BAB I
HAKIKAT ILMU KIMIA
A. Ilmu Kimia dan Peranannya
Berbicara tentang ilmu kimia, kebanyakan orang akan langsung berfikir tentang bahan kimia. Untuk dapat memahami bahan kimia dengan benar dan tepat, diperlukan pengetahuan yang lebih baik mengenai ilmu kimia. Dengan ilmu kimia, kita juga dapat memahami fenomena yang terjadi disekitar kita, misalnya perkaratan besi, (Unggul Sudarmo, 2013). Ilmu kimia, sebagai ilmu pengetahuan alam, mempelajari komposisi dan struktur zat kimia, serta hubungan keduanya dengan zat tersebut, (Syukri,S., 1999). Secara singkat, Ilmu Kimia adalah ilmu rekayasa materi yaitu mengubah suatu materi menjadi materi yang lain.
Secara lengkap, Ilmu Kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang :
1. Susunan materi = mencakup komponen-komponen pembentuk materi dan perbandingan tiap komponen tersebut.
2. Struktur materi = mencakup struktur partikel-partikel penyusun suatu materi atau menggambarkan bagaimana atomatom penyusun materi tersebut saling berikatan.
3. Sifat materi = mencakup sifat fisis (wujud dan penampilan) dan sifat kimia. Sifat suatu materi dipengaruhi oleh :susunan dan struktur dari materi tersebut.
4. Perubahan materi = meliputi perubahan fisis/fisika (wujud) dan perubahan kimia (menghasilkan zat baru).
5. Energi yang menyertai perubahan materi = menyangkut banyaknya energi yang menyertai sejumlah materi dan asal-usul energi itu.
Ilmu Kimia dikembangkan oleh para ahli kimia untuk menjawab pertanyaan “apa” dan “mengapa” tentang sifat materi yang ada di alam. Pengetahuan yang lahir dari upaya untuk menjawab pertanyaan “apa” merupakan suatu fakta yaitu : sifat-sifat materi yang diamati sama oleh setiap orang akan menghasilkan Pengetahuan Deskriptif. Pengetahuan yang lahir dari upaya untuk menjawab pertanyaan “mengapa” suatu materi memiliki sifat tertentu akan menghasilkan Pengetahuan Teoritis.
Skema bagaimana Ilmu Kimia dikembangkan, (Buku Paket):
Peranan Ilmu Kimia dalam Kehidupan
Memasuki abad-21, ilmu kimia tetap mempunyai peranan yang sangat penting pada semua bidang ilmu pengetahuan alam. Terdapat empat bidang utama yang akan menjadi pembicaraan utama pada abad ke 21 ini yaitu kesehatan dan kedokteran, energi dan lingkungan, teknologi dan bahan, dan yang terakhir adalah bidang pangan dan pertanian, (Unggul Sudarmo, 2013).
Berikut peranan ilmu kimia dalam kehidupan :
> Kesehatan dan kedokteran
Obat-obatan, mensterilkan alat-alat kedokteran, dan lain sebagainya
> Energi dan lingkungan
Pemanfaatannya dalam pembangkit listrik dan energi alternatif yang telah dikembangkan oleh ahli kimia seperti energi nuklir
> Teknologi bahan
Dalam pembuatan polimer karet, plastik, nilon, dan lain sebagainya
> Pertanian
Pupuk, pestisida, dan pembasmi hama pengganggu
Manfaat Mempelajari Ilmu Kimia
Meliputi :
> Pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap alam sekitar dan berbagai proses yang berlangsung di dalamnya.
> Mempunyai kemampuan untuk mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih berguna bagi manusia.
> Membantu kita dalam rangka pembentukan sikap.
Cabang-Cabang Ilmu Kimia
Meliputi :
1. Kimia Analisis
= mempelajari tentang analisis bahan-bahan kimia yang terdapat dalam suatu produk.
2. Kimia Fisik
= fokus kajiannya berupa penentuan energi yang menyertai terjadinya reaksi kimia, sifat fisis zat serta perubahan senyawa kimia.
3. Kimia Organik
= mempelajari bahan-bahan kimia yang terdapat dalam makhluk hidup.
4. Kimia Anorganik
= kebalikan dari kimia organik; mempelajari benda mati.
5. Kimia Lingkungan
= mempelajari tentang segala sesuatu yang terjadi di lingkungan, terutama yang berkaitan dengan pencemaran lingkungan dan cara penanggulangannya.
6. Kimia Inti ( Radiokimia )
= mempelajari zat-zat radioaktif.
7. Biokimia
= cabang ilmu kimia yang sangat erat kaitannya dengan ilmu biologi.
8. Kimia Pangan
= mempelajari bagaimana cara meningkatkan mutu bahan pangan.
9. Kimia Farmasi
= fokus kajiannya berupa penelitian dan pengembangan bahan-bahan yang mengandung obat.
Perkembangan Ilmu Kimia
1. Sekitar tahun 3500 SM, di Mesir Kuno sudah mempraktekkan reaksi kimia (misal : cara membuat anggur, pengawetan mayat).
2. Pada abad ke-4 SM, para filosofis Yunani yaitu Democritus dan Aristoteles mencoba memahami hakekat materi.
- Menurut Democritus = setiap materi terdiri dari partikel kecil yang disebut atom.
- Menurut Aristoteles = materi terbentuk dari 4 jenis unsur yaitu : tanah, air, udara dan api.
3. Abad pertengahan (tahun 500-1600), yang dipelopori oleh para ahli kimia Arab dan Persia.
- Kimia lebih mengarah ke segi praktis. Dihasilkan berbagai jenis zat seperti : alkohol, arsen, zink asam iodida, asam sulfat dan asam nitrat.
- Nama ilmu kimia lahir, dari kata dalam bahasa Arab (al-kimiya = perubahan materi) oleh ilmuwan Arab Jabir ibn Hayyan (tahun 700-778).
4. Abad ke-18, muncul istilah Kimia Modern. Dipelopori oleh ahli kimia Perancis Antoine Laurent Lavoisier (tahun 1743-1794) yang berhasil mengemukakan hukum kekekalan massa.
5. Tahun 1803, seorang ahli kimia Inggris bernama John Dalton (tahun 1766-1844) mengajukan teori atom untuk pertama kalinya. Sejak itu, ilmu kimia terus berkembang pesat hingga saat ini, (Buku Paket).
B. Hakikat Ilmu Kimia
Ilmu kimia merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari struktur dan sifat materi, perubahan materi dan energi yang menyertai perubahan tersebut. Ilmu kimia berkembang melalui eksperimen. Oleh karena itu, ilmu kimia selain berisi tentang produk-produk ilmiah (fakta, prinsip, hukum-hukum dan teori) juga memuat proses-proses ilmiah. Ilmu kimia dipelajari dan dikembangkan dengan metode yang biasa digunakan oleh para ilmuan dalam memperoleh ilmu pengetahuan, yang dapat dipertanggung jawabkan secara ilmiah dan disebut sebagai metode ilmiah, (Unggul Sudarmo, 2013).
C. Metode Ilmiah
Setiap ilmu, termasuk ilmu sains, menggunakan metode ilmiah suatu pendekatan sistematik untuk melakukan penelitian (Raymond Chang, 2005). Metode ilmiah adalah metode sains menggunakan langkah-langkah ilmiah dan rasional untuk mengungkapkan suatu permasalahan yang muncul dalam pikiran kita. Dalam bentuk paling sederhana, metode ilmiah terdiri dari tahap-tahap operasional sebagai berikut.
1. Melakukan Pengamatan (Observasi)
Pengamatan dapat dilakukan secara kualitatif maupun kuantitatif.
2. Mencari Pola berdasarkan Pengamatan
Proses ini sering melahirkan rumusan berupa hukum alam. Pengamatan ini dapat digeneralisasikan sebagai hukum alam yang disebut hukum konservasi massa. Hukum alam ini dapat dinyatakan dalam bentuk rumusan matematis.
3. Perumusan Teori
Suatu teori (disebut juga model) terdiri dari sejumlah asumsi sebagai pijakan untuk menerangkan perilaku materi yang diamati. Asumsi biasa disebut hipotesis. Jika hipotesis sejalan dengan kajian-kajian sejumlah percobaan, maka hipotesis tersebut teori atau model.
4. Pengujian Teori
Selanjutnya teori (model) dalam ilmu pengetahuan alam harus selalu dikoreksi dan dikaji secara berkesinambungan, sebab model merupakan gagasan manusia untuk menerangkan perilaku alam yang diamati berdasarkan pengalamannya. Olej karena itu, model harus terus menerus disempurnakan melalui percobaan dengan menyempurnakan metode dan alat-alat yang digunakan dalam pengamatan atau melalui simulasi komputer, agar pendekatan yang diterapkan diharapkan lebih mendekati gejala alam sebenarnya, (Yayan Sunarya,2010).
D. Bekerja di Laboratorium Kimia
Laboratorium adalah suatu tempat bagi seorang praktikan untuk melakukan percobaan. Praktikan adalah orang yang melakukan percobaan atau praktikum. Didalam laboratorium kimia terdapat alat dan bahan kimia yang memerlukan perlakuan secara khusus, (Unggul Sudarmo, 2013).
1. Pengenalan Laboratorium
Berikut beberapa alat laboratorium beserta fungsinya
1) Gelas kimia untuk menyiapkan larutan yang akan digunakan
2) Erlenmeyer untuk mereaksikan laruatan dan sebagai wadah larutan yang akan digunakan.
3) Gelas ukur untuk pengukur volume cairan
4) Labu ukur untuk membuat larutan dengan volume tertentu dengan ketelitian tinggi
5) Corong untung menyaring dan memisahkan endapan dari cairannya
6) Kaki tiga untuk penyangga wadah yang berisi cairan yang dipanaskan
7) Lumpang porselen untuk menghaluskan zat padat
8) Lampu spritus sebagai alat untuk pemanas dengan bahan bakar spiritus
Bahan Kimia:
Jenis bahan kimia berdasarkan sifatnya :
1) Mudah meledak (explosive)
2) Pengoksidasi (oxidizing)
3) Karsinogenik (carcinogenic: memicu timbulnya sel kanker)
4) Berbahaya bagi lingkungan (dangerous to the environment)
5) Mudah menyala (flammable)
6) Beracun (toxic)
7) Korosif (corrosive)
8) Menyebabkan iritasi (irritant)
Persiapan kerja di laboratorium :
1) Merencanakan percobaan yang akan dilakukan sebelum memulai praktikum.
2) Menggunakan peralatan kerja (kacamata, jas praktikum, sarung tangan dan sepatu tertutup).
3) Bagi wanita yang berambut panjang, diharuskan mengikat rambutnya
4) Dilarang makan, minum dan merokok.
5) Menjaga kebersihan meja praktikum dan lingkungan laboratorium.
6) Membiasakan mencuci tangan dengan sabun dan air bersih terutama sehabis praktikum.
7) Bila kulit terkena bahan kimia, jangan digaruk agar tidak menyebar.
8) Memastikan bahwa kran gas tidak bocor sewaktu hendak menggunakan bunsen.
9) Pastikan bahwa kran air selalu dalam keadaan tertutup sebelum dan sesudah melakukan praktikum
2. Teknik Bekerja di Laboratorium
Penanganan terhadap bahan kimia :
1) Menghindari kontak langsung dengan bahan kimia
2) Menghindari untuk mencium langsung uap bahan kimia
3) Menggunakan sarung tangan
Jika ingin memindahkan bahan kimia :
1) Membaca label bahan kimia (minimal 2 kali)
2) Memindahkan sesuai dengan jumlah yang diperlukan
3) Tidak menggunakan secara berlebihan
4) Jika ada sisa, jangan mengembalikan bahan kimia ke dalam botol semula untuk mencegah kontaminasi
5) Menggunakan alat yang tidak bersifat korosif untuk memindahkan bahan kimia padat
6) Untuk bahan kimia cair, pindahkan secara hati-hati agar tidak tumpah
Jika terkena bahan kimia :
1) Bersikap tenang dan jangan panik
2) Meminta bantuan teman yang ada di dekat Anda
3) Membersihkan bagian yang mengalami kontak langsung (dicuci dengan air bersih)
4) Jangan menggaruk kulit yang terkena bahan kimia
5) Menuju ke tempat yang cukup oksigen
6) Menghubungi paramedis secepatnya
Masalah penanganan limbah bahan kimia :
1) Limbah berupa zat organik harus dibuang terpisah agar dapat didaur ulang
2) Limbah cair yang tidak berbahaya dapat langsung dibuang tetapi harus diencerkan dulu dengan menggunakan air secukupnya
3) Limbah cair yang tidak larut dalam air dan limbah beracun harus dikumpulkan dalam botol penampung dan diberi label
4) Limbah padat harus dibuang terpisah karena dapat menyumbat saluran air
5) Sabun, deterjen dan cairan yang tidak berbahaya dalam air dapat langsung dibuang melalui saluran air kotor dan dibilas dengan air secukupnya
6) Gunakan zat / bahan kimia secukupnya.
E. Materi dan Klasifikasinya
Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang, yaitu semua yang dapat disentuh, dirasa, dilihat atau dicium, seperti buku , pensil, roti, dan diri kita sendiri, (Syukri, S, 1999). Untuk memudahkan mempelajari materi yang jenisnya mancapai jutaan, maka para ahli kimia menggolongkan materi sebagai berikut, (J.M.C Johari dan M. Rachmawati, 2006).
1. Unsur, Senyawa, dan Campuran
a. Zat Tunggal ( Zat Murni )
Zat tunggal adalah suatu zat yang komposisinya terdiri atas zat-zat dengan sifat kimia yang sama. Zat tunggal (zat murni) terdiri dari sejenis materi. Contohnya : karbon, belerang, oksigen, air, alkohol
Unsur
Unsur adalah materi yang tidak dapat diuraikan dengan reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana, (Syukri, S, 1999). Unsur merupakan zat tunggal yang paling sederhana dari materi. Contohnya : H, C, N, P, Fe, Au, Mg.
Menurut Jons Jakob Berzelius (Swedia):
Setiap unsur dilambangkan dengan satu huruf yaitu huruf awal dari nama Latin unsur yang bersangkutan dan ditulis dengan huruf besar / kapital. Unsur yang mempunyai huruf awal yang sama, lambangnya dibedakan dengan menambahkan satu huruf lain dari nama Latin unsur tersebut; yang ditulis dengan huruf kecil, (Buku Paket).
Senyawa
Senyawa adalah zat murni yang dapat terurai melalui reaksi kimia biasa membentuk zat-zat lain yang lebih sederhana. Senyawa merupakan gabungan dua unsur atau lebih yang terdapat dalam suatu materi, yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Contohnya, minyak bumi, lemak, protein dan banyak lagi yang lainnya, (Yayan Sunarya, 2010)
Campuran
Campuran adalah penggabungan dua atau lebih zat dimana dalam penggabungan ini zat-zat tersebut mempertahankan identitasnya masing-masing. Contohnya, minuman soda, udara, susu, dan semen.
Campuran ada homogen dan heterogen. Ketika sesendok gula dilarutkan didalam air, setelah pengadukan yang cukup lama, susunan campurannya diseluruh bagian larutan akan sama. Larutan ini adalah campuran homogen. Namun jika pasir dicampur dengan serbuk besi, butir pasir dan serbuk besi akan tetap terlihat terpisah. Jenis campuran ini, dimana susunannya tidak seragam disebut campuran heterogen, (Raymond Chang, 2005).
2. Partikel Dasar Penyusun Materi
Dapat berupa :
1) Atom
Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur yang masih mempunyai sifat-sifat unsur tersebut. Atom suatu unsur diberi lambang sama dengan lambang unsur tersebut. Contoh : Na, Mg, Ba, Ca, Fe.
2) Molekul
Molekul adalah partikel netral yang terdiri dari 2 atau lebih atom, baik atom sejenis maupun atom yang berbeda. Molekul yang terdiri dari sejenis atom disebut Molekul Unsur. Molekul yang terdiri dari atom-atom yang berbeda disebut Molekul Senyawa. Contoh : H2O; CO2; H2SO4.
3) Ion
Ion adalah atom atau kumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion yang bermuatan positif disebut Kation, sedangkan ion yang bermuatan negatif disebut Anion. Ion yang terdiri dari 1 atom disebut Ion Tunggal ( monoatom ), sedangkan ion yang terdiri dari 2 atau lebih atom disebut Ion Poliatom.
Contoh :
Kation Tunggal : Na+, K+
Kation Poliatom : NH4+ , H3O+
Anion Tunggal : Cl-, S2-
Anion Poliatom : NO3-, OH
Partikel Unsur (bisa berupa atom; bisa berupa molekul)
- Pada umumnya, setiap unsur termasuk unsur logam mempunyai partikel berupa Atom
- Hanya beberapa unsur non logam yang partikelnya berupa Molekul (contoh hidrogen H2 ; fosforus P4 ; belerang S8)
- Molekul yang terdiri atas 2 atom disebut Molekul Diatomik (contoh molekul hidrogen, nitrogen)
- Molekul yang terdiri atas lebih dari 2 atom disebut Molekul Poliatomik (contoh molekul fosforus, belerang)
Partikel Senyawa ( bisa berupa molekul ; bisa berupa ion )
- Dapat berupa Molekul (disebut Senyawa Molekul) atau Ion (disebut Senyawa Ion)
- Senyawa dari unsur logam termasuk senyawa ion, sedangkan senyawa dari unsur non logam termasuk senyawa molekul. Contoh senyawa molekul : air (H2O) ; senyawa ion : Kalsium karbonat (CaCO3), (Buku Paket).
Materi lengkap dapat dilihat disini:
Referensi:
Sudarmo, Unggul. 2013. Kimia untuk SMA/MA Kelas X.Jakarta: Erlangga.
Syukri, S. 1999. Kimia Dasar Jilid 1. Bandung: ITB.
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar; Konsep-Konsep Inti. Jakarta: Erlangga.
Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: Yrama Widya.
Johari, J.M.C dan Rachmawati, M. Kimia SMA dan Ma untuk Kelas X. Jakarta: Erlangga.
https://www.bukupaket.com/2016/06/materi-kimia-kelas-10-sma-semester-12.html.
Thariqul Husna 