A Look Depan Kita mulai dengan pengenalan singkat untuk mempelajari kimia dan menjelaskanperannya dalam masyarakat modern kita . ( 1.1 dan 1.2 ) Selanjutnya, kita menjadi akrab dengan metode c scientifi , yang merupakan sistematispendekatan untuk penelitian dalam semua scientifi c disiplin . ( 1.3 ) Kami defi ne materi dan perhatikan bahwa bahan murni dapat menjadi elemenatau senyawa . Kami membedakan antara campuran homogen dan heterogencampuran . Kami juga belajar bahwa , pada prinsipnya , semua materi bisa eksis dalamsalah satu dari tiga negara : padat, cair , dan gas . ( 1.4 dan 1.5 ) Untuk menandai substansi , kita perlu mengetahui sifat fisik , yangdapat diamati tanpa mengubah identitas dan sifat kimia , yangdapat ditunjukkan hanya dengan perubahan kimia . ( 1.6 ) Menjadi ilmu eksperimental , kimia melibatkan pengukuran . kita belajarunit SI dasar dan menggunakan satuan SI yang diturunkan untuk jumlah seperti volume dankepadatan . Kami juga menjadi akrab dengan skala tiga suhu : Celsius ,Fahrenheit , dan Kelvin . ( 1.7 ) Perhitungan Kimia sering melibatkan jumlah yang sangat besar atau sangat kecil dancara mudah untuk berurusan dengan angka-angka ini adalah notasi c scientifi . diperhitungan atau pengukuran , setiap kuantitas harus menunjukkan jumlah yang tepatdari signifi kan fi angka yang pasti , yang merupakan angka yang bermakna . ( 1.8 ) Akhirnya , kita belajar bahwa analisis dimensi berguna dalam perhitungan kimia .Dengan mengusung unit melalui seluruh urutan perhitungan , semuaunit akan membatalkan kecuali satu yang diinginkan . ( 1.9 )Kimia adalah aktif, berkembang ilmu yang memiliki kepentingan penting untuk kamidunia , baik di bidang alam dan wilayah masyarakat . Akarnyakuno , tapi seperti yang kita akan lihat , kimia adalah setiap sedikit ilmu pengetahuan modern .Kami akan mulai pelajaran kita kimia pada tingkat makroskopik , di mana kitadapat melihat dan mengukur bahan yang dunia kita dibuat . Dalam bab ini ,kita akan membahas metode c scientifi , yang menyediakan kerangka kerja untuk penelitiantidak hanya dalam kimia tetapi dalam semua ilmu-ilmu lain juga. Selanjutnya kita akan menemukanbagaimana para ilmuwan defi ne dan ciri materi. Kemudian kita akan menghabiskan beberapa waktubelajar bagaimana menangani hasil numerik pengukuran kimia dan memecahkanmasalah numerik . Dalam Bab 2 , kita akan mulai menjelajahi dunia mikroskopisatom dan molekul .1.1 Kimia : Sebuah Ilmu untukAbad Twenty-First1.2 Studi Kimia1.3 scientifi Metode c1,4 klasifi kation Cetakan1.5 Tiga Serikat Materi1.6 Fisik dan KimiaSifat Materi1.7 Pengukuran1.8 Nomor Penanganan1.9 Analisis Dimensi dalammemecahkan MasalahBab Outlinemahasiswa interaktifkegiatanMedia playerBab RingkasanARISMasalah Praktek ContohAkhir Masalah BabTutor QuantumAkhir Masalah Bab4 Kimia : Studi Perubahan1.1 Kimia : Sebuah Ilmu untuk Twenty-First CenturyKimia adalah studi tentang materi dan perubahan itu mengalami . Kimia seringdisebut ilmu pusat, karena pengetahuan dasar kimia sangat penting untukmahasiswa biologi , fisika, geologi , ekologi , dan mata pelajaran lainnya . Memang , itu adalahpusat cara hidup kita , tanpa itu , kita akan hidup lebih pendek tinggal di apa yang kitaakan mempertimbangkan kondisi primitif , tanpa mobil, listrik , komputer , CD ,dan banyak kenyamanan sehari-hari lainnya .Meskipun kimia adalah ilmu kuno , yayasan modern diletakkan diabad kesembilan belas , ketika kemajuan intelektual dan teknologi memungkinkan para ilmuwan untukmemecah zat menjadi komponen-komponen yang lebih kecil dan akibatnya untuk menjelaskanbanyak karakteristik fisik dan kimianya . Pesatnya perkembangan semakinteknologi canggih sepanjang abad kedua puluh telah memberi kita bahkanlebih berarti untuk mempelajari hal-hal yang tidak bisa dilihat dengan mata telanjang . menggunakan komputerdan mikroskop khusus, misalnya , ahli kimia dapat menganalisis struktur atomdan molekul - unit mendasar yang studi kimia didasarkan - dandesain zat baru dengan sifat spesifik c , seperti obat-obatan dan lingkunganproduk konsumen yang ramah .Ketika kita memasuki abad ke dua puluh fi rst , itu adalah fi tting untuk menanyakan apa bagian ilmu pusatakan ada di abad ini . Hampir pasti , kimia akan terus memainkanperan penting di semua bidang ilmu pengetahuan dan teknologi . Sebelum terjun ke dalam studimateri dan transformasinya , mari kita perhatikan beberapa perbatasan yang ahli kimia yangSaat menjelajahi ( Gambar 1.1 ) . Apapun alasan Anda untuk mengambil kimia umum ,pengetahuan yang baik dari subjek yang lebih baik akan memungkinkan Anda untuk menghargai dampaknya terhadapmasyarakat dan pada Anda sebagai individu .Kesehatan dan KedokteranTiga kemajuan besar dalam abad terakhir telah memungkinkan kita untuk mencegah dan mengobati penyakit .Mereka tindakan kesehatan masyarakat membangun sistem sanitasi untuk melindungi sejumlah besarorang dari penyakit menular , operasi dengan anestesi , memungkinkan dokteruntuk menyembuhkan kondisi yang berpotensi fatal, seperti menyelam di Amed lampiran infl , dan pengenalanvaksin dan antibiotik yang membuatnya mungkin untuk mencegah penyebaran penyakit oleh mikroba .Terapi gen menjanjikan untuk menjadi revolusi keempat dalam kedokteran . ( Gen adalah dasarunit warisan . ) Beberapa ribu kondisi yang dikenal , termasuk kistik fi brosis danhemofilia , yang dibawa oleh kerusakan bawaan untuk sebuah gen tunggal . Banyak penyakit lain , sepertikanker, penyakit jantung, AIDS , dan arthritis , hasilnya ke tingkat penurunan nilaisatu atau lebih gen yang terlibat dalam pertahanan tubuh . Dalam terapi gen , yang dipilih sehatgen dikirim ke sel pasien untuk menyembuhkan atau meringankan gangguan tersebut . Untuk melaksanakan sepertiprosedur , seorang dokter harus memiliki pengetahuan tentang sifat-sifat kimia darikomponen molekul yang terlibat . Decoding genom manusia , yang terdirisemua materi genetik dalam tubuh manusia dan memainkan peran penting dalamterapi gen , sebagian besar bergantung pada teknik kimia.Kimiawan di industri farmasi meneliti obat kuat dengan beberapaatau tidak ada efek samping untuk mengobati kanker , AIDS , dan penyakit lain serta obat untukmeningkatkan jumlah transplantasi organ sukses . Pada skala yang lebih luas , meningkatkanpemahaman tentang mekanisme penuaan akan menyebabkan rentang hidup lebih lama dan sehatuntuk populasi dunia .Energi dan Lingkungan HidupEnergi adalah produk sampingan dari berbagai proses kimia, dan sebagai permintaan energiterus meningkat , baik di negara-negara berteknologi maju seperti AmerikaKarakter Cina untuk kimiaberarti "Studi tentang perubahan . "Amerika Serikat dan dalam mengembangkan orang seperti Cina , ahli kimia secara aktif berusaha untuk fi nd barusumber energi . Saat ini sumber utama energi bahan bakar fosil ( batu bara , minyak bumi ,dan gas alam ) . Estimasi cadangan bahan bakar ini akan berlangsung kami 50-100 laintahun , pada tingkat konsumsi sekarang , jadi ini sangat mendesak bahwa kita fi alternatif nd .Energi surya berjanji untuk menjadi sumber yang layak energi untuk masa depan . setiap tahunPermukaan bumi menerima sekitar 10 kali lebih banyak energi dari sinar matahari seperti yang terkandungdi seluruh cadangan dikenal batubara , minyak, gas alam , dan uranium digabungkan . tapibanyak energi ini " terbuang " karena refl ected kembali ke angkasa . Untuk masa lalu30 tahun , upaya penelitian intensif telah menunjukkan bahwa energi surya dapat dimanfaatkanefektif dalam dua cara . Salah satunya adalah konversi sinar matahari langsung ke listrik menggunakanperangkat yang disebut sel fotovoltaik . Yang lain adalah dengan menggunakan sinar matahari untuk mendapatkan hidrogendari air . Hidrogen kemudian dapat dimasukkan ke dalam sel bahan bakar untuk menghasilkan listrik .Meskipun pemahaman kita tentang proses c scientifi konversi energi matahari untuklistrik telah maju , teknologi belum ditingkatkan ke titik di mana kitadapat menghasilkan listrik dalam skala besar dengan biaya diterima secara ekonomis . Pada tahun 2050 ,Namun , telah meramalkan bahwa energi surya akan memasok lebih dari 50 persen dari kamikebutuhan daya .( a) ( b )( c ) ( d )Gambar 1.1 ( a) Output dari mesin sekuensing DNA otomatis . Setiap jalur menampilkanurutan (ditandai dengan warna yang berbeda ) diperoleh dengan sampel DNA terpisah. ( b ) Photovoltaicsel . ( c ) Sebuah wafer silikon sedang diproses . ( d) daun di sebelah kiri diambil dari tanaman tembakauyang tidak rekayasa genetika tetapi terkena tembakau tanduk cacing . Daun padabenar direkayasa secara genetis dan nyaris diserang oleh cacing . Teknik yang sama dapatditerapkan untuk melindungi daun dari jenis tanaman lain .1.1 Kimia : Sebuah Ilmu untuk Twenty-First Century 56 Kimia : Studi PerubahanSumber lain potensi energi fi ssion nuklir , tetapi karena lingkungankekhawatiran tentang limbah radioaktif dari proses ssion fi, masa depan nuklirindustri di Amerika Serikat tidak pasti . Kimiawan dapat membantu untuk menemukan cara-cara yang lebih baik untukmembuang limbah nuklir . Fusi nuklir , proses yang terjadi di matahari dan lainnyabintang , menghasilkan sejumlah besar energi tanpa menghasilkan radioaktif banyak berbahayabuang . Dalam 50 tahun , fusi nuklir kemungkinan akan menjadi sumber signifikan bisa energi .Produksi energi dan pemanfaatan energi terkait erat dengan kualitas kamilingkungan . Kerugian utama dari pembakaran bahan bakar fosil adalah bahwa mereka mengeluarkan karbondioksida , yang merupakan gas rumah kaca ( yaitu, mempromosikan pemanasan bumiatmosfer ) , bersama dengan sulfur dioksida dan nitrogen oksida , yang menghasilkan hujan asamdan asap . ( Memanfaatkan energi surya tidak memiliki efek yang berbahaya bagi lingkungan. )Dengan menggunakan bahan bakar berdayaguna mobil dan lebih efektif catalytic converter , kitaharus mampu untuk secara drastis mengurangi emisi auto berbahaya dan meningkatkan kualitas udaradi daerah dengan berat c lalu lintas . Selain itu, mobil listrik , didukung oleh tahan lama, tahan lamabaterai , dan mobil hybrid , didukung oleh baterai dan bensin , harus menjadilebih umum , dan penggunaannya akan membantu mengurangi polusi udara .Bahan dan TeknologiPenelitian kimia dan pengembangan pada abad kedua puluh telah memberikan kita dengan yang barubahan yang telah sangat meningkatkan kualitas hidup kita dan membantu untuk memajukanteknologi dengan cara yang tak terhitung jumlahnya . Beberapa contoh adalah polimer (termasuk karet dannilon ) , keramik ( seperti peralatan masak ) , kristal cair ( seperti yang ada di display elektronik ) ,perekat (digunakan untuk Post-It catatan Anda ) , dan coating ( misalnya , cat lateks ) .Apa yang di toko dalam waktu dekat ? Salah satu kemungkinan mungkin adalah suhu kamarsuperkonduktor . Listrik dilakukan oleh kabel tembaga , yang tidak konduktor sempurna .Akibatnya , sekitar 20 persen dari energi listrik yang hilang dalam bentuk panasantara pembangkit listrik dan rumah kita . Ini adalah limbah yang luar biasa . superkonduktoradalah bahan yang tidak memiliki hambatan listrik dan karena itu dapat menghantarkan listrik dengantanpa kehilangan energi . Meskipun fenomena superkonduktivitas pada suhu yang sangat rendah( lebih dari 400 derajat Fahrenheit di bawah titik beku air ) telah dikenalselama lebih dari 90 tahun , sebuah terobosan besar dalam pertengahan 1980-an menunjukkan bahwa adalah mungkinuntuk membuat bahan-bahan yang bertindak sebagai superkonduktor pada atau dekat suhu kamar . kimiawantelah membantu untuk merancang dan mensintesis bahan-bahan baru yang menunjukkan janji dalam pencarian ini .30 tahun ke depan akan melihat superkonduktor suhu tinggi yang diterapkan pada besarskala dalam pencitraan resonansi magnetik ( MRI ) , kereta api terangkat , dan fusi nuklir .Jika kita harus menyebutkan satu kemajuan teknologi yang telah membentuk kehidupan kita lebih darilain , itu akan menjadi komputer . "Mesin " yang menggerakkan komputer yang sedang berlangsungRevolusi adalah - mikroprosesor chip silikon kecil yang tak terhitung jumlahnya telah mengilhamipenemuan , seperti komputer laptop dan mesin faks . Kinerja mikroprosesordinilai oleh kecepatan yang melakukan operasi matematika ,seperti penambahan . Laju kemajuan adalah sedemikian rupa sehingga sejak diperkenalkan , mikroprosesortelah dua kali lipat dalam kecepatan setiap 18 bulan . Kualitas mikroprosesor apapuntergantung pada kemurnian dari chip silikon dan kemampuan untuk menambahkan jumlah yang diinginkanzat lain , dan ahli kimia memainkan peran penting dalam penelitian dan pengembanganchip silikon . Untuk masa depan , para ilmuwan telah mulai mengeksplorasi prospek"Komputasi molekuler, " yaitu, menggantikan silikon dengan molekul . Keuntungan adalahbahwa molekul tertentu dapat dibuat untuk merespon cahaya , bukan untuk elektron , sehinggabahwa kita akan memiliki komputer optik daripada komputer elektronik . dengan tepatrekayasa genetika , para ilmuwan dapat mensintesis molekul tersebut dengan menggunakan mikroorganismebukannya pabrik-pabrik besar . Komputer optik juga akan memiliki penyimpanan yang jauh lebih besarkapasitas dari komputer elektronik.Pangan dan PertanianBagaimana bisa peningkatan populasi yang pesat di dunia diberi makan ? Di negara-negara miskin , pertaniankegiatan menempati sekitar 80 persen dari angkatan kerja , dan setengah dari anggaran keluarga rata-ratadihabiskan untuk bahan makanan . Ini adalah menguras besar pada sumber daya suatu negara . faktoryang mempengaruhi produksi pertanian adalah kekayaan tanah , serangga dan penyakit yangmerusak tanaman , dan gulma yang bersaing untuk nutrisi . Selain irigasi, petani mengandalkanpupuk dan pestisida untuk meningkatkan hasil panen . Sejak tahun 1950-an , pengobatan untuk tanaman menderitadari infestasi hama kadang-kadang menjadi aplikasi sembarangan ampuhbahan kimia. Tindakan tersebut sering memiliki efek merugikan yang serius pada lingkungan.Bahkan penggunaan berlebihan pupuk berbahaya bagi tanah , air , dan udara .Untuk memenuhi kebutuhan pangan dari abad dua puluh -fi rst , pendekatan baru dan noveldalam pertanian harus dirancang . Telah menunjukkan bahwa , melalui bioteknologi ,adalah mungkin untuk tumbuh lebih besar dan tanaman yang lebih baik . Teknik ini dapat diterapkanuntuk banyak produk pertanian yang berbeda , tidak hanya untuk meningkatkan hasil, tetapi juga untuk lebih baikfrekuensi, yaitu, tanaman lebih setiap tahun . Sebagai contoh, diketahui bahwa tertentubakteri menghasilkan molekul protein yang beracun bagi ulat daun - makan . memasukkangen yang mengkode toksin ke tanaman memungkinkan tanaman untuk melindungi diri mereka sendirisehingga pestisida tidak diperlukan . Para peneliti juga menemukan cara untukmencegah serangga sial berkembang biak . Serangga berkomunikasi dengan satu sama lain denganmemancarkan dan bereaksi terhadap molekul khusus yang disebut feromon . Dengan mengidentifikasi dansintesis feromon digunakan dalam kawin , adalah mungkin untuk mengganggu normalsiklus reproduksi hama umum , misalnya , dengan menginduksi serangga untuk kawin terlalucepat atau menipu serangga betina kawin dengan laki-laki menjadi steril . Selain itu , ahli kimia dapatmenemukan cara-cara untuk meningkatkan produksi pupuk yang kurang berbahaya bagi lingkungandan zat yang selektif akan membunuh gulma .1.2 Studi KimiaDibandingkan dengan mata pelajaran lain , kimia umumnya diyakini lebih diffi kultus , padasetidaknya pada tingkat pengantar . Ada beberapa kation justifi untuk persepsi ini, untuk satuhal , kimia memiliki kosakata yang sangat khusus . Namun, bahkan jika ini adalah rst fi AndaTentu saja dalam kimia , Anda sudah memiliki lebih keakraban dengan subjek dari Anda mungkinsadari. Dalam percakapan sehari-hari kita mendengar kata-kata yang memiliki koneksi kimia,meskipun mereka tidak dapat digunakan dalam scientifi pengertian Cally benar. Contohnya adalah " elektronik, "" Lompatan kuantum , " "keseimbangan ", " katalis , " " reaksi berantai", dan " massa kritis . "Selain itu, jika Anda memasak , maka Anda adalah ahli kimia yang berpraktek ! Dari pengalaman yang diperoleh didapur , Anda tahu bahwa minyak dan air tidak bercampur dan bahwa air mendidih tersisa dikompor akan menguap . Anda menerapkan prinsip-prinsip kimia dan fisik bila Anda menggunakan bakingsoda untuk roti ragi , memilih pressure cooker untuk mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk mempersiapkansup , tambahkan pelunak daging untuk daging panggang , memeras jus lemon atas irisan pir untuk mencegahmereka dari balik cokelat atau lebih fi sh untuk meminimalkan bau , serta tambahkan cuka ke dalam airdi mana Anda akan merebus telur . Setiap hari kita mengamati perubahan tersebut tanpaberpikir tentang alam kimianya . Tujuan dari program ini adalah untuk membuat Anda berpikirseperti ahli kimia, untuk melihat dunia makroskopik hal yang bisa kita lihat , sentuh , danmengukur secara langsung - dan memvisualisasikan partikel dan peristiwa dunia mikroskopis yangkita tidak bisa mengalami tanpa teknologi modern dan imajinasi kita .Pada fi rst beberapa mahasiswa fi nd membingungkan bahwa instruktur kimia dan buku tekstampaknya terus bergeser bolak-balik antara makroskopik dan mikroskopikdunia . Hanya perlu diingat bahwa data untuk penyelidikan kimia yang paling sering datangdari pengamatan fenomena skala besar , tetapi penjelasan sering terletak pada1.2 Studi Kimia 78 Kimia : Studi Perubahantak terlihat dan sebagian membayangkan dunia mikroskopis atom dan molekul . di lainkata , kimiawan sering melihat satu hal ( dalam dunia makroskopik ) dan berpikir lain (dalamdunia mikroskopis ) . Melihat kuku berkarat pada Gambar 1.2 , misalnya, seorang ahli kimiamungkin berpikir tentang sifat dasar atom individu besi dan bagaimanaunit berinteraksi dengan atom lain dan molekul untuk menghasilkan perubahan yang diamati .1.3 scientifi Metode cSemua ilmu, termasuk ilmu-ilmu sosial , menggunakan variasi apa yang disebut scientifiMetode c , pendekatan sistematis untuk penelitian . Sebagai contoh, seorang psikolog yangingin tahu bagaimana suara mempengaruhi kemampuan orang untuk belajar kimia dan kimiawantertarik dalam mengukur panas yang dilepaskan ketika luka bakar gas hidrogen di udara akan mengikutikira-kira prosedur yang sama dalam melakukan penyelidikan mereka . The fi rst langkah adalah untuk berhati-hatidefi ne masalah . Langkah berikutnya termasuk percobaan melakukan , membuat hatipengamatan , dan merekam informasi , atau data , tentang sistem - bagian darialam semesta yang sedang diselidiki . ( Dalam contoh yang baru saja dibahas , sistem adalahsekelompok orang psikolog akan belajar dan campuran hidrogen dan udara . )Data yang diperoleh dalam studi penelitian mungkin baik kualitatif , yang terdiri daripengamatan umum tentang sistem, dan kuantitatif , yang terdiri dari angka yang diperoleholeh berbagai pengukuran sistem. Kimiawan umumnya menggunakan simbol-simbol standardan persamaan dalam pencatatan pengukuran dan pengamatan mereka . Bentuk representasitidak hanya simplifi es proses menyimpan catatan , tetapi juga menyediakan umumdasar untuk komunikasi dengan ahli kimia lainnya .Bila percobaan telah selesai dan data telah dicatat , yangLangkah berikutnya dalam metode scientifi c adalah interpretasi, yang berarti bahwa ilmuwan mencobauntuk menjelaskan fenomena yang diamati . Berdasarkan data yang terkumpul,peneliti merumuskan hipotesis , penjelasan tentatif untuk satu set pengamatan .Percobaan lanjutan yang dirancang untuk menguji validitas hipotesis dalam banyak caramungkin, dan proses dimulai lagi . Gambar 1.3 meringkaskan langkah-langkah utamaproses penelitian .88nFeFe2O3O2Gambar 1.2 Sebuah simplifi ed molekul pandangan karat ( Fe2O3 ) formasi dari besi ( Fe ) atom dan molekul oksigen ( O2 ) . Dalam kenyataannyaProses membutuhkan air , dan karat juga mengandung molekul air .Observasi Representasi InterpretasiGambar 1.3 Tiga tingkatmempelajari kimia dan merekahubungan . penawaran observasidengan peristiwa di makroskopikdunia , atom dan molekulmerupakan dunia mikroskopis .Representasi adalah scientifi csingkatan untuk menggambarkan sebuaheksperimen dalam simbol-simbol danpersamaan kimia. kimiawanmenggunakan pengetahuan mereka tentang atomdan molekul untuk menjelaskanmengamati fenomena .1.3 scientifi c Metode 9Setelah sejumlah besar data telah dikumpulkan , sering diinginkan untuk meringkasinformasi dalam cara yang ringkas, sebagai hukum . Dalam ilmu pengetahuan, hukum adalah lisan singkat ataupernyataan matematis tentang hubungan antara fenomena yang selalu samadi bawah kondisi yang sama . Misalnya, hukum kedua Sir Isaac Newton tentang gerak ,yang mungkin Anda ingat dari SMA IPA , mengatakan kekuatan yang sama dengan kali massapercepatan ( F = ma ) . Apa hukum ini berarti bahwa peningkatan massa atau dipercepatan suatu benda akan selalu meningkatkan kekuatannya secara proporsional , dan penurunanmassa atau percepatan akan selalu menurunkan gaya .Hipotesis yang bertahan banyak tes eksperimental validitas mereka dapat berkembang menjaditeori . Sebuah teori adalah prinsip pemersatu yang menjelaskan tubuh fakta dan / atau yanghukum yang didasarkan pada mereka . Teori juga , terus-menerus diuji . Jika teori adalahdibantah oleh eksperimen , maka harus dibuang atau modifi ed sehingga menjadikonsisten dengan pengamatan eksperimental . Membuktikan atau tidak membuktikan teori dapat mengambiltahun , bahkan berabad-abad , sebagian karena teknologi yang diperlukan mungkin tidak tersedia .Teori atom , yang akan kita pelajari dalam Bab 2 , adalah kasus di titik. Butuh waktu lebih dari2000 tahun untuk bekerja keluar ini prinsip dasar kimia yang diusulkan olehDemocritus , seorang filsuf Yunani kuno . Sebuah contoh yang lebih kontemporer adalah BigBang teori tentang asal-usul alam semesta dibahas di halaman 10 .Scientifi c kemajuan jarang , jika pernah , dibuat secara kaku , langkah-demi -langkah . kadang-kadanghukum mendahului teori , kadang-kadang itu adalah sebaliknya . dua ilmuwandapat mulai bekerja pada sebuah proyek dengan tujuan yang sama persis , tetapi akan berakhir mengambilpendekatan yang berbeda secara drastis . Para ilmuwan , setelah semua , manusia , dan merekacara berpikir dan bekerja sangat banyak infl uenced oleh latar belakang mereka , pelatihan ,dan kepribadian .Perkembangan ilmu pengetahuan telah teratur dan kadang-kadang bahkan tidak logis .Penemuan besar biasanya hasil dari kontribusi kumulatif dan pengalamanbanyak pekerja , meskipun kredit untuk merumuskan teori atau hukum adalahbiasanya diberikan kepada hanya satu individu . Ada , tentu saja, unsur keberuntunganterlibat dalam scientifi c penemuan , tetapi telah mengatakan bahwa " kesempatan nikmat disiapkanpikiran . " Dibutuhkan orang yang waspada dan terlatih untuk mengenali cance signifikandari penemuan kebetulan dan untuk mengambil keuntungan penuh dari itu . Lebih sering daripada tidak ,masyarakat hanya belajar spektakuler scientifi c terobosan . Untuk setiap keberhasilancerita , bagaimanapun, ada ratusan kasus di mana para ilmuwan telah menghabiskan bertahun-tahunbekerja pada proyek-proyek yang pada akhirnya menyebabkan jalan buntu , dan di mana positifprestasi datang hanya setelah bertahun salah berbelok dan pada kecepatan yang lambat sehingga merekapergi tak terdeteksi . Namun bahkan berakhir mati memberikan sesuatu untuk terustubuh pengetahuan berkembang tentang alam semesta fisik . Ini adalah cinta pencarianyang membuat banyak ilmuwan di laboratorium .Review KonsepManakah dari pernyataan berikut ini benar ?( a) Hipotesis selalu mengarah ke perumusan undang-undang .( b ) Metode scientifi c adalah urutan kaku langkah-langkah pemecahan masalah .( c ) UU Sebuah merangkum serangkaian pengamatan eksperimental, teori menyediakanpenjelasan untuk pengamatan .10C H E M I S T R Ydalam AksiDari mana kita berasal? Bagaimana alam semesta dimulai ?Manusia telah menanyakan pertanyaan-pertanyaan untuk selama kitatelah mampu berpikir . Pencarian untuk memberikan jawabancontoh metode scientifi c .Pada tahun 1940 fisikawan Rusia - Amerika, George Gamowhipotesis bahwa alam semesta kita meledak menjadi miliaran tahunlalu dalam sebuah ledakan raksasa , atau Big Bang . Pada saat-saat awal,alam semesta menempati volume yang kecil dan tidak bisa dibayangkan, panas.Ini terik fi reball radiasi dicampur dengan partikel mikroskopismateri secara bertahap didinginkan cukup bagi atom untuk membentuk . di bawahyang uence infl gravitasi , atom-atom ini mengelompok bersama-sama untuk membuatmiliaran galaksi , termasuk Bima Sakti kita.Ide Gamow adalah menarik dan sangat provokatif . memilikitelah diuji secara eksperimental dalam beberapa cara . Pertama , pengukuranmenunjukkan bahwa alam semesta berkembang , yaitu , galaksisemua bergerak menjauh dari satu sama lain pada kecepatan tinggi . fakta inikonsisten dengan alam semesta lahir peledak . dengan membayangkanekspansi berjalan mundur , seperti film secara terbalik , astronomtelah menyimpulkan bahwa alam semesta lahir sekitar13 miliar tahun yang lalu . Pengamatan kedua yang mendukungHipotesis Gamow adalah deteksi radiasi latar belakang kosmik .Selama miliaran tahun , alam semesta searingly panas memilikididinginkan sampai hanya 3 K ( atau 2270 C ) ! Pada suhu ini ,sebagian energi di wilayah microwave . Karena Big Bangakan terjadi secara serentak di seluruh volume kecildari pembentuk alam semesta , radiasi yang ditimbulkannya harustelah fi bunuh seluruh alam semesta . Dengan demikian , radiasi harussama dalam arah yang kita amati . Memang , microwaveSinyal dicatat oleh para astronom independen terhadap arah.Bagian ketiga bukti yang mendukung hipotesis ini Gamowadalah penemuan helium primordial . Para ilmuwan percaya bahwa heliumdan hidrogen ( elemen paling ringan ) adalah elemen rst fiterbentuk pada tahap awal evolusi kosmik . (The elemen yang lebih berat ,seperti karbon , nitrogen , dan oksigen , yang diperkirakan memilikiberasal kemudian melalui reaksi nuklir yang melibatkan hidrogen dan heliumdi pusat bintang . ) Jika demikian , gas hidrogen dan difushelium akan menyebar melalui alam semesta awal sebelumbanyak galaksi terbentuk . Pada tahun 1995 , astronom menganalisisPrimordial Helium dan Teori Big Bangsinar ultraviolet dari quasar jauh ( sumber cahaya yang kuat dansinyal radio yang dianggap sebuah galaksi meledak di tepialam semesta ) dan menemukan bahwa beberapa cahaya diserap olehatom helium dalam perjalanan ke Bumi . Karena Quasar tertentulebih dari 10 miliar tahun cahaya ( satu tahun cahaya adalah jaraktempuh cahaya dalam setahun ) , Bumi mencapai cahaya mengungkapkanperistiwa yang terjadi 10 miliar tahun lalu . Mengapa tidak lebihberlimpah hidrogen terdeteksi ? Sebuah atom hidrogen hanya memiliki satuelektron , yang dilucuti oleh cahaya dari quasar dalam prosesdikenal sebagai ionisasi . Atom hidrogen terionisasi tidak bisa menyerapcahaya quasar . Sebuah atom helium , di sisi lain , memiliki duaelektron . Radiasi dapat menghapus sebuah atom helium dari satu elektron , tetapitidak selalu baik . Tunggal atom helium terionisasi masih dapat menyerapcahaya dan karena itu terdeteksi .Pendukung penjelasan Gamow yang bersukacita di deteksihelium di pelosok alam semesta . dalam pengakuansemua bukti pendukung , para ilmuwan sekarang mengacu Gamow inihipotesis sebagai teori Big Bang .Sebuah foto warna galaksi yang jauh , termasuk posisi quasar .1,4 klasifi kation CetakanKami defi ned kimia di awal bab ini sebagai studi tentang materi danperubahan itu mengalami . Materi adalah sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa . masalahtermasuk hal yang dapat kita lihat dan sentuh ( seperti air , tanah , dan pohon ) , sertahal yang kita tidak bisa ( seperti udara ) . Dengan demikian , segala sesuatu di alam semesta memiliki " kimia"koneksi .Kimiawan membedakan antara beberapa subkategori materi berdasarkan komposisidan properti . Kation klasifi materi meliputi zat , campuran ,elemen , dan senyawa , serta atom dan molekul , yang kami akan mempertimbangkandalam Bab 2 .Bahan dan CampuranSubstansi adalah suatu bentuk materi yang memiliki nite ( konstan) komposisi defi dan berbedaproperti . Contohnya adalah air, amonia , gula meja ( sukrosa ) , emas , dan oksigen .Zat berbeda satu sama lain dalam komposisi dan dapat diidentifi kasi oleh merekapenampilan, bau, rasa , dan properti lainnya .Campuran adalah kombinasi dari dua atau lebih zat di mana zatmempertahankan identitas mereka yang berbeda . Beberapa contoh akrab udara, minuman ringan , susu , dansemen . Campuran tidak memiliki komposisi konstan. Oleh karena itu , sampel udara yang dikumpulkandi kota yang berbeda mungkin akan berbeda dalam komposisi karena perbedaandi ketinggian , polusi , dan sebagainya.Campuran yang baik homogen atau heterogen . Ketika sesendok gulalarut dalam air kita memperoleh campuran homogen di mana komposisicampuran adalah sama di seluruh . Jika pasir dicampur dengan besi fi lings , bagaimanapun, pasirbiji-bijian dan fi lings besi tetap terpisah ( Gambar 1.4 ) . Jenis campuran ini disebutcampuran heterogen karena komposisi yang tidak seragam .Setiap campuran , baik homogen atau heterogen , dapat diciptakan dan kemudiandipisahkan dengan cara fisik menjadi komponen murni tanpa mengubah identitaskomponen . Dengan demikian , gula dapat pulih dari larutan air dengan memanaskanlarutan dan penguapan untuk kekeringan . Kondensasi uap akan memberi kita kembaliKomponen air. Untuk memisahkan campuran besi - pasir , kita dapat menggunakan magnet untuk menghapusfi lings besi dari pasir , karena pasir tidak tertarik magnet [ lihat Gambar1.4 ( b ) ] . Setelah pemisahan , komponen campuran akan memiliki komposisi yang samadan sifat seperti yang mereka lakukan untuk memulai dengan .Elemen dan SenyawaZat dapat berupa elemen atau senyawa . Sebuah elemen adalah zat yangtidak dapat dipisahkan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia . Sampai saat ini , 117unsur telah positif diidentifi kasi . Kebanyakan dari mereka terjadi secara alami di Bumi . itu1,4 klasifi kation Materi 11( a) ( b )Gambar 1.4 ( a) Campuranmengandung zat besi fi lings dan pasir .( b ) Sebuah magnet memisahkan besifi lings dari campuran. ituTeknik yang sama digunakan padaskala yang lebih besar untuk besi dan terpisahbaja dari benda nonmagnetikseperti aluminium , kaca, danplastik .12 Kimia : Studi PerubahanNama Simbol Nama Simbol Nama SimbolAluminium Al Fluor F Oksigen OArsenik Sebagai Gold Au Fosfor PBarium Ba Hidrogen H Platinum PtBismut Bi Yodium I Kalium KBrom Br Besi Fe Silicon SiKalsium Ca Timbal Pb Perak AgKarbon C Magnesium Mg Sodium NaKlorin Cl Mangan Mn Sulfur SKromium Cr Mercury Hg Tin SnCobalt Co Nikel Ni Tungsten WTembaga Cu Nitrogen N Seng ZnTABEL 1.1 Beberapa Umum Unsur dan Simbol merekaorang lain telah diciptakan oleh para ilmuwan melalui proses nuklir , yang merupakan subjekBab 23 teks ini .Untuk kenyamanan , ahli kimia menggunakan simbol dari satu atau dua huruf untuk mewakili unsur-unsur .The fi rst Surat dari simbol selalu dikapitalisasi , tetapi surat-surat berikuttidak. Misalnya , Co adalah simbol untuk unsur kobalt , sedangkan CO adalah rumusuntuk molekul karbon monoksida . Tabel 1.1 menunjukkan nama dan simbol dari beberapaunsur yang lebih umum, daftar lengkap elemen dan simbol mereka munculdalam sampul depan buku ini . Simbol dari beberapa elemen yang berasal darinama - Latin untuk mereka misalnya , Au dari Aurum ( emas ) , Fe dari zat besi (besi ) , dan Nadari natrium ( sodium) - sedangkan sebagian besar dari mereka berasal dari nama bahasa Inggris mereka . lampiran1 memberikan asal nama dan daftar penemu sebagian besar elemen .Atom unsur yang paling dapat berinteraksi satu sama lain untuk membentuk senyawa . hidrogengas, misalnya, luka bakar dalam gas oksigen untuk membentuk air , yang memiliki sifat yangjelas berbeda dari bahan awal . Air terdiri dari dua bagianhidrogen dan satu bagian oksigen . Komposisi ini tidak berubah , terlepas dari apakahair berasal dari keran di Amerika Serikat , sebuah danau di Mongolia Luar , atautopi es di Mars . Dengan demikian , air senyawa , zat terdiri dari atom duaatau lebih elemen kimia bersatu dalam proporsi xed fi . Tidak seperti campuran , senyawadapat dipisahkan hanya dengan cara kimia menjadi komponen murni mereka.Hubungan antara unsur-unsur , senyawa , dan kategori lainnya materi yangdiringkas dalam Gambar 1.5 .Review KonsepManakah dari diagram berikut menunjukkan elemen dan yang mewakilisenyawa ? Setiap bola warna ( atau bola dipotong ) merupakan atom .homogencampurancampuranpemisahan olehmetode kimiapemisahan olehmetode fisikmasalahmurnizatheterogencampuransenyawa ElemenGambar 1.5 klasifi kasi materi .1.5 Tiga Serikat MateriSemua zat , setidaknya pada prinsipnya , bisa eksis di tiga negara : padat, cair , dan gas .Seperti Gambar 1.6 menunjukkan , gas berbeda dari cairan dan padatan pada jarak antarmolekul . Dalam solid , molekul diadakan berdekatan secara teratur dengansedikit kebebasan gerak . Molekul dalam cairan yang berdekatan namun tidak diadakan sehinggakaku dalam posisi dan dapat bergerak melewati satu sama lain . Dalam gas , molekul dipisahkanoleh jarak yang besar dibandingkan dengan ukuran molekul .Tiga negara materi dapat interconverted tanpa mengubah komposisisubstansi. Setelah pemanasan , padat ( misalnya , es ) akan mencair untuk membentuk cairan( air) . ( Suhu di mana terjadi transisi ini disebut titik lebur. )Pemanasan lebih lanjut akan mengubah cairan menjadi gas . (Konversi ini berlangsung dititik didih cairan . ) Di sisi lain , pendinginan gas akan menyebabkan mengembunmenjadi cairan . Bila cairan didinginkan lebih lanjut , akan membeku menjadi bentuk padat .1.5 Tiga Serikat Materi 13Padat Gas CairGambar 1.6 tampilan mikroskopisdari padat, cair , dan gas .14 Kimia : Studi PerubahanGambar 1.7 menunjukkan tiga negara air . Perhatikan bahwa sifat-sifat air yang unikantara zat umum di bahwa molekul dalam keadaan cair lebih eratdikemas dibandingkan dalam keadaan padat .Review KonsepEs batu ditempatkan dalam wadah tertutup . Pada pemanasan , es batu fi rst melelehdan mendidih kemudian air untuk membentuk uap. Manakah dari pernyataan berikut ini benar ?( a) penampilan fisik air berbeda pada setiap tahap perubahan .( b ) Massa air terbesar untuk es batu dan setidaknya untuk uap .Gambar 1.7 Tiga negaramateri. Sebuah perubahan poker panas eske dalam air dan uap.1.6 Sifat Fisik dan Kimia MateriZat yang diidentifi kasi oleh sifat mereka serta dengan komposisi mereka . warna ,titik leleh , dan titik didih adalah sifat fisik . Sebuah properti fisik dapatdiukur dan diamati tanpa mengubah komposisi atau identitas suatu zat .Sebagai contoh , kita dapat mengukur titik lebur es dengan memanaskan balok es danmerekam suhu di mana es tersebut dikonversi ke air . Air berbeda daries hanya dalam penampilan , tidak dalam komposisi , jadi ini adalah perubahan fisik, kita dapat membekukanair untuk memulihkan asli es . Oleh karena itu , titik leleh suatu zat adalahsifat fisik . Demikian pula , ketika kita mengatakan bahwa gas helium lebih ringan dari udara , kitamengacu pada sifat fisik .Di sisi lain , pernyataan " Hidrogen luka bakar gas dalam gas oksigen untuk membentukair "menggambarkan sifat kimia hidrogen , karena untuk mengamati properti inikita harus melakukan perubahan kimia , dalam hal ini kasus pembakaran . Setelah perubahan,asli zat kimia, gas hidrogen , akan lenyap , dan semua itu akanditinggalkan adalah zat kimia yang berbeda - air. Kita tidak dapat memulihkan hidrogen dariair melalui perubahan fisik, seperti mendidih atau beku .Setiap kali kita susah merebus telur , kita membawa perubahan kimia. ketikadikenakan suhu sekitar 100 C , kuning telur dan putih telur mengalamiperubahan yang mengubah tidak hanya penampilan fisik mereka, tetapi susunan kimiawi mereka sebagaibaik . Saat dimakan , telur berubah lagi , oleh zat dalam tubuh kita yang disebutenzim . Tindakan ini pencernaan adalah contoh lain dari perubahan kimia . Apaterjadi selama proses pencernaan tergantung pada sifat kimia dari kedua enzimdan makanan .Semua sifat terukur dari materi jatuh ke dalam salah satu dari dua kategori tambahan :sifat ekstensif dan sifat intensif . Nilai yang diukur dari luasproperti tergantung pada seberapa banyak materi sedang dipertimbangkan . Massa , yang merupakankuantitas materi dalam sampel yang diberikan suatu zat , adalah properti yang luas . lebihmateri berarti lebih banyak massa . Nilai dari properti yang luas yang sama dapat ditambahkanbersama-sama . Sebagai contoh, dua sen tembaga akan memiliki massa gabungan itu adalahjumlah massa masing-masing sen , dan panjang dua lapangan tenis adalah penjumlahandari panjang masing-masing lapangan tenis . Volume , defi ned sebagai panjang potong dadu , adalah hal lainproperti yang luas . Nilai dari suatu kuantitas yang luas tergantung pada jumlahmateri.Nilai yang diukur dari properti intensif tidak tergantung pada berapa banyak materisedang dipertimbangkan . Kepadatan , defi ned sebagai massa suatu benda dibagi dengan volumenya ,adalah properti intensif. Jadi adalah temperatur . Misalkan kita memiliki dua gelas airpada suhu yang sama . Jika kita menggabungkan mereka untuk membuat kuantitas air pun digelas besar , suhu kuantitas yang lebih besar dari air akan sama sepertiberada di dua gelas terpisah. Tidak seperti massa, panjang , dan volume , suhu dan lainnyasifat intensif tidak aditif .Review KonsepDiagram dalam (a ) menunjukkan senyawa yang terbuat dari atom-atom dari dua elemen( diwakili oleh sudut hijau dan merah ) dalam keadaan cair . Manakah daridiagram di ( b ) - ( d ) merupakan perubahan fisik dan yang mewakili diagramperubahan kimia ?1.6 Sifat Fisik dan Kimia Materi 15Hidrogen terbakar di udara untuk membentuk air .16 Kimia : Studi Perubahan1.7 PengukuranPengukuran ahli kimia membuat sering digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan terkait lainnyakuantitas. Instrumen yang berbeda memungkinkan kita untuk mengukur sifat zat : Themeteran mengukur panjang atau skala, buret tersebut , pipet itu, gelas ukur , danvolumetrik fl meminta Volume ukuran ( Gambar 1.8 ) , keseimbangan mengukur massa, yangtermometer mengukur suhu. Instrumen ini memberikan pengukuran makroskopikproperti , yang dapat ditentukan secara langsung . Sifat mikroskopis , padaskala atom atau molekul , harus ditentukan oleh metode tidak langsung , seperti yang akan kita lihatdalam Bab 2 .Sebuah kuantitas yang diukur biasanya ditulis sebagai nomor dengan unit yang sesuai .Untuk mengatakan bahwa jarak antara New York dan San Francisco dengan mobil sepanjang tertenturute adalah 5166 tidak berarti . Kita harus menentukan bahwa jarak 5166 kilometer .Hal yang sama berlaku dalam kimia , unit sangat penting untuk menyatakan pengukurandengan benar .SI UnitSelama bertahun-tahun , para ilmuwan mencatat pengukuran dalam satuan metrik , yang terkaitmenurut desimal , yaitu dengan pangkat 10 . Pada tahun 1960 , bagaimanapun , General ConferenceBerat dan Ukuran , otoritas internasional pada unit , mengusulkan metrik direvisisistem yang disebut Sistem Satuan Internasional ( SI disingkat , dari PerancisS ystme I nternationale d' Unites ) . Tabel 1.2 menunjukkan satuan dasar SI tujuh . semua lainnyaunit pengukuran dapat diturunkan dari unit-unit dasar. Seperti satuan metrik , satuan SIadalah modifi ed dalam mode desimal oleh serangkaian prefi xes , seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.3 . kamiakan menggunakan kedua satuan metrik dan SI dalam buku ini .Pengukuran yang akan kita sering memanfaatkan dalam penelitian kami kimia termasukwaktu , massa, volume , kerapatan , dan suhu .Buret Pipet Lulus termos volumetrik silindermL100908070605040302010mL0123415161718201925 mL1 literGambar 1.8 Beberapa umumalat ukur yang ditemukan dalamlaboratorium kimia. iniperangkat tidak tertarik untuk skalarelatif terhadap satu sama lain . Kami akanmembahas penggunaan inialat ukur dalam Bab 4 .1.7 Pengukuran 17Basis Kuantitas Nama Satuan SimbolMeter panjang mKg kilogram massaWaktu kedua sArus listrik ampere ASuhu kelvin KJumlah zat mol molLuminous intensitas candela cdTABEL 1.2 SI Basis UnitPrefi x Simbol Arti Contohtera - T 1.000.000.000.000 , atau 1012 1 terameter ( Tm ) = 1 1.012 mgiga - G 1000000000 , atau 109 1 gigameter ( Gm ) = 1 109 mmega - M 1.000.000 , atau 106 1 megameter ( Mm ) = 1 106 mkilo - k 1.000 , atau 103 1 kilometer ( km ) = 1 103 mkeputusan- d 1/10, atau 10-01 Januari decimeter ( dm ) = 0,1 mcenti - c 1/100 , atau 10-02 Januari sentimeter ( cm ) = 0,01 mmili - m 1 /1, 000 , atau 10-03 Januari milimeter ( mm ) = 0,001 mmikro - m 1 /1, 000,000 , atau 10-06 Januari mikrometer ( mm ) = 1 1.026 mnano - n 1 /1, 000,000,000 , atau 10-09 Januari nanometer ( nm ) = 1 1.029 mpico - p 1/1 , 000000000000 , atau 10-12 Januari picometer ( pm ) = 1 10212 mTABEL 1.3 Prefi xes Digunakan dengan SI UnitPerhatikan bahwa prefi metrik x hanya merupakannomor :1 mm = 1 10-3 mMassa dan BeratIstilah " massa " dan " berat " sering digunakan secara bergantian , meskipun , ketatberbicara , mereka adalah jumlah yang berbeda. Sedangkan massa adalah ukuran dari jumlahpenting dalam suatu objek , berat badan , secara teknis , adalah kekuatan yang diberikannya gravitasi padaobyek . Sebuah apel yang jatuh dari pohon ditarik ke bawah oleh gravitasi bumi . itumassa apel adalah konstan dan tidak tergantung pada lokasi, tapi beratnya tidak.Misalnya, pada permukaan bulan apel akan berat hanya seperenam apayang terjadi di Bumi , karena gravitasi bulan hanya seperenam dari Bumi . itumoon kecil gravitasi memungkinkan astronot untuk melompat sekitar agak bebas pada permukaannyameskipun pakaian besar dan peralatan . Kimiawan tertarik terutama dalam massa ,yang dapat ditentukan dengan mudah keseimbangan , proses pengukuran massa , anehnya ,disebut berat .Satuan SI massa adalah kilogram ( kg ) . Berbeda dengan satuan panjang dan waktu ,yang didasarkan pada proses alami yang dapat diulang oleh para ilmuwan di mana saja,kilogram adalah defi ned dalam hal objek tertentu ( Gambar 1.9 ) . Dalam kimia , bagaimanapun,yang lebih kecil gram ( g ) lebih nyaman :1 kg = 1000 g = 1 103 gAstronot melompat pada permukaanbulan .Gambar 1.9 Prototipekilogram terbuat dari platinumiridium sebuahpaduan . Hal ini disimpan dalam lemari besidi Biro InternasionalBerat dan Ukuran di Sevres ,Perancis. Pada tahun 2007 ditemukanbahwa paduan memiliki misteriuskehilangan sekitar 50 mg !18 Kimia : Studi PerubahanvolumeSI satuan panjang adalah meter ( m) , dan unit SI yang diturunkan untuk volume adalah kubikmeter ( m3 ) . Umumnya, bagaimanapun , ahli kimia bekerja dengan volume yang lebih kecil , sepertisentimeter kubik ( cm3 ) dan decimeter kubik ( dm3 ) :1 cm3 5 ( 1 3 1022 m ) 3 5 1 3 1026 m31 dm3 5 ( 1 3 1021 m ) 3 5 1 3 1023 m3Unit lain yang umum volume adalah liter ( L ) . Liter adalah volume yang ditempati olehsatu decimeter kubik . Satu liter volume sebesar 1.000 mililiter ( mL ) atau1000 cm3 :1 L 5 1000 mL5 1000 cm35 1 dm3dan satu mililiter sama dengan satu sentimeter kubik :1 mL = 1 cm3Gambar 1.10 membandingkan ukuran relatif dari dua volume . Meskipun liter tidakunit SI , volume biasanya dinyatakan dalam liter dan mililiter .kepadatanPersamaan untuk kepadatandensity 5massavolumeataud 5mV( 1.1 )mana d , m , dan V menunjukkan kepadatan , massa , dan volume masing-masing . Karena kepadatanproperti intensif dan tidak tergantung pada jumlah yang hadir massa , untuk diberikansubstansi rasio massa dengan volume selalu tetap sama , dalam kata lain , Vmeningkat sebagai m tidak. Kepadatan biasanya menurun dengan suhu.SI yang diturunkan Unit untuk kepadatan adalah kilogram per meter kubik ( kg/m3 ) . Unit iniadalah canggung besar untuk sebagian besar aplikasi kimia . Oleh karena itu , gram per sentimeter kubik( g/cm3 ) dan setara , gram per mililiter ( g / mL ) , lebih seringdigunakan untuk densitas padat dan cair . Karena kepadatan gas seringkali sangat rendah, kamimengekspresikannya dalam satuan gram per liter ( g / L ) :1 g/cm3 5 1 g / mL 5 1000 kg/m31 g / L 5 0,001 g / mLTabel 1.4 daftar kepadatan beberapa zat .Volume : 1 cm3 ;1 mL1 cmVolume : 1000 cm3 ;1000 mL ;1 dm3 ;1 L1 cm10 cm = 1 dmGambar 1.10 Perbandingan duavolume , 1 mL dan 1000 mL .Kepadatan BeberapaZat pada 25 CTABEL 1.4kepadatanZat ( g/cm3 )Air * 0.001etanol 0.79air 1.00Mercury 13.6Garam Tabel 2.2besi 7.9emas 19.3Osmium 22,6* Diukur pada 1 atmosfer. Osmium ( Os ) adalah elemen terpadatdikenal .Contoh 1.1 dan 1.2 perhitungan kepadatan acara .1.7 Pengukuran 19Emas batangan .CONTOH 1.1Emas adalah logam mulia yang secara kimia tidak reaktif . Hal ini digunakan terutama dalam perhiasan ,kedokteran gigi, dan perangkat elektronik . Sepotong ingot emas dengan massa 301 g memilikivolume 15,6 cm3 . Hitung kepadatan emas .Solusi Kita diberi massa dan volume dan diminta untuk menghitung kepadatan .Oleh karena itu, dari Persamaan ( 1.1 ) , kita menulisd 5mV5301 g15,6 cm35 19,3 g/cm3Praktek Latihan Sepotong logam platinum dengan kepadatan 21,5 g/cm3 telah avolume 4,49 cm3 . Berapakah massanya ?Masalah serupa : 1.21 , 1.22 .CONTOH 1.2Massa jenis air raksa , satu-satunya logam yang berbentuk cair pada suhu kamar , adalah 13,6 g / mL .Hitung massa 5,50 mL cairan .Solusi Kita diberi kepadatan dan volume cairan dan diminta untuk menghitungmassa cairan . Kami mengatur ulang Persamaan ( 1.1 ) untuk memberikanm 5 d 3 V5 13.6gmL3 5.50 mL5 74,8 gPraktek Latihan Kepadatan asam sulfat dalam baterai mobil tertentu 1.41 g / mL .Hitung massa 242 mL cairan .Mercury .Masalah serupa : 1.21 , 1.22 .Pengukur SuhuTiga skala temperatur sedang digunakan . Unit mereka F ( derajat Fahrenheit ) , C ( derajat Celcius ) , dan K ( Kelvin ) . The skala Fahrenheit , yang palingumum digunakan skala di Amerika Serikat di luar laboratorium , defi nes normaltitik beku dan mendidih untuk air secara tepat 32 F dan 212 F , masing-masing.Skala Celsius membagi rentang antara titik beku ( 0 C ) dan mendidihTitik ( 100 C ) air menjadi 100 derajat . Seperti Tabel 1.2 menunjukkan, kelvin adalah SIUnit dasar suhu: itu adalah skala temperatur absolut . Secara absolut kita maksudbahwa nol pada skala Kelvin , dilambangkan dengan 0 K , adalah suhu terendah yangdapat dicapai secara teoritis . Di sisi lain , 0 F dan 0 C didasarkan padaperilaku yang sewenang-wenang dipilih substansi , air . Gambar 1.11 membandingkan tigaskala suhu.Ukuran derajat pada skala Fahrenheit hanya 100/180 , atau 5/9 , derajatpada skala Celcius . Untuk mengkonversi derajat Fahrenheit ke derajat Celcius , kita menulis? C 5 ( F 2 32 F ) 35 C9 F( 1.2 )Perhatikan bahwa skala Kelvin tidak memilikitanda derajat. Juga , suhudinyatakan dalam kelvin pernah bisanegatif.20 Kimia : Studi PerubahanPersamaan berikut ini digunakan untuk mengkonversi derajat Celcius sampai derajat Fahrenheit :? F 59 F5 C3 ( C ) 1 32 F( 1.3 )Baik Celcius dan skala Kelvin memiliki unit yang sama besarnya , yaitu ,satu derajat Celcius adalah setara dengan satu kelvin . Penelitian eksperimental telah menunjukkan bahwanol mutlak pada skala Kelvin setara dengan -273,15 C pada skala Celcius .Dengan demikian , kita dapat menggunakan persamaan berikut untuk mengkonversi derajat Celcius ke Kelvin :? K 5 ( C 1 273,15 C )1 K1 C( 1.4 )Kami akan sering fi nd perlu untuk mengkonversi antara derajat Celcius danderajat Fahrenheit dan antara derajat Celcius dan Kelvin . Contoh 1.3 mengilustrasikankonversi ini .Kimia dalam Aksi esai pada halaman 21 menunjukkan mengapa kita harus berhati-hati denganunit scientifi c bekerja . F C 212 100 F98,6 F77 F32 Celsius Fahrenheit C37 C25 C0 373 KKelvin310 K298 K273 Ktitik didihairtubuhsuhuruangsuhutitik bekuairGambar 1.11 Perbandingantiga skala suhu : Celsius ,dan Fahrenheit , dan mutlak( Kelvin ) skala . Perhatikan bahwa ada100 divisi , atau 100 derajat ,antara titik beku dantitik didih airskala Celsius , dan ada180 divisi , atau 180derajat , antara dua samabatas suhu padaFahrenheit skala . Celciusskala sebelumnya disebutcelcius skala .Solder digunakan secara luas dalampembangunan sirkuit elektronik .CONTOH 1.3( a) Solder adalah paduan yang terbuat dari timah dan timbal yang digunakan dalam sirkuit elektronik . Sebuah tertentusolder memiliki titik leleh 224 C. Apa titik leleh dalam derajat Fahrenheit ?( b ) Helium memiliki titik didih terendah dari semua elemen pada 2452 F. mengkonversi inisuhu derajat Celcius . ( c ) Mercury , satu-satunya logam yang ada sebagai cairan disuhu kamar , meleleh pada 238,9 C. Mengkonversi titik leleh ke kelvin .Solusi ini tiga bagian mengharuskan kami melaksanakan konversi suhu, jadi kamiperlu Persamaan ( 1.2 ) , ( 1.3 ) , dan ( 1,4 ) . Perlu diingat bahwa suhu terendah padaKelvin skala nol ( 0 K ) , karena itu, tidak pernah bisa negatif .( a) konversi ini dilakukan dengan menulis9 F5 C3 ( 224 C ) 1 32 F 5 435 F( Lanjutan )21C H E M I S T R Ydalam AksiPada bulan Desember 1998 , NASA meluncurkan 125 -juta dolarMars Climate Orbiter , dimaksudkan sebagai fi rst cuaca planet merah itusatelit. Setelah 416 juta mil perjalanan , pesawat ruang angkasa ituseharusnya pergi ke orbit Mars pada tanggal 23 September 1999. Sebaliknya ,memasuki atmosfer Mars sekitar 100 km ( 62 mil ) lebih rendah daridirencanakan dan dihancurkan oleh panas . Pengendali misi mengatakanhilangnya pesawat ruang angkasa itu karena kegagalan untuk mengkonversiSatuan pengukuran bahasa Inggris ke satuan metrik dalam navigasiperangkat lunak.Insinyur di Lockheed Martin Perusahaan yang membangunpesawat ruang angkasa spesifik ed dorong dalam pound , yang merupakan unit bahasa Inggris .Para ilmuwan di Jet Propulsion Laboratory NASA , di sisi laintangan , telah diasumsikan bahwa data dorong mereka terima dinyatakandalam satuan metrik , sebagai newton . Biasanya , pound adalah satuan untuk massa .Disajikan sebagai unit untuk gaya , bagaimanapun, 1 adalah gaya akibattarik gravitasi pada objek massa itu. Untuk melaksanakankonversi antara pound dan newton , kita mulai dengan 1 =0,4536 kg dan dari hukum kedua Newton tentang gerak ,memaksa 5 massal 3 percepatan5 0,4536 kg 3 9,81 m/s25 4.45 kg m/s25 4.45 Nkarena 1 newton ( N ) = 1 kg m/s2 . Oleh karena itu , bukan mengkonversisatu pon kekuatan untuk 4,45 N , para ilmuwan diperlakukan sebagai 1 N.Yang jauh lebih kecil dorong mesin dinyatakan dalam newtonmengakibatkan orbit yang lebih rendah dan kehancuran terakhir dari pesawat ruang angkasa .Mengomentari kegagalan misi Mars , salah satu ilmuwanPentingnya Unitmengatakan : " Ini akan menjadi kisah peringatan yang akan dibenamkandalam pengenalan sistem metrik di sekolah SD, SMPprogram sains sekolah , dan perguruan tinggi sampai akhir zaman . "Konsepsi artis dari Mars Climate Orbiter .( b ) Di sini kita memiliki( 2452 F 2 32 F ) 35 C9 F5 2269 C( c ) Titik leleh merkuri dalam kelvin diberikan oleh( 238,9 C 1 273,15 C ) 31 K1 C5 234,3 KPraktek Latihan Konversi ( a) 327,5 C ( titik lebur timbal ) ke derajatFahrenheit ; ( b ) 172.9 F ( titik didih etanol ) ke derajat Celcius , dan ( c ) 77 K ,titik didih nitrogen cair , untuk derajat Celcius .Masalah serupa : 1,24 , 1,25 , 1,26 .22 Kimia : Studi Perubahan1.8 Nomor PenangananSetelah disurvei beberapa unit yang digunakan dalam kimia , sekarang kita beralih ke teknik untuk menanganiangka yang berhubungan dengan pengukuran : scientifi c notasi dan signifi kan fi angka yang pasti .Scientifi c NotasiKimiawan sering berurusan dengan angka yang baik sangat besar atau sangat kecil .Misalnya, dalam 1 g hidrogen elemen ada sekitar602.200.000.000.000.000.000.000atom hidrogen . Setiap atom hidrogen memiliki massa hanya,00000000000000000000000166 gAngka-angka yang rumit untuk menangani , dan mudah untuk membuat kesalahan ketika menggunakanmereka dalam perhitungan aritmatika . Pertimbangkan perkalian berikut :0,0000000056 ,00000000048 = ,000000000000000002688Ini akan mudah bagi kita untuk kehilangan satu nol atau menambahkan satu nol lagi setelah titik desimal .Akibatnya, ketika bekerja dengan jumlah yang sangat besar dan sangat kecil , kami menggunakan sistemdisebut notasi c scientifi . Terlepas dari besarnya mereka , semua nomor bisadinyatakan dalam bentukN 10ndi mana N adalah nomor antara 1 dan 10 dan n , eksponen , adalah positif atau negatifbilangan bulat ( seluruh nomor ) . Setiap angka dinyatakan dalam cara ini dikatakan ditulis dalamscientifi c notasi .Misalkan kita diberi nomor tertentu dan diminta untuk mengungkapkannya dalam scientifi cnotasi . Pada dasarnya , tugas ini panggilan bagi kita untuk fi nd n . Kami menghitung jumlahtempat-tempat yang titik desimal harus dipindahkan untuk memberikan nomor N ( yaitu antara1 dan 10 ) . Jika titik desimal harus dipindahkan ke kiri , maka n adalah bilangan bulat positif ;jika itu harus dipindahkan ke kanan , n adalah bilangan bulat negatif. Contoh-contoh berikutmenggambarkan penggunaan notasi c scientifi :( 1 ) ekspres 568,762 dalam notasi c scientifi :568,762 = 5,68762 102Perhatikan bahwa titik desimal akan dipindahkan ke sebelah kiri dengan dua tempat dan n = 2 .( 2 ) ekspres 0,00000772 dalam notasi c scientifi :0.00000772 = 7.72 10-6Berikut titik desimal akan dipindahkan ke kanan dengan enam tempat dan n = -6 .Review KonsepKepadatan tembaga adalah 8.94 g / cm 3 pada 20 C dan 8,91 g / cm 3 pada 60 C. inipenurunan kepadatan adalah hasil dari mana dari berikut ini ?( a) Logam mengembang .( b) kontrak logam.( c ) Massa dari kenaikan logam.( d ) Massa logam menurun .Perlu diingat dua hal berikut . Pertama , n = 0 digunakan untuk nomor yangtidak dinyatakan dalam notasi c scientifi . Sebagai contoh , 74,6 100 ( n = 0 ) adalah setara dengan74,6 . Kedua , praktek yang biasa adalah untuk menghilangkan superscript ketika n = 1 . Dengan demikian,scientifi c notasi untuk 74,6 adalah 7.46 10 dan 7.46 101 tidak .Selanjutnya, kita mempertimbangkan bagaimana notasi c scientifi ditangani dalam operasi aritmatika .Penambahan dan PenguranganUntuk menambah atau mengurangi menggunakan notasi c scientifi , kami fi rst menulis setiap kuantitas mengatakan N1 danN2 - dengan n eksponen yang sama . Kemudian kita menggabungkan N1 dan N2 , eksponen tetapsama . Perhatikan contoh berikut :( 3 7,4 103 ) 1 ( 2,1 3 103 ) 5 9,5 3 103( 4,31 3 104 ) 1 ( 3,9 3 103 ) 5 ( 4,31 3 104 ) 1 ( 0,39 3 104 )5 4.70 3 104( 2.22 3 1022 ) 2 ( 4.10 3 1023 ) 5 ( 2,22 3 1022 ) 2 ( 0.41 3 1022 )5 1,81 3 1022Perkalian dan DivisiUntuk kalikan jumlah dinyatakan dalam notasi c scientifi , kita kalikan N1 dan N2 dicara yang biasa , tetapi menambahkan eksponen bersama-sama . Untuk membagi menggunakan notasi c scientifi , kamimembagi N1 dan N2 seperti biasa dan kurangi eksponen . Contoh-contoh berikut ini menunjukkanbagaimana operasi ini dilakukan :( 3 8,0 104 ) 3 ( 5,0 3 102 ) 5 ( 8,0 3 5,0 ) ( 10412 )5 40 3 1065 4,0 3 107(4.0 3 1025 ) 3 ( 7,0 3 103 ) 5 ( 4,0 3 7,0 ) ( 102.513 )5 28 3 10225 2.8 3 10216,9 3 1073.0 3 1025 56.93.03 1072 ( 25 )5 2.3 3 10128,5 3 1045,0 3 109 58.55.03 10.4295 1.7 3 1025Signifi kan AngkaKecuali bila semua angka yang terlibat adalah bilangan bulat ( misalnya, dalam menghitungjumlah siswa dalam satu kelas ) , sering tidak mungkin untuk mendapatkan nilai yang tepat darikuantitas dalam penyelidikan . Untuk alasan ini , penting untuk menunjukkan marginkesalahan dalam pengukuran dengan jelas menunjukkan jumlah signifi kan fi angka yang pasti , yangadalah angka yang berarti dalam kuantitas yang diukur atau dihitung . Ketika signifi kanfi angka yang pasti digunakan , angka terakhir dipahami menjadi tidak menentu . Sebagai contoh , kita mungkinmengukur volume jumlah yang diberikan cairan dengan menggunakan silinder lulus denganskala yang memberikan ketidakpastian 1 mL dalam pengukuran. Jika volume ditemukanmenjadi 6 mL , maka volume sebenarnya adalah di kisaran 5 sampai 7 mL mL . Kami mewakilivolume cairan sebagai ( 6; 1 ) mL . Dalam hal ini , hanya ada satu signifi kanfi gurasi ( 6 digit ) yang tidak pasti dengan baik plus atau minus 1 mL . Untuk akurasi yang lebih besar ,kita bisa menggunakan gelas ukur yang memiliki fi ner divisi , sehingga volume kitaukuran sekarang pasti dengan hanya 0,1 ml . Jika volume cairan sekarang ditemukanmenjadi 6,0 mL , kita dapat mengekspresikan kuantitas sebagai ( 6,0 ; 0,1 ) mL , dan nilai aktual1.8 Nomor Penanganan 23Setiap nomor diangkat ke nol dayasama dengan satu .24 Kimia : Studi Perubahanadalah suatu tempat antara 5,9 ml dan 6,1 ml . Kita dapat lebih meningkatkan pengukurperangkat dan memperoleh lebih signifi kan fi angka yang pasti , tetapi dalam setiap kasus , angka terakhir selalupasti, jumlah ketidakpastian ini tergantung pada alat ukur tertentukita gunakan .Gambar 1.12 menunjukkan keseimbangan modern. Saldo seperti ini tersedia dalambanyak laboratorium kimia umum , mereka mudah mengukur massa benda sampai empattempat desimal . Oleh karena itu , massa diukur biasanya akan memiliki empat signifi kanfi angka yang pasti ( misalnya , 0,8642 g ) atau lebih ( misalnya , 3,9745 g ) . Melacakjumlah signifi kan fi angka yang pasti dalam pengukuran seperti massa memastikan bahwa perhitunganmelibatkan data refl ect akan ketepatan pengukuran .Pedoman untuk Menggunakan tidak bisa Angka signifiKita harus selalu berhati-hati dalam scientifi c bekerja untuk menulis jumlah yang tepat dari signifi kanfi angka yang pasti . Secara umum, itu cukup mudah untuk menentukan berapa banyak signifi kan fi angka yang pasti nomormemiliki dengan mengikuti aturan-aturan ini :1 . Setiap digit yang tidak nol signifi kan . Dengan demikian , 845 cm memiliki tiga signifi kan fi angka yang pasti ,1,234 kg memiliki empat signifi kan fi angka yang pasti , dan sebagainya.2 . Zero antara nol digit yang signifi kan . Dengan demikian , 606 m berisi tiga signifikan -bisa fi angka yang pasti , 40.501 kg mengandung fi ve signifi kan fi angka yang pasti , dan sebagainya.3 . Zero ke kiri fi rst angka nol tidak bisa signifikan . Tujuan mereka adalah untukmenunjukkan penempatan titik desimal . Misalnya , 0,08 L berisi satusignifi kan fi gurasi , 0.0000349 g berisi tiga signifi kan fi angka yang pasti , dan sebagainya.4 . Jika nomor lebih besar dari 1 , maka semua nol ditulis di sebelah kanan desimalpenghitungan titik sebagai signifi kan fi angka yang pasti . Dengan demikian , 2,0 mg memiliki dua signifi kan fi angka yang pasti ,40,062 mL memiliki fi ve signifi kan fi angka yang pasti , dan 3.040 dm memiliki empat signifi kan fi angka yang pasti .Jika nomor kurang dari 1 , maka hanya nol yang berada di akhir nomordan nol yang antara nol digit yang signifi kan . Ini berarti bahwa0.090 kg memiliki dua signifi kan fi angka yang pasti , 0,3005 L memiliki empat signifi kan fi angka yang pasti , 0,00420min memiliki tiga signifi kan fi angka yang pasti , dan sebagainya.5 . Untuk nomor-nomor yang tidak mengandung titik desimal , angka nol mengikuti ( yaitu, nolsetelah angka nol terakhir) mungkin atau mungkin tidak signifi kan . Dengan demikian , 400 cm mungkin memilikisatu signifi kan fi gurasi ( angka 4 ) , dua signifi kan fi angka yang pasti ( 40 ) , atau tiga signifi kanfi angka yang pasti ( 400 ) . Kita tidak bisa tahu mana yang benar tanpa informasi lebih lanjut . dengan menggunakannotasi scientifi c , namun, kami menghindari ambiguitas ini . Dalam kasus ini , kita bisamenyatakan jumlah 400 sebagai 4 102 untuk satu signifi kan fi gurasi , 4.0 102 untuk duasignifi kan fi angka yang pasti , atau 4,00 102 selama tiga signifi kan fi angka yang pasti .Contoh 1.4 menunjukkan penentuan signifi kan fi angka yang pasti .Gambar 1.12 Sebuah single - panmenyeimbangkan .CONTOH 1.4Tentukan jumlah signifi kan fi angka yang pasti dalam pengukuran berikut: ( a) 478 cm ,( b ) 6,01 g , ( c ) 0,825 m, ( d ) 0,043 kg , ( e ) 1.310 1.022 atom , ( f ) 7000 mL .Solusi ( a) Tiga , karena setiap digit adalah digit nol . ( b ) Tiga , karena nolantara nol digit yang signifi kan . ( c ) Tiga , karena nol di sebelah kiri fi rstangka nol tidak dihitung sebagai signifi kan fi angka yang pasti . ( d ) Dua . Alasan yang sama seperti dalam (c ) .( e ) Empat , karena jumlahnya lebih besar dari satu sehingga semua nol ditulis di sebelah kananjumlah titik desimal sebagai signifi kan fi angka yang pasti . ( f ) Ini adalah kasus yang ambigu . jumlah tersebutdari signifi kan fi angka yang pasti mungkin empat ( 7.000 103 ) , tiga ( 7,00 103 ) , dua ( 7,0 103 ) ,( Lanjutan )Sebuah set kedua aturan spesifik es bagaimana menangani signifi kan fi angka yang pasti dalam perhitungan .1 . Dalam penambahan dan pengurangan , jawabannya tidak dapat memiliki lebih digit ke kanantitik desimal dari salah satu dari nomor asli . Pikirkan contoh-contoh :89,332+ 1.1 M88 satu angka setelah titik desimal90,432 M88 putaran pergi ke 90,42,0972 0.12 M88 dua digit setelah titik desimal1,977 M88 membulatkan menjadi 1,98Prosedur pembulatan adalah sebagai berikut . Untuk melengkapi nomor pada titik tertentukita hanya drop digit yang mengikuti jika rst fi satunya adalah kurang dari 5 . Dengan demikian , 8,724putaran off menjadi 8,72 jika kita ingin hanya dua digit setelah titik desimal . Jika fi rstdigit setelah titik pembulatan sama dengan atau lebih besar dari 5 , kita tambahkan 1 sampaipendahulunya digit . Dengan demikian , putaran dari 8,727 menjadi 8,73 , dan 0.425 putaran dari 0,43 .2 . Dalam perkalian dan pembagian , jumlah signifi kan fi angka yang pasti dalam produk nal fiatau kecerdasan ditentukan oleh nomor asli yang memiliki jumlah terkecildari signifi kan fi angka yang pasti . Contoh berikut menggambarkan aturan ini :2,8 3 4,5039 5 12,61092- membulatkan ke 136.85112.045 0,0611388789 - membulatkan ke 0,06113 . Perlu diketahui bahwa angka pastinya diperoleh dari defi nitions atau dengan menghitung angkabenda dapat dianggap memiliki jumlah infi nite signifi kan fi angka yang pasti .Misalnya, inci adalah defi ned untuk menjadi persis 2,54 sentimeter , yaitu ,1 dalam 5 2,54 cmDengan demikian, " 2.54 " dalam persamaan tidak boleh ditafsirkan sebagai angka yang diukur dengantiga signifi kan fi angka yang pasti . Dalam perhitungan yang melibatkan konversi antara "dalam " dan " cm , "kita memperlakukan keduanya " 1 " dan " 2.54 " sebagai memiliki jumlah infi nite signifi kan fi angka yang pasti . Demikian pula ,jika sebuah objek memiliki massa 5,0 g , maka massa dari sembilan benda tersebut5,0 g 3 9 5 45 gJawabannya memiliki dua signifi kan fi angka yang pasti karena 5,0 g memiliki dua signifi kan fi angka yang pasti .Nomor 9 adalah tepat dan tidak menentukan jumlah signifi kan fi angka yang pasti .Contoh 1.5 menunjukkan bagaimana signifi kan fi angka yang pasti ditangani dalam operasi aritmatika .1.8 Nomor Penanganan 25atau satu ( 7 103 ) . Contoh ini mengilustrasikan mengapa notasi c scientifi harus digunakan untuk menunjukkanjumlah yang tepat dari signifi kan fi angka yang pasti .Latihan praktek Tentukan jumlah signifi kan fi angka yang pasti di setiap berikutpengukuran : ( a) 24 mL , ( b ) 3001 g , ( c ) 0,0320 m3 , ( d ) 6.4 104 molekul , ( e ) 560 kg .Masalah serupa : 1,33 , 1,34 .CONTOH 1.5Melaksanakan operasi aritmatika berikut untuk jumlah yang benar signifi kanfi angka yang pasti : ( a) 11,254.1 g 1 0,1983 g , ( b ) 66,59 L 2 3,113 L , ( c ) 8.16 m 3 5,1355 ,( d ) 0,0154 kg 4 88,3 mL , ( e ) 2.64 3 103 cm 1 3.27 3 102 cm .( Lanjutan )26 Kimia : Studi PerubahanThe sebelumnya Prosedur pembulatan berlaku untuk perhitungan satu langkah . diperhitungan rantai , yaitu, perhitungan yang melibatkan lebih dari satu langkah , kita bisa mendapatkanjawaban yang berbeda tergantung pada bagaimana kita membulatkan . Pertimbangkan hal berikut dua langkahperhitungan :Langkah pertama : A 3 B 5 CLangkah Kedua: C 3 D 5 EMari kita misalkan A 5 3,66 , B 5 8.45 , dan D 5 2.11 . Tergantung pada apakah kita bulatoff C sampai tiga atau empat signifi kan fi angka yang pasti , kita mendapatkan nomor yang berbeda untuk E :Metode 1 Metode 23,66 3 8,45 5 30,9 3,66 3 8,45 5 30,9330,9 3 2,11 5 65,2 30,93 3 2,11 5 65,3Namun, jika kita telah melakukan perhitungan sebagai 3,66 3 8,45 3 2,11 pada kalkulatortanpa pembulatan jawaban menengah, kita akan memperoleh 65,3 sebagai jawabannyaE. Meskipun mempertahankan masa lalu digit tambahan jumlah signifi kan fi angka yang pasti untuklangkah-langkah perantara membantu untuk menghilangkan kesalahan dari pembulatan , prosedur ini tidak perluuntuk sebagian besar perhitungan karena perbedaan antara jawaban biasanya cukup kecil .Oleh karena itu, untuk sebagian contoh dan masalah akhir- bab di mana jawaban menengahdilaporkan , semua jawaban , menengah dan fi nal , akan dibulatkan .Akurasi dan PresisiDalam membahas pengukuran dan signifi kan fi angka yang pasti , hal ini berguna untuk membedakan antaraakurasi dan presisi . Akurasi memberitahu kita seberapa dekat pengukuran adalah dengan benarnilai kuantitas yang diukur . Untuk ilmuwan ada perbedaan antaraMasalah serupa : 1,35 , 1,36 .Solusi Dalam penambahan dan pengurangan , jumlah tempat desimal dalam jawabannya adalahditentukan oleh jumlah yang memiliki jumlah terendah desimal . dalam perkaliandan divisi, jumlah signifi cant jawabannya ditentukan dengan jumlah yang memilikijumlah terkecil signifi kan fi angka yang pasti .( a) 11,254.1 g1 0,1983 g11,254.2983 g M88 putaran pergi ke 11,254.3 g( b ) 66,59 L2 3,113 L63,477 L M88 putaran off menjadi 63,48 L( c ) 8.16 m 3 5,1355 5 41,90568 m M88 membulatkan menjadi 41,9 m( d )0,0154 kg88,3 mL5 ,000174405436 kg / mL M88 putaran pergi ke 0,000174 kg / mLatau 1,74 3 1024 kg / mL( e ) Pertama kita ubah 3.27 3 102 cm sampai 0.327 3 103 cm dan kemudian melakukan penambahan( 2.64 cm 1 0,327 cm ) 3 103 . Mengikuti prosedur dalam (a ) , kita fi nd jawabannya2.97 3 103 cm .Latihan praktek Melaksanakan operasi aritmatika berikut dan membulatkanjawaban sesuai dengan jumlah signifi kan fi angka yang pasti : ( a) 26,5862 L 1 0,17 L ,( b ) 9.1 g 2 4,682 g , ( c ) 7,1 3 104 dm 3 2,2654 3 102 dm , ( d ) 6,54 g 4 86,5542 mL ,( e ) ( 7.55 3 104 m) 2 ( 8.62 3 103 m) .akurasi dan presisi . Presisi mengacu pada seberapa dekat dua atau lebih pengukuranjumlah yang sama setuju dengan satu sama lain ( Gambar 1.13 ) .Perbedaan antara akurasi dan presisi yang halus namun penting .Anggaplah, misalnya , bahwa tiga siswa diminta untuk menentukan massa sepotongkawat tembaga . Hasil dua timbangan berturut-turut oleh setiap mahasiswa yangSiswa A Mahasiswa B Mahasiswa C1,964 g 1,972 g 2,000 g1,978 g 1,968 g 2,002 gNilai rata-rata 1,971 g 1,970 g 2,001 gMassa sebenarnya dari kawat adalah 2.000 g . Oleh karena itu , hasil Siswa B adalah lebih tepatdibandingkan Siswa A ( 1,972 g dan 1,968 g menyimpang kurang dari 1.970 g dari 1,964 gdan 1,978 g 1,971 g dari ) , tetapi tidak set hasil yang sangat akurat . Mahasiswa Chasilnya tidak hanya yang paling tepat, tetapi juga yang paling akurat , karena rata-ratanilai paling dekat dengan nilai sebenarnya . Pengukuran yang sangat akurat biasanya tepat juga.Di sisi lain , pengukuran yang sangat tepat tidak selalu menjamin akurathasil . Sebagai contoh, sebuah meteran tidak benar dikalibrasi atau keseimbangan yang rusak dapat memberikanbacaan yang tepat yang berada dalam kesalahan .1.9 Analisis Dimensi dalam Memecahkan MasalahPengukuran hati-hati dan penggunaan yang tepat dari signifi kan fi angka yang pasti , bersama dengan benarperhitungan , akan menghasilkan hasil numerik akurat . Tetapi untuk menjadi bermakna , jawabanjuga harus dinyatakan dalam satuan yang diinginkan . Prosedur kita gunakan untuk mengkonversi antaraunit dalam memecahkan masalah kimia disebut analisis dimensi ( juga disebutMetode faktor - label ) . Sebuah teknik sederhana yang memerlukan sedikit menghafal , dimensiAnalisis ini didasarkan pada hubungan antara unit yang berbeda yang mengekspresikan samakuantitas fisik. Misalnya, dengan defi nisi 1 dalam 5 2,54 cm ( persis) . ini kesetaraanmemungkinkan kita untuk menulis Faktor konversi sebagai berikut :1 di2,54 cmKarena baik pembilang dan penyebut mengekspresikan panjang yang sama , fraksi iniadalah sama dengan 1 . Demikian pula, kita dapat menulis faktor konversi sebagai2,54 cm1 di103060103060100103060100 100( a) ( b ) ( c )Gambar 1.13 Distribusianak panah pada papan dart menunjukkanPerbedaan antara tepat danakurat . ( a) akurasi yang baik danpresisi yang baik . ( b ) akurasi Burukdan presisi yang baik . ( c ) Burukakurasi dan presisi miskin. itutitik-titik hitam menunjukkan posisianak panah .1.9 Analisis Dimensi dalam Memecahkan Masalah 27Analisis dimensi mungkin juga telah menyebabkanEinstein untuk massa-energi terkenalpersamaan E 5 mc2 .28 Kimia : Studi Perubahanyang juga sama dengan 1 . Faktor konversi berguna untuk mengubah unit . Dengan demikian , jikakita ingin mengkonversi panjang dinyatakan dalam inci ke cm , kita kalikan panjangdengan faktor konversi yang tepat .12.00 di 32,54 cm1 di5 30,48 cmKami memilih faktor konversi yang membatalkan inci satuan dan menghasilkan yang diinginkanUnit , sentimeter . Perhatikan bahwa hasilnya dinyatakan dalam empat signifi kan fi angka yang pasti karena2.54 adalah jumlah yang tepat .Selanjutnya mari kita perhatikan konversi dari 57,8 meter ke sentimeter . masalah inidapat dinyatakan sebagai? cm 5 57,8 mOleh defi nisi ,1 cm 5 1 3 1022 mKarena kita mengkonversi " m " untuk " cm , " kita memilih faktor konversi yangmeter dalam penyebut ,1 cm1 3 1022 mdan menulis konversi sebagai? cm 5 57,8 m 31 cm1 3 1022 m5 cm 57805 5.78 3 103 cmPerhatikan bahwa notasi c scientifi digunakan untuk menunjukkan bahwa jawabannya memiliki tiga signifi kanfi angka yang pasti . Sekali lagi , faktor konversi 1 cm / 1 3 1022 m berisi angka pastinya , karena itu,itu tidak mempengaruhi jumlah signifi kan fi angka yang pasti .Secara umum, untuk menerapkan analisis dimensi kita menggunakan hubungandiberikan kuantitas 3 Faktor konversi 5 jumlah yang diinginkandan unit membatalkan sebagai berikut :diberikan unit 3Unit yang diinginkandiberikan Unit5 Unit diinginkanDalam analisis dimensi , unit dilakukan melalui seluruh urutan perhitungan .Karena itu, jika persamaan diatur dengan benar , maka semua unit akan membatalkan kecualisalah satu yang diinginkan . Jika hal ini tidak terjadi, maka kesalahan harus telah dibuat di suatu tempat ,dan biasanya dapat terlihat dengan meninjau solusi.Catatan tentang Pemecahan MasalahPada titik ini Anda telah diperkenalkan ke scientifi c notasi , signifi kan fi angka yang pasti , dananalisis dimensi , yang akan membantu Anda dalam memecahkan masalah numerik . kimiaadalah ilmu eksperimental dan banyak masalah yang bersifat kuantitatif . ituKunci keberhasilan dalam pemecahan masalah adalah praktek. Sama seperti seorang pelari maraton tidak dapat mempersiapkanuntuk perlombaan hanya dengan membaca buku-buku tentang berjalan dan pianis tidak bisa memberikan sukseskonser dengan hanya menghafal skor musik , Anda tidak bisa yakin pemahaman AndaIngat bahwa unit yang kami inginkan munculdi pembilang dan unit yang kami inginmembatalkan muncul dalam penyebut .kimia tanpa pemecahan masalah . Langkah-langkah berikut akan membantu Anda untuk meningkatkanketerampilan dalam memecahkan masalah numerik .1 . Membaca pertanyaan dengan hati-hati . Memahami informasi yang diberikan dan apaAnda diminta untuk menyelesaikan . Sering akan sangat membantu untuk membuat sketsa yang akan membantuAnda untuk memvisualisasikan situasi.2 . Cari persamaan yang sesuai yang berhubungan dengan informasi yang diberikan dan yang tidak diketahuikuantitas. Kadang-kadang pemecahan masalah akan melibatkan lebih dari satu langkah , dan Andadapat diharapkan untuk mencari jumlah dalam tabel yang tidak tersedia di dalammasalah . Analisis dimensional sering diperlukan untuk melaksanakan konversi .3 . Periksa jawaban Anda untuk tanda yang benar , unit , dan signifi kan fi angka yang pasti .4 . Sebuah bagian yang sangat penting dari pemecahan masalah adalah mampu untuk menilai apakahJawabannya adalah wajar . Hal ini relatif mudah untuk menemukan sebuah tanda yang salah atau unit yang salah .Tetapi jika nomor (katakanlah 9 ) salah ditempatkan dalam penyebut bukan dipembilang , jawabannya akan terlalu kecil bahkan jika tanda dan unit dihitungkuantitas yang benar.5 . Salah satu cara untuk cepat memeriksa jawabannya adalah untuk membuat " bola -park " perkiraan . Idenya