KATA PENGANTAR -...
Transcript of KATA PENGANTAR -...
ii
KATA PENGANTAR
Buku ini merupakan hasil terjemahan dari buku teks dengan judul “General Chemistry:
Principles and Modern Application” edisi kelima yang ditulis oleh Ralph H. Petrucci,
California State University, San Bernardino, dan diterbitkan oleh Macmillan Publishing
Company New York tahun 1989. Tidak seluruh buku teks diterjemahkan, hanya bagian-
bagian yang diperlukan saja sesuai dengan kebutuhan materi pembelajaran mata kuliah Kimia
Dasar di beberapa program studi di Institut Teknologi Nasional Bandung, yang merujuk pada
kurikulum di program studi yang menggunakannya.
Buku ini ditujukan bagi mahasiswa yang ingin mempelajari dasar-dasar ilmu kimia, terutama
dasar-dasar teori dan prinsip yang digunakan dalam perhitungan-perhitungan kimia dasar.
Materi disusun secara runut sedemikian rupa untuk memudahkan dalam mempelajarinya,
dimulai dari konsep dasar yaitu konsep mol. Dalam buku ini juga disajikan contoh-contoh
perhitungan sebagai penerapan dari teori, untuk lebih membantu memahami suatu teori.
Selain membantu untuk mengidentifikasi dan menerapkan prinsip, buku ini juga diharapkan
dapat mempertajam kemampuan mahasiswa dalam menyelesaikan masalah (problem solving)
dan berfikir kritis. Dalam buku ini juga disajikan beberapa contoh aplikasi kimia dalam
kehidupan sehari-hari. Untuk dapat memahami materi dalam buku ini diperlukan
pengetahuan awal tentang aritmatika yaitu ilmu hitung dasar dalam matematika seperti
penjumlahan, pengurangan, pembagian, perkalian, pecahan, dan lain sebagainya. Selain itu
diperlukan juga logika berfikir yang baik.
Akhir kata saya ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penyusunan buku hasil terjemahan ini.
Rini Budiwati
Institut Teknologi Nasional (Itenas)
Bandung, Agustus 2019
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar i
Daftar Isi ii
1 Materi 1
1-1 Sifat-sifat Materi 2
1-2 Klasifikasi Materi 4
1-3 Pemisahan Campuran dan Penguraian Senyawa 7
1-4 Sistem Metrik dalam Pengukuran 8
1-5 Angka Berarti 10
1-6 Metoda Faktor Konversi (Analisis Dimensional) 12
1-7 Densitas 16
1-8 Temperatur
17
2 Atom 20
2-1 Teori Atom 21
2-2 Elektron 22
2-3 Inti Atom 24
2-4 Unsur-unsur Kimia 26
2-5 Berat Atom 29
2-6 Tetapan Avogadro dan Konsep Mol 30
2-7 Perhitungan Tentang Konsep Mol
31
3 Senyawa Kimia 33
3-1 Berat Molekul 34
3-2 Komposisi Senyawa Kimia 35
3-3 Rumus Empiris 39
3-4 Rumus Molekul 43
3-5 Penamaan Senyawa Kimia 43
3-6 Penamaan Sistematis Senyawa Anorganik
48
4 Reaksi Kimia 55
iv
4-1 Reaksi Kimia dan Persamaan Reaksi 56
4-2 Arti Kuantitatif dari Persamaan Reaksi 62
4-3 Pengantar ke Larutan 67
4-4 Menentukan Reagen Pembatas 71
4-5 Reaksi Bersamaan dan Berurutan
74
5 Reaksi Kimia Dalam Larutan 78
5-1 Larutan Air 79
5-2 Reaksi Pengendapan 82
5-3 Reaksi Asam Basa 86
5-4 Reaksi Reduksi Oksidasi (Redoks) 91
5-5 Menyetimbangkan Persamaan Reaksi Redoks 93
5-6 Oksidator dan Reduktor 107
5-7 Stoikiometri dalam Reaksi Redoks
108
6 Gas 110
6-1 Sifat-sifat Gas 111
6-2 Konsep Tekanan 111
6-3 Hukum-hukum Gas Sederhana 116
6-4 Persamaan Gas Ideal 121
6-5 Penentuan Berat Molekul 124
6-6
6-7
Densitas Gas
Gas Dalam Reaksi Kimia
125
126
7 Elektron Dalam Atom 128
7-1 Listrik dan Maknet 129
7-2 Radiasi Elektromaknetik 130
7-3 Teori Kuantum 134
7-4 Teori Atom Bohr 136
7-5 Bilangan Kuantum dan Orbital Elektron 137
7-6 Spin Elektron – Bilangan Kuantum Keempat 140
7-7 Atom dengan Multielektron 141
7-8 Konfigurasi Elektron 144
v
7-9 Konfigurasi Elektron dari Unsur-unsur
146
8 Tabel Berkala 153
8-1 Klasifikasi Unsur – Hukum Berkala dan Tabel Berkala 154
8-2 Tabel Berkala Moderen – Bentuk Panjang 156
8-3 Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala 159
8-4 Logam dan Nonlogam 164
8-5 Jari-jari Atom 167
8-6 Energi Ionisasi 172
8-7 Afinitas Elektron 176
8-8 Sifat Maknet
178
9 Ikatan Kimia 180
9-1 Teori Lewis 181
9-2 Ikatan Ionik 184
9-3 Ikatan Kovalen 186
9-4 Panjang Ikatan dan Energi Ikatan Kovalen
192
10 Larutan 199
10-1 Tipe Larutan 200
10-2 Konsentrasi Larutan 201
10-3 Sifat Koligatif Larutan 211
10-4 Larutan Koloid
218
11 Kesetimbangan Kimia 222
11-1 Kesetimbangan Dinamis 223
11-2 Tetapan Kesetimbangan 224
11-3 Hubungan Penting dalam Tetapan Kesetimbangan 228
11-4 Besaran Berarti dari Tetapan Kesetimbangan 233
11-5 Hasil Pembagian (Q): Meramalkan Arah Reaksi 235
11-6 Prinsip Le Châtelier 238
11-7 Perhitungan dalam Kesetimbangan
244
12 Asam dan Basa 252
vi
12-1 Asam dan Basa 253
12-2 Teori Brønsted – Lowry 255
12-3 Self-ionisasi Air 257
12-4 Asam Kuat dan Basa Kuat 258
12-5 pH dan pOH 263
12-6 Asam Lemah dan Basa Lemah 266
12-7 Asam Poliprotik 274
12-8 Ion sebagai Asam dan Basa
279
13 Larutan Buffer (Penyangga) 283
13-1 EfekIon Senama 284
13-2 Larutan Buffer (Penyangga) 288
13-3 Indikator Asam – Basa 297
13-4 Reaksi Netralisasi dan Kurva Titrasi 299
13-5 Berat Ekivalen dan Normalitas
307
14 Hasil Kali Kelarutan 310
14-1 Tetapan Hasil Kali Kelarutan, Ksp 311
14-2 Hubungan Kelarutan dengan Ksp 313
14-3 Keterbatasan Konsep Ksp 318
14-4 Reaksi Pengendapan 320
14=5 Reaksi Pengendapan dalam Analisis Kuantitatif 324
14-6 pH dan Kelarutan
327
15 Elektrokimia 333
15-1 Potensial Elektroda 335
15-2 Potensial Elektroda Standar 341
15-3 Kerja Listrik, ΔGº, dan Perubahan Spontan 347
15-4 Eºsel sebagai Fungsi Konsentrasi 352
15-5 Baterei: Menghasilkan Listrik melalui Reaksi Kimia 355
15-6 Korosi: Sel Volta yang Tidak Diinginkan 360
15-7 Elektrolisis: Perubahan Kimia yang Tidak Spontan
363
16 Soal Latihan 366
vii
16-1 Materi 367
16-2 Atom 368
16-3 Senyawa Kimia 368
16-4 Reaksi Kimia 369
16-5 Reaksi Kimia dalam Larutan 371
16-6 Gas 373
16-7 Elektron dalam Atom 375
16-8 Tabel Berkala 375
16-9 Ikatan Kimia 377
16-10 Larutan 378
16-11 Kesetimbangan Kimia 380
16-12 Asam dan Basa 381
16-13 Larutan Buffer 381
16-14 Hasil Kali Kelarutan 382
16-15 Elektrokimia 383
Daftar Tabel
vii
Tabel 2-1 Sifat-sifat dari Partikel Dasar 26
Tabel 3-1 Beberapa Ion Sederhana 49Tabel 3-2 Penamaan Unsur dengan Dua Bilangan Oksidasi51 51Tabel 3-3 Nama Senyawa Kovalen Biner 53
Tabel 5-1 Sifat-sifat Elektrolitik dari Larutan Air 80Tabel 5-2 Beberapa Contoh Penerapan dari Reaksi Pengendapan 82Tabel 5-3 Beberapa Aturan Umum untuk Senyawa Ionik 83
Tabel 7-1 Kulit Elektronik, Orbital, dan Bilangan Kuantum 140
Tabel 8-1 Tabel Berkala Mendeleev Tahun 1871 155Tabel 8-2 Konfigurasi Elektron dari Unsur-unsur Beberapa Golongan 160Tabel 8-3 Energi ionisasi dari Unsur-unsur Logam Alkali (Golongan 1A) 173Tabel 8-4 Energi ionisasi dari Unsur-unsur Perioda Ketiga (dalam kJ/mol) 174
Tabel 9-1 Konfigurasi Elektron dari Beberapa Ion Logam 184Tabel 9-2 Beberapa Contoh Energi Ikatan dan Panjang Ikatan 192
Tabel 10-1 Beberapa larutan yang umum 201
Tabel 11-1 Tiga Pendekatan ke Kesetimbangan pada 10 L dan 500 K 225
viii
Tabel 11-2 Beberapa Reaksi Kesetimbangan 233
Tabel 12-1 Asam Kuat dan Basa Kuat 260Tabel 12-2 Tetapan Ionisasi Beberapa Asam Lemah dan Basa Lemah
dalam Air pada 25ºC267
Tabel 12-3 Tetapan Ionisasi Beberapa Asam Poliprotik 275Tabel 12-4 Tetapan Ionisasi Asam dan Basa untuk Beberapa Ion pada 25C 279
Tabel 14-1 Tetapan Hasil Kali Kelarutan pada 25°C 312
Tabel 15-1 Beberapa Potensial Elektroda Standar 345
Daftar Gambar viii
Gambar 1-1 Sifat Fisik Zat 3Gambar 1-2 Bagan Klasifikasi Materi 4Ganbar 1-3 Pemisahan campuran heterogen dengan cara penyaringan 8
Gambar 1-4 Pemisahan campuran homogen dengan destilasi sederhana 8Gambar 1-5 Perbandingan Skala Temperatur 18
Gambar 2-1 Penyebaran partikel alfa oleh lembaran tipis logam yang
dikemukakan Rutherford24
Gambar 2-2 Inti atom yang digambarkan melalui atom helium 25
Gambar 3-1 Logam dan Nonlogam 45
Gambar 5-1 Teknik Titrasi 90
Gambar 6-1 Konsep Tekanan Cairan 113Gambar 6-2 Pengukuran tekanan atmosfer dengan barometer air raksa 114Gambar 6-3 Pengukuran tekanan gas dengan manometer yang terbuka
ujungnya 115
Gambar 6-4 Hukum Boyle – Hubungan antara volume dan tekanan gas 117Gambar 6-5 Aplikasi Hukum Boyle 118Gambar 6-6 Volume gas sebagai fungsi temperatur (Celsius) 119
Gambar 7-1 Maknet dan Medan Maknetnya 130Gambar 7-2 Pergerakan gelombang sederhana – penjalaran gelombang pada
seutas tali 131
Gambar 7-3 Gelombang Elektromaknetik 132Gambar 7-4 Spektrum Elektromaknetik 133Gambar 7-5 Analogi antara Mekanika Kuantum dan Mekanika Klasik 135Gambar 7-6 Model Atom Yang Tidak Memuaskan 136Gambar 7-7 Model Bohr untuk Atom Hidrogen 137Gambar 7-8 Visualisasi Perputaran Elektron 141Gambar 7-9 Efek Menghalangi 142
Gambar 7-10 Diagram energi orbital untuk tiga kulit elektronik pertama 143Gambar 7-11 Urutan Pengisian Sub-kulit Elektronik 144Gambar 7-12 Konfigurasi Elektron – Ringkasan 152
Gambar 8-1 Satu penjelasan dari hukum berkala – volume atom sebagai 155
ix
fungsi nomer atomGambar 8-2 Golongan dalam Tabel Berkala 157Gambar 8-3 Perioda-perioda Dalam Tabel Berkala 158Gambar 8-4 Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala 161Gambar 8-5 Logam, Nonlogam, Metaloid, dan Gas Mulia 164Gambar 8-6 Perbandingan Jari-jari Kovalen, Ionik, dan Logam. 168Gambar 8-7 Perbandingan Ukuran Atom dan Ion 170Gambar 8-8 Perbandingan Jari-jari Kovalen dan Anion 171Gambar 8-9 Beberapa Jari-jari Ionik Dalam Pikometer (pm). 171
Gambar 8-10 Energi Ionisasi Pertama Sebagai Fungsi Dari Nomer Atom 174Gambar 8-11 Beberapa Afinitas Elektron 177
Gambar 9-1 Simbol Lewis untuk Unsur-unsur Perioda Kedua 183Gambar 9-2 Pembentukan Kristal Ionik 185Gambar 9-3 Beberapa Contoh Ikatan Kovalen 187Gambar 9-4 Perbandingan Beberapa Energi Ikatan 194Gambar 9-5 Pemutusan dan Pembentukan Ikatan dalam Reaksi Kimia 195Gambar 9-6 Pembentukan ion amonium, NH4
+ 198
Gambar 10-1 Penurunan Tekanan Uap oleh Zat Terlarut yang tidak mudah menguap
213
Gambar 10-2 Peristiwa Osmosis 215Gambar 10-3 Desalinasi Air Laut dengan Osmosis Terbalik 217Gambar 10-4 Permukaan Partikel SiO2 dalam Koloid Sil 219Gambar 10-5 Koagulasi dari Koloid Besi Oksida 220
Gambar 11-1 Meramalkan arah perubahan dalam reaksi kebalikan. Lima kemungkinan untuk hubungan antara keadaan awal dengan keadaan setimbang
237
Gambar 11-2 Perubahan Keadaan Kesetimbangan dengan Meningkatkan Jumlah Salah Satu Reagen
239
Gambar 11-3 Efek Perubahan Tekanan pada Keadaan Setimbang untuk Reaksi: 2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g)
241
Gambar 12-1 Skala pH dan Harga pH dari Beberapa Senyawa 265Gambar 12-2 Ion Sebagai Asam dan Basa 280
Gambar 13-1 Efek Penambahan Sejumlah Kecil Asam dan Basa pada pH Air 288Gambar 13-2 pH dan Perubahan Warna untuk Beberapa Indikator Asam-Basa 298Gambar 13-3 Kurva Titrasi Asam Kuat oleh Basa Kuat 302Gambar 13-4 Membuat Kurva Titrasi untuk Asam Lemah oleh Basa Kuat 307
Gambar 14-1 Kriteria Untuk Pengendapan dari Larutan 321Gambar 14-2 Bagan Analisis Gravimetri untuk Kalsium 325Gambar 14-3 Pengendapan Bertahap 325
Gambar 15-1 Perbedaan Perilaku Tembaga terhadap Ag+(aq) dan Zn2+
(aq) 336Gambar 15-2 Setengah Sel Elektrokimia 336Gambar 15-3 Pengukuran Gaya Elektromotif dari Sel Elektrokimia 338Gambar 15-4 Reaksi yang terjadi dalam Sel Elektrokimia 339
x
Gambar 15-5 Reaksi yang terjadi dalam Sel Elektrokimia 342Gambar 15-6 Sel Leclanché (sel kering) 356Gambar 15-7 Sel Pb – Asam (sel penyimpan) 357Gambar 15-8 Sel Kancing Ag – Zn (miniatur) 358Gambar 15-9 Skema (yang menggambarkan sel bahan bakar hidrogen-
oksigen) 360
Gambar 15-10 Korosi dan Metoda Pencegahan Korosi 361Gambar 15-11 Perlindungan Besi Terhadap Korosi Elektrolitik 362Gambar 15-12 Reaksi Cu(p) + Zn2+
(aq) Cu2+(aq) + Zn(p) 364