari saringan disebut filtrat, sedangkan yang tersaring disebut residu.

2) Penyulingan (distilasi)

Teknik ini didasarkan pada prinsip perbedaan titik didih komponen- komponen penyusun campuran. Contoh pada campuran antara air dan alkohol. Pada tekanan 1 atmosfer, titik didih alkohol 65°C, sedangkan air 100°C. Jika suhu selama distilasi diatur pada 65°C, alkohol menguap terlebih dahulu, sedangkan air tetap tertinggal, sehingga didapatkan alkohol yang terpisah dari air.

3) Rekristalisasi

Teknik ini biasa digunakan untuk memperoleh kristal murni yang tidak bercampur dengan pengotornya. Garam dapur hasil penguapan air laut belum murni, sebab masih banyak zat-zat lain yang turut mengkristal. Untuk memurnikannya, campuran garam dilarutkan kembali ke dalam air lalu dididihkan. Dalam keadaan panas, campuran tersebut disaring dan dikristalkan kembali. Dengan cara ini garam dapur dapat dipisahkan dari garam-garam lainnya.

4) Kromatografi : untuk memisahkan campuran berdasarkan perbedaan daya serap zat. Contoh: menguji tinta, zat pewarna makanan, menguji obat- obatan terlarang yang terkandung dalam urin, dan sebagainya.

5) Sentrifugasi : digunakan untuk memisahkan padatan yang ukurannya cukup kecil dan tersebar merata dalam cairan. Cara ini dilakukan dengan mesin sentrifugasi, yang memanfaatkan gaya sentrifugal untuk bisa memisahkan sedimentasi campuran, sehingga canpuran yang lebih rapat bisa bergerak menjauh dari sumbu sentrifuga dan bisa membentuk endapan sendiri.

6) Corong pisah, digunakan untuk memisahkan zat-zat cair yang tidak saling bercampur. Cara ini dilakukan dengan memasukkan campuran zat cair ke dalam corong pemisah, kemudian mendiamkannya selama beberapa menit, sehingga didapatkan lapisan larutan yang terpisah.

contoh: memisahkan minyak yang tercampur dengan air.

Sifat fisik dan Sifat Kimia Materi

Masing-masing materi memiliki sifat fisik dan sifat kimia tersendiri. Sifat fisik adalah sifat-sifat yang tidak mempengaruhi perubahan komposisi kimia suatu zat oleh adanya perubahan wujud/keadaan zat. Yang tergolong sifat fisik adalah: titik didih, titik leleh, tekanan uap, daya hantar listrik, kelarutan, adsorpsi, dan kekerasan.

Sifat kimia adalah sifat-sifat yang ditunjukkan oleh suatu zat ketika zat tersebut mengalami perubahan menjadi zat lain melalui reaksi kimia. Contoh sifat

kimia: kemudahan zat terbakar (flammability), kemudahan zat terkorosi (corrosiveness), dan kereaktifan zat (reactivity) dalam reaksi kimia.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita senantiasa menemui berbagai macam perubahan materi, baik yang disengaja maupun yang terjadi secara alami.

Perubahan tersebut dapat digolongkan ke dalam perubahan fisika (perubahan fisis), dimana perubahan tersebut tidak menghasilkan zat baru, dan perubahan kimia, dimana perubahan yang terjadi akan menghasilkan zat yang baru. Contoh:

Perubahan kimia antara lain ditandai oleh terjadinya: perubahan rasa, perubahan warna, munculnya bau, perubahan energi, endapan dari dua larutan yang bercampur, dan gelembung serta suara berdesis dari gas hasil reaksi kimia.

Maka dapat disimpulkan bahwa perbedaan perubahan fisika dan kimia adalah:

No Perubahan Fisika Perubahan Kimia

1 tidak terbentuk zat baru terbentuk zat baru

2 komposisi materi tidak berubah komposisi materi sebelum dan sesudah reaksi mengalami perubahan

3 tidak terjadi perubahan warna, bau, rasa, dan tidak terbentuk endapan

ditandai dengan terbentuknya gas, endapan, perubahan suhu, perubahan warna, bau bahkan juga rasa

Perubahan wujud materi

Seperti yang kita ketahui, materi dapat berwujud padat, cair atau gas.

Perbedaan di antara ketiganya adalah:

Wujud materi ini dapat berubah, sesuai dengan perlakuan/kondisi yang diterapkan. Perubahan yang terjadi antara lain:

METODE ILMIAH

Metode ilmiah adalah metode yang tersusun dari langkah-langkah sistematis yang digunakan untuk memecahkan masalah. Langkah-langkah tersebut antara lain:

1. Identifikasi masalah

Langkah awal dalam metode ilmiah adalah mengidentifikasi masalah. Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan pengamatan dan merumuskan masalah dari hasil pengamatan tersebut. Bentuk identifikasi masalah ini dapat berupa kalimat-kalimat pertanyaan yang disusun dengan harapan untuk mendapatkan penyelesaian di akhir nanti.

2. Membuat hipotesis

Hipotesis adalah jawaban sementara terhadap masalah sebagai hasil dari kegiatan penalaran berdasarkan kajian pustaka yang dilakukan. Kebenaran dari hipotesis ini tentu harus dibuktikan terlebih dahulu melalui sebuah uji atau eksperimen yang akan dilakukan.

3. Mengumpulkan dan menganalisis data

Kegiatan pengumpulan data yang berkaitan dengan masalah yang akan dipecahkan dapat dilakukan secara eksperimen atau studi lain. Hasil pengumpulan data diolah untuk menjawab pertanyaan penelitian atau membuktikan hipotesis yang dilakukan. Data hasil ekperimen dianalisis dengan mengacu pada teori yang telah ada.

4. Menginterpretasi data dan membuat kesimpulan

Kegiatan ini merupakan kegiatan yang menghubungkan temuan penelitian dengan penelitian terdahulu atau membandingkan dengan teori yang telah ada.

PENGANTAR KE LABORATORIUM

Ilmu Kimia adalah salah satu cabang ilmu yang banyak dikaitkan dengan kegiatan percobaan (eksperimen). Karena itulah, laboratorium merupakan suatu tempat yang tidak asing. Untuk level SMA, laboratorium akan membantu kita dalam memahami konsep-konsep dalam kimia, membuktikannya, serta sebagai tempat untuk melakukan penelitian sederhana. Sebelum memasuki laboratorium, ada baiknya jika kita mengenal terlebih dahulu apa saja yang berada di dalamnya, bagaimana cara penggunaannya, dan cara penanganannya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:

1. Sebelum masuk laboratorium, persiapkan hal-hal seperti: jas praktikum (jas lab), serbet/kain lap, catatan praktikum/kertas kerja, sepatu yang tertutup, mengikat rambut bagi yang berambut panjang.

2. Harus sudah mempersiapkan materi yang akan dikerjakan, alat dan bahan yang diperlukan, cara kerja, termasuk juga bahaya yang mungkin terjadi.

3. Mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk praktikum saat itu di atas meja kerja.

4. Menggunakan alat sesuai fungsinya, dan menakar bahan yang digunakan secukupnya.

5. Memperhatikan tata cara menganalisis hasil praktikum, seperti bagaimana cara mencium aroma zat, bagaimana letak tabung reaksi saat memanaskan larutan, dsb.

Contoh:

Dalam memanaskan larutan dalam tabung reaksi, jangan mengarahkan mulut tabung ke arah diri sendiri atau orang lain di sekitar kita. Mulut tabung dapat diarahkan ke dinding atau tempat yang kosong.

Dalam meembau gas, jangan mencium bau gas secara langsung. Kibaskan tangan ke arah hidung hingga bau tercium.

6. Membersihkan meja kerja dan mengembalikan alat dan bahan ke tempat asalnya. Ingat: Jangan mengembalikan sisa bahan ke dalam wadah aslinya.

Sediakan wadah lain untuk mengumpulkan zat-zat sisa. Limbah eksperimen yang berupa zat padat seperti kertas lakmus atau kertas saring dapat dibuang di keranjang sampah. Limbah yang berupa cairan tidak beracun dapat dibuang ke wastafel dengan mengalirkan air dalam jumlah banyak agar terjadi pengenceran. Untuk cairan yang beracun, sediakan botol bekas untuk penyimpanan.

7. Mengecek kembali keadaan sebelum meninggalkan laboratorium.

Dalam laboratorium, kita akan menemukan berbagai zat kimia. Banyak diantaranya bersifat racun, sehingga penggunaannya harus lebih hati-hati sesuai petunjuk. Penempatan bahan juga dimaksudkan untuk menjaga kita dari bahaya, misalnya asam sulfat pekat dan fenol yang memiliki kepekatan tinggi dan mudah menguap, ditempatkan di ruang asam. Berikut ini beberapa zat kimia berbahaya:

a) Bahan kimia beracun (toxic substance)

Bahan ini berbahaya bagi manusia. Jika masuk ke dalam tubuh karena tertelan, terhisap, atau tersentuh, dapat menyebabkan kematian.

Contoh: timbal, kromium, benzena, asam sianida, karbon monoksida, dan debu asbes.

b) Bahan kimia korosif (corrosive substance)

Bahan ini dapat merusak benda mati maupun jaringan hidup. Contoh:

asam sulfat, klorin, fenol, natrium hidroksida, formaldehid, dan nitrogen oksida.

c) Bahan kimia mudah terbakar (flammable substance)

Bahan ini mudah bereaksi dengan oksigen sehingga mudah terbakar.

Kebakaran yang amat cepat dapat menyebabkan ledakan.

Contoh: aseton, fosfor, eter, benzena, dan heksana.

d) Bahan kimia mudah meledak (explosive substance)

Bahan ini berupa zat padat, cair, ataupun campuran keduanya. Jika bereaksi dapat menghasilkan gas bertekanan sangat besar dalam waktu yang pendek.

Contoh: trinitrotoluena, nitrogliserin, dan amonium nitrat.

e) Bahan kimia oksidator (oxidation agent)

Bahan kimia ini dapat mengoksidasi zat-zat yang berinteraksi dengannya.

Contoh: kalium klorat, kalium permanganat, hidrogen peroksida, dan peroksida organik.

Karakteristik bahan dapat diketahui dari label yang menunjukkan keterangan bahan dan dilengkapi dengan simbol-simbol. Penempatan label pada botol dimaksudkan untuk pengenalan bahaya, sehingga apabila terdapat kecelakaan, tindakan penanganannya dapat lebih cepat, dan meminimalkan akibat yang ditimbulkan.

Selain pada label, karakteristik zat kimia juga dapat dilihat pada Material Safety Data Sheet (MSDS) yang merupakan kumpulan data mengenai sifat, bahaya, petunjuk penggunaan, penyimpanan, serta penanganan suatu zat kimia.

Berikut adalah beberapa contoh simbol yang terdapat pada label bahan kimia:

Bahan-bahan kimia berbahaya dapat mempengaruhi kesehatan, baik secara langsung maupun tidak langsung. Gangguan terhadap kesehatan bergantung pada sifat bahan dan cara masuk bahan ke dalam tubuh. Beberapa di antaranya adalah:

1) Keracunan sistemik

Keracunan ini disebabkan oleh zat yang beredar ke seluruh tubuh sehingga meracuni sistem kerja organ tubuh tertentu, misalnya: benzena, timah, dan kadmium.

2) Gangguan pernapasan bagian atas

Gangguan ini disebabkan oleh gas-gas yang larut dalam air, misalnya amonia, belerang dioksida, formaldehida, dan asam asetat.

3) Gangguan pernapasan paru-paru

Gangguan ini sebagai akibat dari adanya gas-gas yang sukar larut dalam air, misalnya klorin dan nitrogen oksida.

4) Aspiksian sederhana

Gangguan ini berupa sesak napas karena kekurangan oksigen, dan akibat adanya gas-gas inert, misalnya nitrogen, karbondioksida, asetilen, dan metana.

5) Aspiksian kimia

Gangguan ini berupa sesak napas akibat adanya gas yang beracun, misalnya CO, asam sianida, dan asam sulfida.

6) Pembiusan

Gangguan ini berupa hilangnya kesadaran akibat gas-gas, misalnya kloroform, aseton, etanol, toluen, dan eter.

7) Sensitasi

Gangguan ini berupa alergi pada bagian tubuh tertentu sebagai akibat senyawa diisosianat, epoksi, formaldehid, dan debu.

8) Kanker

Kanker disebabkan oleh masuknya zat karsinogenik, misalnya senyawa poliaromatik, aflatoksin, benzena, senyawa nitrogen organik dan senyawa bromin ke dalam tubuh.

Selain bahan-bahan kimia yang harus diperhatikan label dan cara penggunaannya, dalam bekerja di laboratorium juga harus diperhatikan alat-alat laboratorium yang kebanyakan terbuat dari kaca, sehingga harus digunakan sesuai fungsinya, agar tidak rusak/pecah. Selain dari kaca, alat laboratorium dapat juga dibuat dari logam atau plastik.

Berikut adalah beberapa contoh alat yang biasa ditemui dan digunakan dalam laboratorium:

Gelas kimia (beaker glass)

Corong gelas Labu ukur Pipet tetes

Mortar dan pestle

Bola/karet

hisap Pembakar spiritus Erlenmeyer

Botol aquades Penjepit tabung reaksi (logam)

Penjepit tabung reaksi (kayu)

Rak tabung reaksi

TUGAS KETERAMPILAN:

A. Buatlah tabel seperti berikut ini berkaitan dengan alat-alat laboratorium (15 alat) dan simbol keselamatan kerja di laboratorium (8 simbol)

Tabel 1. Alat-alat Laboratorium

Tabel 2. Simbol Keselamatan Kerja di Laboratorium

B. Buat rancangan penelitian dengan metode ilmiah terhadap kejadian yang ada di sekitar kita.

1. Tentukan fakta / permasalahan yang terjadi di sekitar kita (dalam ranah ruang lingkup Kimia)

2. Identifikasi permasalahan yang terjadi 3. Membuat hipotesis

JAWABLAH PERTANYAAN-PERTANYAAN DI BAWAH INI!

1. Jelaskan yang dimaksud ilmu kimia! Tuliskan beberapa contoh proses kimia dalam kehidupan sehari-hari!

2. Jelaskan manfaat mempelajari ilmu kimia menurut pendapatmu!

3. Tuliskan beberapa peran ilmu kimia dalam meningkatkan kesejahteraan kehidupan!

4. Selain meningkatkan kesejahteraan manusia, ternyata zat kimia juga dapat menimbulkan masalah. Berilah contohnya dan jelaskan mengapa hal itu dapat terjadi!

5. Tuliskan pendapatmu mengenai perkembangan ilmu kimia di masa kini!

PILIHLAH JAWABAN YANG PALING TEPAT!

1. Ilmu yang mempelajari tentang susunan, struktur, sifat, perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan tersebut disebut ilmu ……

A. kimia D. pengetahuan

B. fisika E. alam

C. biologi

2. Yang tidak termasuk contoh yang dipelajari dalam ilmu kimia adalah …..

A. sifat materi untuk komponen penyusun sepeda B. energi yang menyertai proses fotosintesis C. kandungan gizi dalam makanan

D. keuangan dalam suatu perusahaan

E. perubahan yang terjadi pada lilin yang dibakar

3. Zat aditif adalah zat yang ditambahkan pada makanan untuk ……

A. menyebabkan ketagihan

B. menyembuhkan berbagai macam penyakit

C. meningkatkan cita rasa dan penampilan makanan D. mengganggu kesehatan tubuh konsumen

E. membuat konsumen hilang kesadaran

4. Berikut ini adalah jenis zat aditif makanan berdasarkan fungsinya, kecuali ……

A. zat pewarna D. zat pengawet

B. zat penyedap rasa E. zat penghancur C. zat pengembang

5. Sakarin, siklamat, dan aspartam termasuk zat …… buatan.

A. pemanis D. pewarna

B. pengawet E. pengembang

C. penyedap rasa

6. Pestisida yang digunakan untuk membasmi tikus pengganggu disebut ……

A. herbisida D. insektisida

B. rodentisida E. fungisida

C. nematisida

SOAL LATIHAN

7. Kertas lakmus merupakan kertas indikator yang digunakan untuk …..

A. memberi warna pada makanan

B. memberi tekstur yang khas terhadap bahan makanan C. menguji keasaman suatu zat

D. menghilangkan pengganggu dan mengobati tanaman E. menambah kesuburan pada tanaman

8. Contoh bahan yang bersifat basa adalah……

A. jeruk nipis D. larutan asam klorida

B. cuka dapur E. tomat

C. larutan sabun

9. Salah satu pembeda gas dibandingkan dengan zat cair dan padat adalah ….

A. partikel-partikel penyusunnya tersusun dengan rapi B. partikel-partikelnya dapat bergerak dengan leluasa C. partikel-partikel penyusunnya sangat rapat

D. partikel-partikel penyusunnya berada pada jarak yang tidak jauh satu sama lain

E. jarak antar partikelnya agak rapat

10. Perubahan wujud cair menjadi gas disebut dengan ……

A. mengembun D. menguap

B. menyublim E. mencair

C. membeku

11. Pernyataan yang paling tepat untuk unsur adalah ….

A. zat tunggal yang sudah tidak sama dengan aslinya B. zat tunggal yang bercampur dengan zat tunggal lain

C. zat tunggal yang tidak dapat bersenyawa dengan zat tunggal lain D. zat tunggal yang materi penyusunnya terdiri atas satu jenis atom E. zat tunggal yang materi penyusunnya terdiri atas molekul-molekul 12. Di antara zat berikut yang tergolong unsur adalah ….

A. kapur D. amonia

B. air E. raksa

C. gula tebu

13. Di antara kelompok unsur berikut:

(1) besi, raksa, timbal (3) sulfur, fosforus, emas (2) karbon, silikon, tembaga (4) litium, kalium, stronsium Yang merupakan kelompok unsur logam adalah ….

A. (1) dan (2) D. (2) dan (3)

B. (1) dan (3) E. (2) dan (4)

C. (1) dan (4)

14. Di antara sifat-sifat zat berikut ini:

(1) Terdiri atas dua atau lebih jenis zat (2) Memiliki komposisi tertentu dan tetap

(3) Dapat dipisahkan dengan beberapa metode seperti pengayakan, penyaringan, penguapan

(4) Merupakan zat tunggal yang tersusun atas satu jenis atom Yang merupakan sifat campuran adalah ….

A. (1) dan (2) D. (2) dan (4)

B. (1) dan (3) E. (3) dan (4)

C. (2) dan (3)

15. Berikut ini adalah beberapa contoh campuran:

(1) Larutan gula kotor (3) Air sungai keruh (5) Air kopi (2) Zat warna (4) Alkohol 70%

Yang dapat dipisahkan dengan cara menyaring adalah ….

A. (1), (2), dan (3) D. (1), (2), dan (4) B. (1), (3), dan (5) E. (2), (3), dan (5) C. (1), (3), dan (4)

16. Untuk menjaga diri dari bahaya akan bahan kimia, maka yang harus dilakukan dalam laboratorium kimia adalah ………

A. makan dan minum di dalam laboratorium B. mencuci tangan dengan sabun dan air bersih C. menggaruk tangan yang terkena zat kimia D. mengembalikan sisa bahan ke dalam botol stok E. mencium gas secara langsung dari wadahnya 17. Seorang siswa ingin mengambil zat kimia dalam botol.

Pada botol tersebut tertera simbol:

Hal yang harus dilakukan oleh siswa tersebut adalah ….

A. menggunakan sarung tangan B. menjauhkan zat tersebut dari api

C. menggunakan batang pengaduk untuk mengaduk zat tersebut D. menggunakan gelas ukur untuk mengambil zat tersebut E. menunggu seorang teman untuk membantu

18. Di dalam laboratorium terdapat beberapa zat kimia berikut:

(1) Aseton (C3H6O) (4) Asam sulfat (H2SO4) (2) Benzena (C6H6) (5) Hidrogen peroksida (H2O2) (3) Kalium sianida (KCN)

Pada setiap botol yang berisi bahan tersebut terdapat label zat. Anita menemukan label berikut:

Maka dapat dipastikan bahwa bahan yang dilihat oleh Anita berturut-turut adalah ….

A. (1) dan (2) D. (3) dan (4)

B. (1) dan (3) E. (4) dan (5)

C. (2) dan (3)

19. Alat yang digunakan dalam mengukur massa suatu zat adalah …..

A. bunsen D. pipet

B. neraca E. gelas ukur

C. termometer

20. Salah satu alat yang digunakan untuk menampung larutan dalam jumlah besar adalah …..

A. pipet ukur D. bunsen

B. gelas kimia E. buret

C. termometer

21. Secara umum, perubahan kimia ditandai dengan peristiwa seperti di bawah ini, kecuali …….

A. timbulnya gas D terbentuknya endapan

B. terjadi perubahan warna E. terjadi perubahan suhu C. menghasilkan suatu cairan

22. Yang termasuk contoh perubahan fisika adalah …..

A. roti yang berjamur

B. mengubah minyak bumi menjadi plastik C. mengubah minyak kelapa menjadi margarin D. perkaratan pada besi

E. air yang mendidih

23. Perubahan berikut yang tergolong perubahan kimia adalah ….

A. beras ditumbuk menjadi tepung B. nasi menjadi basi

C. garam dilarutkan dalam air D. lilin yang meleleh

E. air yang menguap ketika dipanaskan 24. Yang bukan merupakan sifat logam adalah ……

A. umumnya berwujud padat B. strukturnya keras, mengkilap C. bersifat konduktor panas dan listrik yang baik D. dapat ditempa

E. mudah larut dalam air

25. Sikap yang tidak sesuai dengan penerapan metode ilmiah dalam kehidupan sehari-hari adalah ….

A. berpikir sistematis (urut) dan logis D. berprasangka tanpa dasar B. disiplin dan tidak mudah putus asa E. toleran dan santun

C. tanggung jawab

BAB II

STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

Perkembangan Teori Atom

Lambang Atom

Kedudukan Atom dalam Orbital

Sistem Periodik Unsur

Sifat Periodik

Unsur

3.2 Menganalisis perkembangan model atom dari model atom Dalton,Thomson, Rutherford, Bohr, dan Mekanika

Gelombang

4.2 Menjelaskan fenomena alam atau hasil percobaan menggunakan model atom

3.3 Menjelaskan konfigurasi elektron dan pola konfigurasi elektron terluar untuk setiap golongan dalam tabel periodik

4.3 Menentukan letak suatu unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron

3.4 Menganalisis kemiripan sifat unsur dalam golongan dan keperiodikannya

4.4 Menyajikan hasil analisis data-data unsur dalam kaitannya dengan kemiripan dan sifat keperiodikan unsur

TUJUAN PEMBELAJARAN

Melalui studi literasi, pengamatan, percobaan, dan penugasan proyek, peserta didik mampu menganalisis perkembangan model atom dari model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, dan Mekanika Gelombang dengan tepat, mampu menjelaskan konfigurasi elektron dan pola konfigurasi elektron terluar untuk setiap golongan dalam tabel periodik dengan tepat, mampu menganalisis kemiripan sifat unsur dalam golongan dan keperiodikannya dengan tepat serta terampil menjelaskan fenomena alam atau hasil percobaan menggunakan model atom, terampil menentukan letak suatu unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron, dan terampil dalam menyajikan hasil analisis data-data unsur dalam kaitannya dengan kemiripan dan sifat keperiodikan unsur.

APERSEPSI

Jika kita memperhatikan lingkungan sekitar, seperti pepohonan, batuan, hewan, tumbuhan, udara, dan air, maka kita akan menyadari bahwa semuanya itu merupakan materi. Materi tersusun dari partikel-partikel penyusunnya, dan partikel terkecil yang masih memiliki sifat unsur tersebut disebut dengan atom.

Pernahkah membayangkan bentuk atom?

Atom tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata, karena ukurannya yang sangat kecil. Karena itulah, para ahli membuat model atom untuk menjelaskan keadaan susunan atom. Antara atom yang satu dengan atom yang lain berbeda. Kira-kira apa yang membedakan atom-atom tersebut?

Atom-atom sejenis dapat bergabung membentuk molekul unsur. Contohnya, gas oksigen adalah unsur yang terbentuk dari gabungan dua atom oksigen.

Namun, ada pula unsur yang berupa atom tunggal, contohnya adalah logam emas. Sekarang ini sudah banyak ditemukan unsur-unsur, jumlahnya hingga ratusan. Dengan banyaknya unsur-unsur tersebut, tentunya akan sulit mempelajarinya satu per satu. Layaknya buku di toko buku yang disusun pada rak dengan pengelompokan sesuai bidangnya, maka para ahli pun membuat suatu pengelompokan unsur pada suatu tabel berdasarkan karakteristiknya.

Tabel inilah yang kita kenal sebagai tabel periodik unsur.

Pada bab ini, kita akan membahas tentang struktur atom, yang menjadi dasar dalam membantu kita untuk memahami sifat-sifat unsur, serta mempelajari tentang dasar pengelompokan unsur-unsur pada tabel periodik unsur.

STRUKTUR ATOM

Atom berasal dari kata a = tidak dan tomos = potong, sehingga dapat diartikan tidak dapat dibagi. Istilah ini pertama kali dikemukakan oleh filsuf Yunani, Democritus (460-370 SM) untuk menyatakan keberadaan partikel terkecil dari suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi.

Perkembangan Teori Atom

1. Model Atom Dalton :

 Atom adalah bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

Bentuknya seperti bola pejal.

 Unsur merupakan materi yang terdiri dari satu jenis atom. Unsur kimia lain akan memiliki jenis atom yang berbeda.

 Senyawa merupakan materi yang terdiri dari dua atau lebih jenis atom dengan perbandingan tertentu.

 Reaksi kimia hanyalah penataan ulang atom-atom.

 Kelebihan : dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) dan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust).

 Kelemahan : belum dapat menerangkan sifat listrik atom.

2. Model Atom Thomson:

 Atom merupakan partikel yang bersifat netral, ada elektron yang bermuatan negatif, dan ada yang bermuatan positif.

 Model atom seperti roti kismis, dimana atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen, dan elektron bermuatan negatif tersebar di dalamnya.

 Penemuan elektron diperoleh berkat adanya tabung sinar katode. Apabila katode dan anode dihubungkan dengan sumber listrik tegangan tinggi dan tekanan gas diperkecil, maka terjadi pancaran sinar dari katode ke anode yang disebut sinar katode. Akhirnya diketahui sinar katode merupakan partikel bermuatan negatif.

 Sifat sinar katode:

(a) Merambat lurus dari katode ke anode (b) Dibelokkan ke arah kutub positif (c) Dapat memutar kincir

 Thomson berhasil menentukan perbandingan harga muatan negatif elektron terhadap massanya (e/m) = 1,76 x 10⁸ Coulomb/gram.

 Sedangkan R. Millikan melalui percobaan tetes minyaknya dapat menentukan muatan elektron sebesar 1,6 x 10^-9 C.

sehingga massa elektron dapat ditentukan, yakni sebesar 9,11 x 10^-28 gram.

 Kelebihan : dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom, yang disebut partikel subatomik, dan sifat listrik atom.

 Belum dapat menerangkan bagaimana susunan muatan positif dalam bola dan jumlah elektron.

3. Model Atom Rutherford:

 Diawali dengan eksperimen penghamburan sinar alfa oleh lempeng tipis emas, dimana sebagian besar partikel alfa menembus lempeng tipis emas, dan ada partikel alfa (bermuatan positif) yang dibelokkan, dan sebagian kecil dipantulkan.

 Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh massa atom terpusat pada inti.

 Elektron beredar mengelilingi inti

 Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron, sehingga atom bersifat netral.

 Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.

 Kelebihan: mengemukakan keberadaan inti atom.

4. Model Atom Bohr:

 Inti atom bermuatan positif (proton dan neutron) dikelilingi elektron sesuai lintasan dengan tingkat energinya yang disebut kulit atom.

 Pada kedudukan dasar (stasioner), elektron menempati kulit dengan tingkat energi terendah, tidak menerima dan melepas energi.

 Penyerapan energi oleh elektron menyebabkan eksitasi (perpindahan elektron ke kulit yang tingkat energinya lebih tinggi), dan sebaliknya, perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah akan disertai radiasi.

5. Hipotesis Louis de Broglie

Materi memiliki sifat dualism, yakni sebagai partikel (karena memiliki energi), dan sebagai gelombang (karena mempunyai panjang gelombang). Karena sifat tersebut, kedudukan elektron di sekitar inti tidak dapat ditentukan dengan pasti, tetapi hanya merupakan kebolehjadian ditemukannya elektron.

λ = _{𝑚 𝑣}^ℎ dimana λ = panjang gelombang; m = massa partikel h = tetapan Planck = 6,63.10^-34 J/s

6. Werner Heisenberg (Azas Ketidakpastian)

Tidak mungkin menentukan posisi dan momentum elektron secara bersamaan dengan ketelitian yang tinggi.

7. Erwin Schrodinger (Mekanika Kuantum)

Schrodinger mengajukan suatu persamaan untuk mendeskripsikan keberadaan elektron dalam atom.

PARTIKEL DASAR ATOM DAN LAMBANG ATOM

Suatu atom tersusun dari tiga partikel dasar (subatomik), yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak dalam inti sedangkan elektron beredar mengelilingi inti.

Partikel Dasar

Lambang Muatan relatif

Massa Penemu

(gram) (sma)

proton (p) +1p¹ +1 1,6726 . 10^-24 1 sma E. Goldstein elektron (e) -1e⁰ -1 9,11 . 10^-28 0 J. Chadwick neutron (n) 0n¹ 0 (netral) 1,675 . 10^-24 1 sma J.J. Thomson Lambang suatu atom dapat dinyatakan sebagai berikut:

z X

A

dimana : X = lambang atom,

A = nomor massa, z = nomor atom Dalam atom netral, jumlah proton = jumlah elektron

Untuk ion positif (kation) dan ion negatif (anion), maka :

Notasi Ion Positif ^𝐀_𝐳

𝐗

^𝐪+ Ion Negatif ^𝐀_𝐳

𝐗

^𝐫−

jumlah proton (p) p = z p = z

jumlah neutron (n) n = A - z n = A - z

jumlah elektron (e) e = p - q e = p + r

Silakan dicoba!

Lengkapi tabel di bawah ini!

Lambang Atom

Nomor atom

Nomor massa

Jumlah proton

Jumlah elektron

Jumlah

neutron Notasi

Na 11 23 11 11 12 ₁₁²³Na

N 7 7

O²⁻

168

Cl⁻

1735

Cr³⁺

2452

Isotop, Isobar, dan Isoton a. Isotop

Atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa yang berbeda disebut isotop. Contoh: N¹³₇ , N¹⁴₇ dan N¹⁵₇

b. Isobar

Isobar adalah unsur-unsur yang memiliki nomor massa yang sama.

Contoh : C¹³₆ dan N¹³₇ c. Isoton

Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron sama tetapi jumlah protonnya berbeda. Contoh : P₁₅³¹ dan S₁₆³²

Kedudukan Elektron dalam Atom

Penyebaran elektron dalam suatu atom disebut dengan konfigurasi elektron.

Konfigurasi elektron tersebut dijelaskan oleh 2 ahli, yaitu susunan elektron menurut Bohr dan mekanika kuantum (teori atom modern).

1. Menurut Bohr

Jumlah elektron maksimal pada semua kulit suatu atom secara matematis dirumuskan 2n².

Nomor kulit Kulit terluar Jumlah elektron maksimal (2n²)

1 K 2(1)² = 2 elektron

2 L 2(2)² = ...

3 M ...

4 N ...

Aturan pengisian elektron pada kulit atom adalah sebagai berikut:

1. Jumlah maksimal elektron pada suatu kulit memenuhi 2n².

2. Kulit terluar TIDAK DAPAT memiliki lebih dari 8 elektron dan kulit kedua terakhir TIDAK DAPAT memiliki lebih dari 18 elektron

3. Pengisian elektron dimulai dari kulit bagian dalam (kulit K).

4. Kulit baru segera terbentuk setelah kulit terluarnya mencapai maksimal jumlah elektron

5. Atom menjadi stabil ketika kulit elektron terluar memiliki delapan elektron atau hanya memiliki satu kulit yang mengandung 2 elektron

Jika kesulitan mengingat aturan di atas, pengisian elektron pada setiap kulit dapat menggunakan cara berikut:

Setelah kulit terisi maksimal (penuh) elektron, Perhatikan elektron yang tersisa dari kulit sebelumnya!

Jumlah elektron yang sisa Jumlah elektron yang diisi pada kulit berikutnya

sisa 1 – 8 isi apa adanya

sisa 9 – 17 isi 8

sisa 18 – 31 isi 18

sisa > 32 isi 32

Silakan dicoba!

Kelompokkan atom-atom berikut ke dalam isotop, isobar, isoton!

¹²₆

C ;

¹⁵₇

N ;

¹⁸₈

O ;

¹⁴₇

N ;

¹⁴₆

C ;

¹⁶₈

O

Note: pengisian elektron pada masing-masing kulit harus tetap memperhatikan jumlah maksimal elektron setiap kulit

Kulit terluar yang terisi oleh elektron disebut kulit valensi (valence shell), sedangkan elektron-elektron yang menempati kulit valensi disebut elektron valensi (valence electrons).

Silakan dicoba!

Lengkapi tabel di bawah ini!

Unsur/

Ion

Nomor atom (Z)

Kulit Elektron

valensi K (2) L (8) M (18) N (32) O (50) P (72)

Li 3

F 9

Ne 10

Mg 12

Na⁺ 11

O^2- 8

Kr 36

2. Menurut Teori Atom Modern

Untuk menentukan posisi elektron dalam atom digunakan bilangan kuantum yang merupakan hasil perhitungan persamaan Schrodinger.

Bilangan Kuantum berguna untuk menggambarkan kedudukan atau posisi elektron suatu atom dan membedakannya dari elektron yang lain. Ada 4 macam bilangan kuantum:

a) Bilangan kuantum utama (n)

menyatakan tingkat energi utama atau kulit atom.

n = 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 kulit K, L, M, N, O, P, Q b) Bilangan kuantum azimuth (l)

menyatakan sub kulit dan terkait bentuk orbital.

l = 0, 1, 2, 3, …….. (n-1) subkulit: s, p, d, f

dimana s = sharp, p = principal, d = diffuse, f = fundamental c) Bilangan kuantum magnetik (m)

menyatakan jumlah orbital dalam subkulit dan terkait dengan orientasi orbital. Nilai m = -l s/d +l

l = 0 (subkulit s) m = 0 (1 orbital) l = 1 (subkulit p) m = -1, 0, +1 (3 orbital) l = 2 (subkulit d) m = -2, -1, 0, +1, +2 (5 orbital) l = 3 (subkulit f) m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 (7 orbital) d) Bilangan kuantum spin (s)

menyatakan arah perputaran elektron.

Nilai s = + ½ dan -½

s = + ½ s = -½

Konfigurasi Elektron menggambarkan susunan elektron-elektron pada orbital- orbitalnya dalam atom. Orbital adalah daerah dengan peluang terbesar untuk menemukan elektron di sekitar inti.

Pengisian elektron dalam orbital:

a) Asas Aufbau

Elektron-elektron cenderung menempati orbital dengan tingkat energi lebih rendah terlebih dahulu, baru kemudian ke tingkat energi lebih tinggi. Urutan pengisian:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p b) Asas Larangan Pauli

Tidak boleh ada dua elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum sama. Satu orbital dapat ditempati paling banyak dua elektron dengan arah spin berlawanan.

c) Kaidah Hund

Jika elektron-elektron dimasukkan ke dalam orbital-orbital pada subkulit yang sama, maka elektron-elektron akan mengisi orbital satu per satu dengan arah rotasi (spin) yang sama sebelum dapat berpasangan.

Susunan penuh (d¹⁰) atau setengah penuh (d⁵) lebih stabil dibandingkan susunan yang hampir setengah penuh (d⁴) atau hampir penuh (d⁸ atau d⁹).

Penulisan konfigurasi elektron secara singkat dapat menggunakan notasi gas mulia terdekat sebelumnya

[2He] 2s [18Ar] 4s [54Xe] 6s

[10Ne] 3s [36Kr] 5s [86Rn] 7s

Contoh penulisan konfigurasi elektron dengan penyingkatan:

3Li = [2He] 2s¹

17Cl = [10Ne] 3s² 3p⁵

SISTEM PERIODIK UNSUR

Sistem Periodik Unsur yang kita kenal sekarang merupakan suatu daftar unsur- unsur yang disusun dan dikelompokkan dengan aturan tertentu, yaitu berdasarkan hukum periodik modern yang menyatakan sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya. Upaya pengelompokan unsur-unsur ini telah dilakukan sejak dahulu. Berikut adalah perkembangan sistem pengelompokan unsur- unsur yang telah ditemukan, sehingga menghasilkan tabel periodik unsur seperti yang kita kenal sekarang.

Perkembangan Sistem Periodik Unsur

a. Pengelompokan Unsur Berdasarkan Sifat Kelogamannya

Pengelompokan ini dilakukan oleh para ilmuwan dari Arab dan Persia.

Hasilnya:

No Sifat Fisika Logam Sifat Fisika Non Logam

1. Mengkilap Tidak mengkilap

2. Pada suhu kamar umumnya berwujud padat

Pada suhu kamar dapat berupa padatan, cairan atau gas 3. Mudah ditempa/dibentuk Sulit dibentuk dan rapuh 4. Penghantar panas dan listrik yang

baik

Bukan penghantar panas dan listrik yang baik

Namun, pengelompokan ini masih terlalu umum, karena ternyata dalam berbagai unsur logam maupun non logam masih terdapat berbagai variasi dan sifat unsur-unsur.

Silakan dicoba!

1.Tuliskan konfigurasi elektron menurut teori atom modern a. 11Na

b. 9F c. 29Cu d. 12Mg²⁺

e. 8O^2-

2. Diketahui suatu unsur memiliki notasi S₁₆³² a. tentukan konfigurasi elektronnya

b. nilai keempat bilangan kuantum (n, l, m, dan s ) elektron terakhirnya 3. Tentukan nomor atom unsur berikut, yang elektron terakhirnya

mempunyai niai n, l, m, dan s berutur-turut sebagai berikut:

a. 3, 0, 0, dan – ½ b. 4, 1, -1, dan + ½

b. Hukum Triade Dobereiner

Tahun 1829, seorang professor kimia di Jerman, Johan Wolfgang Dobereiner mengemukakan bahwa unsur-unsur dapat dikelompokkan ke dalam kelompok tiga unsur yang disebut Triade, dimana terdapat keteraturan setiap unsur yang sifatnya mirip. Massa atom (Ar) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata dari unsur pertama dan ketiga.

Contoh Triade:

Unsur Ar Rata-rata Ar unsur

di tengah

Kalsium 40

88,5 Stronsium

Barium 137

c. Hukum Oktaf Newlands

Tahun 1866, seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris, John A. R. Newlands, mengemukakan bahwa unsur-unsur yang disusun berdasarkan urutan kenaikan massa atomnya mempunyai sifat yang berulang tiap unsur ke delapan. Ini dikenal dengan nama hukum oktaf. Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataannya masih ditemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur, dan penggolongan ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar.

d. Tabel Periodik Mendeleev

Tahun 1869, seorang ahli kimia berkebangsaan Rusia, Dmitri Ivanovich Mendeleev menyusun dan mengurutkan 65 unsur yang sudah dikenal pada waktu itu berdasarkan kenaikan massa atom dan sifat kimianya.

Sistem periodik Mendeleev terdiri atas golongan (disusun dalam satu kolom) dan periode (disusun dalam satu baris).

Keunggulan sistem periodik Mendeleev antara lain:

1) Sistem periodik Mendeleev menyediakan beberapa tempat kosong untuk unsur-unsur yang belum ditemukan. Sifat unsur-unsur tersebut dapat diramalkan berdasarkan kemiripan sifat unsur-unsur dalam golongan yang sama.

2) Sistem periodik Mendeleev meramalkan sifat-sifat unsur yang belum diketahui. Pada perkembangan selanjutnya, beberapa unsur yang ditemukan ternyata cocok dengan prediksi Mendeleev.

3) Sistem periodik Mendeleev menyediakan satu kolom yang kosong pada grup VIII. Kolom ini yang pada perkembangan selanjutnya berisi unsur- unsur gas mulia.

Kelemahan sistem periodik Mendeleev antara lain:

1) Panjang periode tidak sama, dan belum dapat dijelaskan penyebabnya.

2) Beberapa unsur tidak disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, contoh: Te (128) diletakkan sebelum I (127).

3) Selisih massa unsur yang berurutan tidak selalu 2, tetapi berkisar antara 1 dan 4 sehingga sukar meramalkan massa unsur yang belum diketahui secara tepat.

4) Valensi unsur yang lebih dari satu sulit diramalkan dari golongannya.

5) Anomali (penyimpangan) unsur hidrogen dari unsur yang lain tidak dijelaskan.

e. Tabel Periodik Modern

Unsur-unsur dalam tabel sistem periodik disusun berdasarkan kenaikan nomor atom. Dikenal pula dengan nama tabel periodik panjang, yang memuat terdiri atas 7 periode (yang dibedakan menjadi periode pendek dan periode panjang), dan 8 golongan (yang dibedakan menjadi golongan A/golongan utama dan golongan B/golongan transisi).

Golongan unsur disusun berdasarkan jumlah elektron valensi (elektron pada kulit terluar). Unsur dalam satu golongan mempunyai sifat yang cenderung sama dan ditempatkan dalam arah vertikal (kolom).

Golongan utama (golongan A):

Golongan Nama Golongan Unsur-unsur

IA Alkali H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

IIA Alkali Tanah Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

IIIA Boron B, Al, Ga, In, Tl

IVA Karbon C, Si, Ge, Sn, Pb

VA Nitrogen N, P, As, Sb, Bi

VIA Oksigen O, S, Se, Te, Po

VIIA Halogen F, Cl, Br, I, At

VIIIA Gas Mulia He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Golongan transisi (golongan B) terdiri dari golongan IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, dan IIB. Unsur ini disebut juga unsur peralihan, karena merupakan peralihan dari golongan II A ke golongan III A. Dua baris unsur yang ditempatkan di bagian bawah tabel periodik merupakan unsur transisi dalam. Pada golongan transisi dalam, ada dua deret: deret Lantanida atau lantanoida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan lantanium atau 57La), dan deret Aktinida atau aktinoida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan aktinium atau 89Ac).

Periode unsur pada sistem periodik unsur modern disusun dalam arah horizontal (baris) untuk menunjukkan kelompok unsur yang memiliki jumlah kulit yang sama. Ada 7 periode dalam Sistem Periodik Unsur.

Golongan dan periode dapat ditentukan dengan cara menuliskan konfigurasi elektron. Pada konfigurasi elektron, jumlah elektron valensi menunjukkan nomor golongan, sedangkan jumlah kulit yang sudah terisi elektron menunjukkan periode.

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p Periode 1 2 3 4 5 6 7

Golongan utama : golongan IA, IIA (blok s)

golongan IIIA – VIIIA (blok p) Golongan transisi : golongan IIIB – IIB (blok d) Golongan transisi dalam : golongan Lantanida 4f¹ 6s² – 4f¹⁴ 6s² (blok f)

golongan Aktinida 5f¹ 7s² – 5f¹⁴ 7s² (blok f)

Golongan utama (golongan A) Golongan transisi (golongan B) Elektron valensi golongan

n s¹ IA

n s² IIA

n s² n p¹ IIIA n s² n p² IVA n s² n p³ VA n s² n p⁴ VIA n s² n p⁵ VIIA n s² n p⁶ VIIIA

Elektron valensi golongan n s² (n-1) d¹ IIIB n s² (n-1) d² IVB n s² (n-1) d³ VB n s¹ (n-1) d⁵ VIB n s² (n-1) d⁵ VIIB n s² (n-1) d^{6, 7, 8} VIIIB n s¹ (n-1) d¹⁰ IB n s² (n-1) d¹⁰ IIB

Silakan dicoba!

Beberapa unsur dan konfigurasi elektronnya adalah sebagai berikut:

Unsur Konfigurasi Elektron Q 1s² 2s²

W 1s² 2s² 2p³ X 1s² 2s² 2p⁶ Y 1s² 2s² 2p⁶ 3s²

Z 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³

1. Tentukan letak (golongan dan periode) unsur-unsur tersebut

2. Tentukan di antara unsur-unsur tersebut yang tergolong logam alkali tanah

3. Tentukan unsur-unsur yang terletak dalam satu golongan 4. Tentukan unsur-unsur yang terletak dalam satu periode

5. Tentukan golongan unsur yang termasuk dalam blok s, blok p, blok d, dan blok f

SIFAT-SIFAT PERIODIK UNSUR

1. Jari-jari atom

Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit terluar.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah, jari-jari atom makin besar sebab jumlah kulit yang dimiliki atom semakin banyak, sehingga kulit terluar makin jauh dari inti atom.

Dalam satu periode, dari kiri ke kanan letak unsur, jari-jari atom makin kecil.

Hal ini disebabkan semakin ke kanan, proton dan elektron yang dimiliki makin banyak, sehingga tarik-menarik inti dengan elektron makin kuat. Akibatnya, elektron-elektron terluar tertarik lebih dekat ke arah inti.

2. Energi Ionisasi

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron terluar suatu atom.

X + EI X⁺ + e

Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, energi ionisasi semakin kecil karena elektron terluar makin jauh dari inti (gaya tarik inti makin lemah), sehingga elektron terluar makin mudah dilepaskan.

Dalam satu periode dari kiri ke kanan, gaya tarik inti makin kuat, sehingga energi ionisasi umumnya makin besar. Ada beberapa pengecualian: golongan IIA, VA, dan VIIIA mempunyai energi ionisasi yang sangat besar, melebihi unsur di sebelah kanannya (golongan IIIA dan VIA). Hal ini terjadi karena unsur-unsur golongan IIA, VA, dan VIIIA mempunyai konfigurasi elektron yang relatif stabil, sehingga elektron sukar dilepaskan.

3. Kelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah kemampuan atau kecenderungan suatu atom untuk menangkap atau menarik elektron dari atom lain. Dalam satu golongan dari atas ke bawah, keelektronegatifan semakin kecil sebab gaya tarik inti makin lemah. Dalam satu periode dari kiri ke kanan, keelektronegatifan makin besar.

Unsur golongan VIIIA tidak mempunyai keelektronegatifan karena sudah memiliki 8 elektron di kulit terluarnya, sehingga keelektronegatifan terbesar berada pada golongan VIIA.

4. Afinitas elektron

Afinitas elektron adalah energi yang menyertai proses penambahan 1 elektron pada satu atom netral dalam wujud gas sehingga terbentuk ion bermuatan -1.

Y + e Y^- + AE

Dalam satu golongan dari atas ke bawah, afinitas elektron cenderung berkurang. Dalam satu periode dari kiri ke kanan, afinitas elektron cenderung bertambah. Afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan halogen, yang menandakan paling mudah menerima elektron.

Kecuali unsur alkali tanah dan gas mulia, semua unsur golongan utama mempunyai afinitas elektron bertanda negatif. Tanda negative menyatakan penyerapan elektron disertai pelepasan energi, sedangkan tanda positif menunjukkan bahwa penyerapan elektron disertai penyerapan energi.

Unsur yang mempunyai afinitas elektron bertanda negatif mempunyai daya tarik atau afinitas elektron yang lebih besar daripada unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif. Dengan kata lain, semakin negatif nilai afinitas elektron, semakin besar kecenderungannya menarik elektron membentuk ion negatif.

Unsur yang mempunyai afinitas elektron bertanda negatif berarti ion negatif yang dibentuknya lebih stabil daruoada atom netralnya. Contoh: afinitas elektron klorin (Cl) = –349 kJ/mol, artinya ion Cl^– lebih stabil daripada atom Cl.

Sebaliknya, unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif berarti ion negatif yang dibentuknya kurang stabil daripada atom netralnya. Contoh: afinitas elektron berilium (Be) = +240 kJ/mol, artinya ion Be^– kurang stabil dibandingkan atom Be.

5. Sifat logam dan nonlogam, serta kereaktifan

Unsur logam memperlihatkan sifat-sifat spesifik, yaitu: mengkilap, menghantarkan panas dan listrik, dapat ditempa serta direnggangkan. Sifat logam dikaitkan dengan energi ionisasi, dimana semakin besar energi ionisasi, elektron semakin sukar dilepaskan, sehingga sifat logam berkurang. Sebaliknya, sifat nonlogam dikaitkan dengan keelektronegatifan, yakni kecenderungan menarik elektron, dimana semakin besar keelektronegatifan, maka semakin mudah menangkap elektron, sehingga sifat non logam makin bertambah.

Dalam satu golongan dari atas ke bawah, sifat logam bertambah, non logam berkurang. Dalam satu periode dari kiri ke kanan, sifat logam berkurang, sifat nonlogam bertambah. Namun kecenderungan ini tidak berlaku bagi unsur-unsur transisi.

Sifat logam juga berhubungan dengan kereaktifan suatu unsur. Reaktif artinya mudah bereaksi. Unsur-unsur logam pada sistem periodik, makin ke bawah, makin reaktif karena semakin mudah melepaskan elektron. Sebaliknya, unsur-unsur bukan logam pada sistem periodik, makin ke bawah makin kurang reaktif, karena semakin sukar menangkap elektron. Sehingga, unsur logam paling reaktif adalah golongan IA (logam alkali), dan unsur nonlogam yang paling reaktif adalah golongan VIIA (halogen).

6. Titik leleh dan titik didih

Dalam satu periode dari kiri ke kanan, titik cair dan titik didih naik hingga golongan IVA, kemudan turun drastis. Dalam satu golongan dari atas ke bawah, titik cair dan titik didih makin rendah pada golongan IA-IVA. Sedangkan untuk unsur-unsur golongan VA, VIIIA, titik cair dan titik didihnya makin tinggi.

Secara umum, kecenderungan sifat periodik unsur untuk golongan utama adalah sebagai berikut:

Beberapa Golongan Unsur dalam Sistem Periodik

Unsur segolongan memiliki sifat yang mirip, bukan identik. Unsur-unsur tersebut mungkin memiliki sifat yang sama, tetapi kadarnya berbeda. Setiap unsur memiliki sifat khas yang membedakan dari unsur lainnya. Berikut adalah beberapa sifat di antara unsur segolongan:

1. Gas Mulia (Golongan VIII A)

Unsur-unsur helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) dan radon (Rn) disebut gas mulia karena merupakan gas yang sangat stabil dan sangat sukar bereaksi dengan unsur lain (bersifat tidak reaktif). Di alam, unsur-unsur ini terdapat sebagai gas monoatomik (atom-atomnya berdiri sendiri). Hal ini disebabkan karena kulit terluarnya sudah terisi penuh.

Namun, seiring perkembangan ilmu pengetahuan, kripton, xenon dan radon ternyata dapat “dipaksa” bereaksi dengan beberapa unsur.

Gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat rendah. Titik didihnya hanya beberapa derajat di atas titik lelehnya.

2. Halogen (Golongan VII A)

Unsur-unsur golongan VII A merupakan unsur nonlogam yang bersifat sangat reaktif. Halogen dengan logam membentuk senyawa garam, contohnya NaF, NaCl, NaBr, dan NaI. Karena itulah, unsur golongan VII A ini disebut halogen, yang artinya pembentuk garam. Kereaktifan unsur golongan berkurang dari F ke I. Semua unsur halogen berupa molekul diatomik (F2, Cl2, Br2, I2), berwarna, dan bersifat racun.

3. Logam Alkali (Golongan I A)

Unsur-unsur golongan I A (kecuali hidrogen) disebut logam alkali karena unsur-unsur tersebut membentuk basa yang larut dalam air. Semua logam alkali tergolong logam yang lunak, dapat diiris dengan pusau, dan ringan.

Logam alkali memiliki satu elektron valensi yang mudah lepas, sehingga merupakan kelompok logam yang palong aktif, dapat terbakar di udara, dan bereaksi hebat dengan air. Kereaktifan logam alkali bertambah dari litium (Li) ke fransium (Fr).