Hukum gas ideal

Hukum gas ideal

Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan membahasa hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak secara langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan reaksi kimianya tidak didisuksikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya. Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.

a. Sifat gas

Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut.

1.      Gas bersifat transparan.

2.      Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3.      Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4.      Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.

5.      Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6.      Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.

7.      Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan mengembang.

8.      Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.

Dari berbagai sifat di atas, yang paling penting adalah tekanan gas. Misalkan suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang, cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas adalah manometer. Prototipe alat pengukur tekanan atmosfer, barometer, diciptakan oleh Torricelli.

Tekanan didefinisikan gaya per satuan luas, jadi tekanan = gaya/luas.

Dalam SI, satuan gaya adalah Newton (N), satuan luas m2, dan satuan tekanan adalah Pascal (Pa). 1 atm kira-kira sama dengan tekanan 1013 hPa.

1 atm = 1,01325 x 105 Pa = 1013,25 hPa

Namun, dalam satuan non-SI unit, Torr, kira-kira 1/760 dari 1 atm, sering digunakan untuk mengukur perubahan tekanan dalam reaksi kimia.

b. Volume dan tekanan

Fakta bahwa volume gas berubah bila tekanannya berubah telah diamati sejak abad 17 oleh Torricelli dan filsuf /saintis Perancis Blase Pascal (1623-1662). Boyle mengamati bahwa dengan mengenakan tekanan dengan sejumlah volume tertentu merkuri, volume gas, yang terjebak dalam tabung delas yang tertutup di salah satu ujungnya, akan berkurang. Dalam percobaan ini, volume gas diukur pada tekanan lebih besar dari 1 atm.

Boyle membuat pompa vakum menggunakan teknik tercangih yang ada waktu itu, dan ia mengamati bahwa gas pada tekanan di bawah 1 atm akan mengembang. Setelah ia melakukan banyak percobaan, Boyle mengusulkan persamaan (6.1) untuk menggambarkan hubungan antara volume V dan tekanan P gas. Hubungan ini disebut dengan hukum Boyle.

PV = k (suatu tetapan) (6.1)

Penampilan grafis dari percobaan Boyle dapat dilakukan dengan dua cara. Bila P diplot sebagai ordinat dan V sebagai absis, didapatkan hiperbola (Gambar 6.1(a)). Kedua bila V diplot terhadap 1/P, akan didapatkan garis lurus (Gambar 6.1(b)).

(a) Plot hasil percobaan; tekanan vs. volume
(b) Plot hasil percobaan; volume vs 1/tekanan. Catat bahwa kemiringan k tetap.

Volume dan temperatur

Setelah lebih dari satu abad penemuan Boyle ilmuwan mulai tertarik pada hubungan antara volume dan temperatur gas. Mungkin karena balon termal menjadi topik pembicaraan di kotakota waktu itu. Kimiawan Perancis Jacques Alexandre César Charles (1746-1823), seorang navigator balon yang terkenal pada waktu itu, mengenali bahwa, pada tekanan tetap, volume gas akan meningkat bila temperaturnya dinaikkan. Hubungan ini disebut dengan hukum Charles, walaupun datanya sebenarnya tidak kuantitatif. Gay-Lussac lah yang kemudian memplotkan volume gas terhadap temperatur dan mendapatkan garis lurus (Gambar 6.2). Karena alasan ini hukum Charles sering dinamakan hukum Gay-Lussac. Baik hukum Charles dan hukum Gay-Lussac kira-kira diikuti oleh semua gas selama tidak terjadi pengembunan.

Pembahasan menarik dapat dilakukan dengan hukum Charles. Dengan mengekstrapolasikan plot volume gas terhadap temperatur, volumes menjadi nol pada temperatur tertentu. Menarik bahwa temperatur saat volumenya menjadi nol sekiatar -273°C (nilai tepatnya adalah -273.2 °C) untuk semua gas. Ini mengindikasikan bahwa pada tekanan tetap, dua garis lurus yang didapatkan dari pengeplotan volume V1 dan V2 dua gas 1 dan 2 terhadap temperatur akan berpotongan di V = 0.

Fisikawan Inggris Lord Kelvin (William Thomson (1824-1907)) megusulkan pada temperatur ini temperatur molekul gas menjadi setara dengan molekul tanpa gerakan dan dengan demikian volumenya menjadi dapat diabaikan dibandingkan dengan volumenya pada temperatur kamar, dan ia mengusulkan skala temperatur baru, skala temperatur Kelvin, yang didefinisikan dengan persamaan berikut.

273,2 + °C = K (6.2)

Kini temperatur Kelvin K disebut dengan temperatur absolut, dan 0 K disebut dengan titik nol absolut. Dengan menggunakan skala temperatur absolut, hukum Charles dapat diungkapkan dengan persamaan sederhana

V = bT (K) (6.3)

dengan b adalah konstanta yang tidak bergantung jenis gas.

Menurut Kelvin, temperatur adalah ukuran gerakan molekular. Dari sudut pandang ini, nol absolut khususnya menarik karena pada temperatur ini, gerakan molekular gas akan berhenti. Nol absolut tidak pernah dicapai dengan percobaan. Temperatur terendah yang pernah dicapai adalah sekitar 0,000001 K.

Avogadro menyatakan bahwa gas-gas bervolume sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, akan mengandung jumlah molekul yang sama (hukum Avogadro; Bab 1.2(b)). Hal ini sama dengan menyatakan bahwa volume real gas apapun sangat kecil dibandingkan dengan volume yang ditempatinya. Bila anggapan ini benar, volume gas sebanding dengan jumlah molekul gas dalam ruang tersebut. Jadi, massa relatif, yakni massa molekul atau massa atom gas, dengan mudah didapat.

d. Persamaan gas ideal

Esensi ketiga hukum gas di atas dirangkumkan di bawah ini. Menurut tiga hukum ini, hubungan antara temperatur T, tekanan P dan volume V sejumlah n mol gas dengan terlihat.

Tiga hukum Gas

Hukum Boyle: V = a/P (pada T, n tetap)
Hukum Charles: V = b.T (pada P, n tetap)
Hukum Avogadro: V = c.n (pada T, P tetap)

Jadi, V sebanding dengan T dan n, dan berbanding terbalik pada P. Hubungan ini dapat digabungkan menjadi satu persamaan:

V = RTn/P (6.4)

atau

PV = nRT (6.5)

R adalah tetapan baru. Persamaan di atas disebut dengan persamaan keadaan gas ideal atau lebih sederhana persamaan gas ideal.

Nilai R bila n = 1 disebut dengan konstanta gas, yang merupakan satu dari konstanta fundamental fisika. Nilai R beragam bergantung pada satuan yang digunakan. Dalam sistem metrik, R = 8,2056 x10–2 dm3 atm mol-1 K-1. Kini, nilai R = 8,3145 J mol-1 K-1 lebih sering digunakan.

Latihan 6.1 Persamaan gas ideal

Sampel metana bermassa 0,06 g memiliki volume 950 cm3 pada temperatur 25°C. Tentukan tekanan gas dalam Pa atau atm).

Jawab: Karena massa molekul CH4 adalah 16,04, jumlah zat n diberikan sebagai n = 0,60 g/16,04 g mol-1 = 3,74 x 10-2 mol. Maka, P = nRT/V = (3,74 x10-2 mol)(8,314 J mol-1 K-1) (298 K)/ 950 x 10-6 m3)= 9,75 x 104 J m-3 = 9,75 x 104 N m-2= 9,75 x 104 Pa = 0,962 atm

Dengan bantuan tetapan gas, massa molekul relatif gas dapat dengan mudah ditentukan bila massa w, volume V dan tekanan P diketahui nilainya. Bila massa molar gas adalah M (g mol-1), akan diperoleh persamaan (6.6) karena n = w/M.

PV = wRT/M (6.6)

maka

M = wRT/PV (6.7)

Latihan 6.2 Massa molekular gas

Massa wadah tertutup dengan volume 0,500 dm3 adalah 38,7340 g, dan massanya meningkat menjadi 39,3135 g setelah wadah diisi dengan udara pada temperatur 24 °C dan tekanan 1 atm. Dengan menganggap gas ideal (berlaku persamaan (6.5)), hitung "seolah" massa molekul udara.

Jawab: 28,2. Karena ini sangat mudah detail penyelesaiannya tidak diberikan. Anda dapat mendapatkan nilai yang sama dari komposisi udara (kira-kira N2:O2 = 4:1).

e. Hukum tekanan parsial

Dalam banyak kasus Anda tidak akan berhadapan dengan gas murni tetapi dengan campuran gas yang mengandung dua atau lebih gas. Dalton tertarik dengan masalah kelembaban dan dengan demikian tertarik pada udara basah, yakni campuran udara dengan uap air. Ia menurunkan hubungan berikut dengan menganggap masing-masing gas dalam campuran berperilaku independen satu sama lain.

Anggap satu campuran dua jenis gas A (nA mol) dan B (nB mol) memiliki volume V pada temperatur T. Persamaan berikut dapat diberikan untuk masing-masing gas.

pA = nART/V (6.8)

pB = nBRT/V (6.9)

pA dan pB disebut dengan tekanan parsial gas A dan gas B. Tekanan parsial adalah tekanan yang akan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran seandainya gas tersebut sepenuhnya mengisi wadah.

Dalton meyatakan hukum tekanan parsial yang menyatakan tekanan total P gas sama dengan jumlah tekanan parsial kedua gas. Jadi,

P = pA + pB = (nA + nB)RT/V (6.10)

Hukum ini mengindikasikan bahwa dalam campuran gas masing-masing komponen memberikan tekanan yang independen satu sama lain. Walaupun ada beberapa gas dalam wadah yang sama, tekanan yang diberikan masing-masing tidak dipengaruhi oleh kehadiran gas lain.

Bila fraksi molar gas A, xA, dalam campuran xA = nA/(nA + nB), maka pA dapat juga dinyatakan dengan xA.

pA = [nA/(nA + nB)]P (6.11)

Dengan kata lain, tekanan parsial setiap komponen gas adalah hasil kali fraksi mol, xA, dan tekanan total P.

Tekanan uap jenuh (atau dengan singkat disebut tekanan jenuh) air disefinisikan sebagai tekanan parsial maksimum yang dapat diberikan oleh uap air pada temperatur tertentu dalam campuran air dan uap air. Bila terdapat lebih banyak uap air, semua air tidak dapat bertahan di uap dan sebagian akan mengembun.

Latihan 6.3 Hukum tekanan parsial

Sebuah wadah bervolume 3,0 dm3 mengandung karbon dioksida CO2 pada tekanan 200 kPa, dansatu lagi wadah bervolume 1,0 dm3 mengandung N2 pada tekanan 300 kPa. Bila kedua gas dipindahkan ke wadah 1,5 dm3. Hitung tekanan total campuran gas. Temperatur dipertahankan tetap selama percobaan.

Jawab: Tekanan parsial CO2 akan menjadi 400 kPa karena volume wadah baru 1/2 volume wadah sementara tekanan N2 adalah 300 x (2/3) = 200 kPa karena volumenya kini hanya 2/3 volume awalnya. Maka tekanan totalnya 400 + 200 = 600 kPa.

Sumber :

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/gas1/hukum-gas-ideal/

Struktur molekul sederhana

Struktur molekul sederhana

Ikatan ionik dibentuk oleh tarikan elekrostatik antara kation dan anion. Karena medan listrik suatu ion bersimetri bola, ikatan ion tidak memiliki karakter arah. Sebaliknya, ikatan kovalen dibentuk dengan tumpang tindih orbital atom. Karena tumpang tindih sedemikian sehingga orbital atom dapat mencapai tumpang tindih maksimum, ikatan kovalen pasti bersifat terarah. Jadi bentuk molekul ditentukan oleh sudut dua ikatan, yang kemudian ditentukan oleh orbital atom yang terlibat dalam ikatan.

Paparan di atas adalah pembahasan umum struktur molekul. Struktur molekul sederhana dapat disimpulkan dari pertimbangan sterekimia sederhana yang akan dijelaskan di bab ini.

a. Teori tolakan pasangan elektron valensi

Di tahuan 1940, Sidgwick mengusulkan teori yang disebut dengan Teori tolakan pasangan elektron valensi [valence shell electron pair repulsion (VSEPR)], yang karena sifat kualitatifnya sangat mudah dipahami. Teorinya sangat cocok untuk mempredksi struktur senyawa berjenis XYm. Menurut teori ini, jumlah pasangan elektron menentukan penyusunan pasangan-pasangan elektron di sekitar atom pusat molekul. Terdapat gaya tolak elektrostatik antara dua pasangan elektron yang cenderung menolak orbital atom sejauh mungkin satu sama lain. Karena pasangan elektron menempati orbital atom, pasangan elektron bebas juga mempunyai dampak yang sama dengan pasangan elektron ikatan. Dengan kata lain, pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan juga tolak menolak sejauh mungkin.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT DIVALEN

Menurut teori VSEPR, dua pasangan elektron yang dimiliki atom pusat divalen akan terpisah sejauh mungkin bila sudut ikatannya 180°. Dengan kata lain, molekulnya akan memiliki struktur linear. Faktanya, berilium khlorida BeCl2, dengan atom pusat divalen, adalah molekul linear . Seperti akan didiskusikan kemudian, beberapa senyawa seperti karbon dioksida O=C=O dan alena H2C=C=CH2 juga linear seolah memiliki atom pusat divalen.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TRIVALEN

Bila teori VSEPR berlaku juga untuk senyawa dengan atom pusat trivalen seperti boron trikhlorida BCl3, sudut ikatan ∠Cl-B-Cl akan bernilai 120° dengan emapt atom itu berada dalam bidang yang sama. Struktur trigonal planar juga diamati di timah khlorida, SnCl3. Catat juga bahwa struktur segitiga juga diamati di etilena H2C=CH2, ion nitrat NO3 dan sulfur dioksida SO2.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TETRAVALEN

Teori karbon tetrahedral diusulkan oleh kimiawan Belanda Jacobus Henricus van’t Hoff (18521911) dan kimiawan Perancis Joseph Achille Le Bel (1847-1930), yang menyempurnakan teorinya hampir pada saat yang bersamaan. Kesimpulan yang sama juga dapat secara otomatis didapatkan dari teori VSEPR. Misalnya untuk metana, struktur yang akan memiliki tolakan antar pasangan elektron yang minimal didapatkan untuk geometri tetrahedron dengan sudut 109,5°, yang jelas lebih besar dari bujur sangakar yang bersudut 90°. Menariknya ion amonium NH4+dengan atom nitrogen sebagai atom pusat juga tetrahedral seperti metana. Bila pasangan elektron bebas juga dihitung, atom nitrogen dari amonia NH3 dan atom oksigen dalam air H2O juga dapat dianggap

tetravalen. Namun di molekul-molekul ini tidak didapat tetrahedral sempurna, sudut ikatan ∠HNH adalah 106° dan ∠H-O-H adalah 104,5°. Fakta ini menyarankan hubungan kualitatif berikut.

Kekuatan relatif tolakan

Pasangan elektron bebas (PEB)-PEB > PEB- Pasangan elektron ikatan (PEI) > PEI-PEI Beberapa ion poliatomik semacam SO42- dan SO32- juga memiliki struktur tetrahedral.

SENYAWA DENGAN VALENSI LEBIH TINGGI DARI EMPAT

Struktur senyawa dengan atom pusat memiliki valensi lebih besar dari empat juga dapat dijelaskan dengan teori VSEPR. Senyawa pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Senyawa khas jenis ini adalah fosfor pentakhlorida PCl5. Senyawa dengan atom pusat heksavalen berstruktur oktahedral, yang identik dengan bujur sangkar bipiramid. Contoh yang baik adalah belerang heksafluorida SF6. Dalam kasus senyawa heptavalen, situasinya sama dan strukturnya adalah pentagonal bipiramid.

Ketika menggunakan teori ini, dalam senyawa yang strukturnya ditentukan pasangan elektron bebas harus diikutsertakan sebagai bagian pasangan elekron yang menentukan struktur. Misalnya untuk IF5 dan ICl4 hal ini sangat penting. Di Gambar 4.1 ditunjukkan beberapa struktur senyawa khas.

(c) segitiga bipiramid PCl5; (d) oktahedron SF6.

Latihan: Prediksi struktur berdasarkan teori VSEPR Prediksikan struktur spesi kimia berikut dengan teori VSEPR: (a) SO2, (b) SO3 (c ) SO42-

Jawab: (a) segitiga, (b) piramidal , (c ) tetrahedral

b. Hibridisasi orbital atom

Diharapkan bahwa berilium khlorida BeCl2 dan timah (II) khlorida SnCl2 akan memiliki struktur yang mirip karena memiliki rumus molekul yang mirip. Namun, ternyata senyawa pertama berstruktur linear sedang yang kedua bengkok. Hal ini dapat dijelaskan dengan perbedaan orbital atom yang digunakan. Bila elektron-elektron mengisi orbital atom mengikuti prinsip Aufbau, elektron akan mengisi orbital atom yang berenergi terendah. Dua elektron diizinkan mengisi satu orbital. Menurut prinsip Pauli, tidak ada elektron yang memiliki satu set bilangan kuantum yang tepat sama (Bab 2.4 (d)). Masalah yang timbul adalah akan diletakkan di mana elektron ke-empat atom karbon. Telah ditetapkan bahwa konfigurasi elektron terendah atom adalah konfigurasi dengan jumlah elektron tak berpasangan maksimum dan masih tetap diizinkan oleh aturan Pauli dalam set orbital dengan energi yang sama (dalam kasus karbon adalah tiga orbital 2p). Dalam kasus ini awalnya semua elektron akan memiliki bilangan kuantum spin yang sama (yakni, +1/2 atau -1/2) (Gambar 4.2).

Berilium adalah atom dengan dua elektron valensi dan konfigurasi elektron (1s22s2). Agar berilium membentuk ikatan sebagai atom divalen, orbital 2s dan 2p harus membentuk pasangan orbital terhibridisasi sp. Karena kedua orbital hibrida sp membentuk sudut ikatan 180°, BeCl2dengan demikian linear.

Mirip dengan itu, boron yang memiliki tiga elektron valensi dan konfigurasi elektron 1s22s22p1; atau secara sederhana ditulis 1s22s22p. Untuk membentuk ikatan dengan valensi tiga, konfigurasi elektronnya harus (1s22s2px2py). Satu orbital 2s dan dua orbital 2p akan membentuk orbital terhibridisasi sp2. Karena sudut ikatan antara dua orbital hibrida sp2 adalah 120°, BCl3berstruktur segitiga.

Dalam kasus senyawa karbon, strukturnya dijelaskan dengan mengasumsikan empat orbital sp3ekuivalen terbentuk dari satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Atom karbon memiliki empat elektron valensi, dan konfigurasi elektronnya adalah 1s22s22p2, dan untuk membentuk atom tetravalen, konfigurasi elektronnya harus berubah menjadi (1s22s2px2py2pz). Dengan hibridisasi, empat orbital hibrida sp3 yang ekuivalen akan terbentuk. Sudut ikatan yang dibuat oleh dua orbital hibrida sp3 adalah 109,5° (sudut tetrahedral). Inilah alasan mengapa metana berstruktur tetrahedral.

Untuk kasus senyawa nitrogen, amonia NH3 misalnya, empat dari lima elektron valensi atom nitrogen akan menempati empat orbital hibrida sp3 seperti ditunjukkan di Gambar 4.3. Satu elektron valensi yang tersisa akan menempati satu orbital hibrida yang telah diisi satu elektron. Jadi spin elektron kedua ini harus berlawanan dengan spin elekron pertama. Akibatnya atom nitrogen akan trivalen dengan satu pasangan elektron bebas.

Dalam kasus fosfor, ada dua kasus. Dalam satu kasus atom fosfornya trivalen dengan satu pasang elektron bebas seperti nitrogen, dan di satu kasus lain fosfornya pentavalen dengan orbital hibrida dsp3. Fosfor pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Ion kompleks dengan ion nikel atau kobal sebagai atom pusat berkoordinasi enam dengan struktur oktahedral.

Sebagaimana didiskusikan di atas, baik teori VSEPR maupun hibridisasi orbital atom akan memberikan kesimpulan struktur molekul dan ion yang sama. Walaupun teori VSEPR hanya bergantung pada tolakan antar pasangan elektron, dan teori hibridisasi memberikan justifikasi teoritisnya.

sumber :

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/bentuk_molekul1/struktur-molekul-sederhana/

Teori kuantum ikatan kimia

Apa yang dimaksud dengan kimia kuantum?

Kimia kuantum adalah sebuah aplikasi mekanika kuantum pada kimia. Kimia kuantum memungkinkan kita untuk memahami dan memprediksi struktur, sifat dan mekanisme reaksi dari berbagai bahan. Untuk keperluan ini, matematika menjadi alat bantu yang sangat penting. Pada masa awal saat mekanika kuantum baru lahir dan dikembangkan, komputasi elektronik belum tercipta sehingga ruang lingkup fenomena kimia di mana kimia kuantum dapat diterapkan sangat terbatas. Akan tetapi, perkembangan yang cepat pada alat komputasi modern dalam beberapa tahun terakhir ini telah memberikan perluasan yang penting pada ruang lingkup kimia kuantum. Pada bagian ini, kita akan melihat apa yang dapat dijelaskan dan diprediksi setelah kita mempelajari kimia kuantum.

(1) Asal-usul dari sifat unsur kimia dapat dijelaskan (lihat bagian: 2.5, 2.6, 6.1, 6.2)

Terdapat beberapa grup dari unsur-unsur yang memiliki sifat yang sama: logam alkali dengan mudah kehilangan sebuah elektron (sangat elektropositif), halogen cenderung untuk menerima elektron (sangat elektronegatif), dan gas mulia bersifat inert. Meskipun karakter periodik dari unsur dipelajari di sekolah menengah pertama atau atas, akan tetapi bagaimana sifat-sifat dari unsur-unsur ini dapat diturunkan dari hukum-hukum alam tidak dapat dijelaskan dengan tingkat pengetahuan pada sekolah lanjutan tersebut. Terdapat penjelasan bahwa gas mulia bersifat inert karena memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Mengapa konfigurasi elektron dari gas mulia stabil? Pada tahun 1962 ditemukan bahwa gas mulia dapat bereaksi dan membentuk senyawa, meskipun fakta ini biasanya tidak diberikan pada tingkat sekolah lanjutan. Bagaimana bisa sebuah gas mulia yang inert dapat bereaksi? Apakah ada suatu kondisi tertentu bagi kereaktifannya? Asal-usul dari sifat dan karakter dari unsur kimia termasuk sifat kereaktifan yang misterius dari gas mulia dapat dipahami dengan mekanika kuantum.

(2) Dapat memprediksi struktur molekul (lihat bagian: 4.4, 5.4-5.7) Dalam semua buku teks kimia untuk sekolah lanjutan, gambar dari struktur molekul seperti yang terdapat dalam Gambar 1.1 dapat ditemui. Struktur-struktur ini ditentukan berdasarkan studi eksperimental. Struktur rangka seperti tetrahedron pada metana, segitiga pada air dan heksagon dengan 6 ikatan CH yang ekivalen yang membentuk benzen, semuanya sangat menarik. Mengapa metana tidak membentuk struktur silang? Mengapa air tidak linier? Mengapa benzen memiliki ikatan CC dan juga CH semua dengan panjang ikatan yang sama? Pertanyaan-pertanyaan seperti itu dapat dijawab dengan kimia kuantum. Panjang ikatan dan sudut-sudutnya dapat diperoleh dengan perhitungan-perhitungan kimia kuantum.

Gambar 1.1 Struktur rangka dari berbagai molekul. Angka-angka yang terdapat dalam gambar adalah panjang ikatan dalam nm dan sudut ikatan dalam derajat.

(3) Dapat memprediksi spektra dari molekul (lihat bagian: 4.4)

Kita dapat melihat gambaran yang jelas dari karakter warna dari berbagai material dalam buku teks untuk sekolah lanjutan. Gambar yang berwarna pada TV sebenarnya juga produk kimia yang dikontrol secara elektrik, yang disebut dengan kata lain sebagai gelombang elektromagnetik. Mekanisme bagaimana suatu warna dapat terjadi dalam larutan dan padatan yang mengandung molekul dan ion dapat dipahami dengan kimia kuantum. Panjang gelombang dari gelombang infra merah dan radiasi gelombang mikro yang diserap dan dipancarkan oleh air dan molekul karbon monoksida dapat dihitung dengan teori kimia kuantum. Dengan membandingkan spektra yang teramati dalam ruang antar bintang dengan perhitungan kimia kuantum kita dapat mengidentifikasi molekul apa yang menghasilkan spektra tersebut.

(4) Panas dari suatu reaksi dapat diprediksi (bagian: 4.4)

Panas yang dihasilkan oleh suatu reaksi kimia tidak perlu diturunkan dari beberapa data reaksi termasuk untuk senyawa yang berhubungan dan dengan menggunakan penjumlahan konstanta panas dengan menggunakan hukum Hess. Tanpa data eksperimental, panas dari suatu reaksi kimia dapat diperoleh dengan perhitungan menggunakan kimia kuantum.

(5) Apa yang akan dihasilkan dan bagaimana reaksi tersebut akan berlangsung dapat diprediksi (lihat bagian: 6.3, 6.4).

Skema reaksi I

(Atom-atom terluar adalah atom H)

Senyawa vinyl yang memiliki ikatan ganda dapat melakukan reaksi tambahan atau melanjutkan proses polimerisasi, sebagaimana dapat dilihat pada buku teks kimia di sekolah lanjutan. Polietilen dan polibutadien adalah produk hasil polimerisasi dari monomer unit tunggal etilen dan butadien. Pada tahun 1928, ditemukan bahwa campuran antara etilen dan butadien akan membentuk hasil reaksi yang unik yaitu cincin sikloheksen (lihat skema reaksi I). Reaksi tersebut sangat penting untuk mendapatkan cincin dengan 6 anggota karbon, karena reaksi mudah terjadi untuk menghasilkan produk yang dihasilkan secara selektif tanpa menggunakan reaktan yang tidak berguna. Mengapa molekul etilen tidak mudah bereaksi satu sama lain untuk menghasilkan cincin siklobutan dengan 4 anggota (lihat skema reaksi II)? Penjelasannya dapat diperoleh dari teori kimia kuantum.

Selanjutnya, kedua jenis cincin hasil reaksi (A) dan (B) pada skema reaksi II dapat diasumsikan diproduksi dari turunan etilen dan butadien yang mana sebuah atom hidrogen digantikan oleh sebuah grup formil (-CHO) dan grup metoksi (-CHO3). Akan tetapi, hanya (A) yang dapat diproduksi dalam reaksi yang riil. Jika beberapa produk dihasilkan, kita perlu melakukan usaha untuk memisahkan satu dengan lainnya dengan konsekuensi kehilangan reaktan dalam jumlah yang berarti. Karenanya, sebuah reaksi yang menghasilkan hanya satu produk adalah hal yang sangat berguna dalam reaksi kimia. Kimia kuantum dapat memberikan desain teoritis bagi sebuah skema reaksi untuk menghasilkan produksi yang selektif dari senyawa-senyawa.

Skema reaksi II

(Ikatan CH tidak digambarkan)

Contoh-contoh di atas adalah sebagian kecil dari aplikasi yang luas dari kimia kuantum. Perkembangan terakhir dalam instrumen komputasi dengan cepat melebarkan jangkauan aplikasi kimia kuantum. Matematika dan metoda komputasi untuk kimia kuantum telah dikembangkan pada berbagai tingkat. Pada abad ke-21, jangkauan aplikasi kimia kuantum akan dikembangkan secara berkelanjutan termasuk pada bidang-bidang yang belum disentuh oleh kimia kuantum.

sumber :

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_kuantum/teori_kuantum_dan_persamaan_gelombang/apa-yang-dimaksud-dengan-kimia-kuantum/

Teori ikatan kimia

Teori ikatan kimia

a. Afinitas kimia

Teori atom adalah premis untuk konsep ikatan kimia. Namun, teori afinitas lebih disukai kimiawan abad 18 mungkin dapat dianggap sebagai asal teori ikatan kimia modern, walaupun afinitas kimia merupakan teori reaksi kimia. Dasar teori afinitas adalah konsep „like attract like“, sesama manarik sesama. Kimiawan Perancis Étienne François Geoffroy (1672-1731) membuat tabel dengan enambelas jenis zat didaftarkan dalam urutan afinitasnya pada zat lain (Gambar 3.1). Karya ini memiliki signifikansi historis karena orang dapat memprediksi hasil reaksi dengan bantuan Gambar 3.1.

Sekitar pertengahan abad 19, kimiawan mencari cara untuk mengukur afinitas kimia dengan kuantititatif. Kimiawan Denmark Hans Peter Jargen Julius Thomsen (1826-1909) dan kimiawan Pernacis Pierre Eugene Marcelin Berthelot (1827-1907) menggunakan kalor yang dihasilkan dalam reaksi sebagai ukuran afinitas kimia. Namun, ada beberapa reaksi yang endoterm, walaupun sebagian besar reaksi eksoterm. Kemudian menjadi jelas, tidak ada hubungan yang sederhana antara kalor yang dihasilkan dalam reaksi dan afinitas kimia.

b. Dualisme Elektrokimia

Dualisme elektrokimia adalah teori ikatan kimia rasional yang pertama, dan teori ini diusulkan oleh Davy, Berzelius dkk di pertengahan pertama abad 19. Dasar teori Berzelius adalah sebagai berikut: atom berbagai unsur bermuatan positif atau negatif dalam jumlah yang berbeda, dan muatan ini adalah gaya dorong pembentukan zat. Misalnya, tembaga bermuatan listrik positif dan oksigen bermuatan negatif. Tembaga oksida terbentuk dengan kombinasi kedua unsur tersebut masih sedikit positif. Hal ini yang menyebabkan umumnya oksida logam yang agak positif dan air yang agak negatif bereaksi satu sama lain menghasilkan hidroksida. Penemuan bahwa elektrolisis oksida logam alkali menghasilkan logam dan oksigen dengan baik dijelaskan dengan dualisme elektrokimia.

Namun, ditemukan beberapa kasus yang tidak cocok dengan teori ini. Menurut aksioma Berzelius, atom hidrogen bermuatan positif dan atom khlorin bersifat negatif. Menurut teori Berzelius, walaupun asam asetat, CH3COOH, bersifat asam, asam trikhloroasetat, CCl3COOH, seharusnya basa. Berzelius percaya b ahwa muatan listrik adalah asal usul keasaman dan kebasaan. Karena penukaran hidrogen dengan khlorin, yang muatannya berlawanan, akan membentuk basa. Faktanya asam trikhloroasetat asam, bahkan lebih asam dari asam asetat Dualisme elektrokimia dengan demikian perlahan ditinggalkan.

Teori Valensi

Di paruh akhir abad 19, teori yang lebih praktis diusulkan dari bidang kimia organik. Banyak senyawa organik yang telah disintesis sebelum masa itu, dan strukturnya telah ditentukan dengan analisis kimia. Karena dijumpai banyak senyawa yang secara kimia mirip (misalnya, dalam nomenklatur saat ini sifat-sifat deret asam karboksilat), kimiawan mengusulkan beberapa teori untuk mengklasifikasikan dan mengurutkan kemiripan sifat ini. Menurut salah satu teori, satu radikal (misalnya radikal benzoil, C7H5O-) yang terdiri dari beberapa atom dianggap ekuivalen dengan satu atom dalam senyawa anorganik (Tabel 3.1). Teori lain menjelaskan bahwa kemampuan ikatan (afinitas kimia) atom tertentu yang terikat sejumlah tertentu atom lain.

Table 3.1 Beberapa contoh senyawa dengan radikal benzoil

Rumus saat itu	Rumus modern	Nama
C7H5O･H	C6H5CHO	Benzaldehida
C7H5O･OH	C6H5COOH	Asam benzoat
C7H5O･Cl	C6H5COCl	benzoil khlorida

Kimiawan Jerman Stradouity Friedrich August Kekulé (1829-1896) dan kimiawan Inggris Archibald Scott Couper (1831-1892) mengelaborasikan teori kedua menjadi teori valensi. Kekulé menganggap bahwa satu atom karbon memiliki empat satuan afinitas (dalam terminologi modern, valensi) dan menggunakan satuan afinitas ini dengan empat atom hidrogen membentuk CH4atau berkombinasi dengan dua atom oksigen membentuk CO2. Ia juga menyarankan kemungkinan atom karbon dapat berkombinasi dengan atom karbon lain, menggunakan satu dari empat valensinya, dan setiap atom karbon dapat berkombinasi dengan atom lain termasuk atom karbon, dengan menggunakan tiga valensi sisanya.

Kekulé mengusulkan metoda menggambarkan molekul (yang disebut dengan sosis Kekulé) seperti di gambar 3.2. Pada tahap ini, valensi hanya sejenis indeks yang mengindikasikan rasio atom yang menyusun molekul.

Gambar 3.2 Struktur molekul yang diusulkan oleh Kekulé. Pada tahap ini konsep ikatan kimia yang menghubungkan atom belum jelas.

Couper memformulasikan teorinya dengan cara yang mirip, tetapi ia mendahului Kekulé dalam menggunakan istilah “ikatan” yang digunakan seperti saat ini untuk menyatakan ikatan atom atom. Konsep fundamental dalam kimia organik modern, yakni rantai atom karbon, secara perlahan diformulasikan. Jadi konsep ikatan kimia digunakan oleh Kekulé dan Couper didasarkan atas teori valensi dan ikatan kimia pada dasarnya identik dengan konsep modern ikatan kimia. Harus ditekankan bahwa di abad 19 tidak mungkin menjawab pertanyaan mendasar mengapa kombinasi tetentu dua atom membentuk ikatan sementara kombinasi dua atom lain tidak akan membentuk ikatan.

sumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/ikatan_kimia1/teori-ikatan-kimia-sebelum-abad-20/

Manfaat kulit buah semangka

Semangka - watermelon atau tembikai (Citrullus lanatus, suku ketimun-ketimunan Atau Cucurbitaceae) adalah tanaman merambat yang berasal dari daerah setengah gurun di Afrika bagian selatan. Pada umumnya orang – orang mengkonsumsi buah semangka hanya dagingnya saja. Daging semangka memiliki rasa segar karena kaya akan mineral alami yang mampu mengilangkan rasa haus dan dehidrasi. Biasanya setelah dikonsumsi kulit buah semangka hanya dibuang begitu saja. Tapi taukah anda kulit semangka juga memiliki manfaat bagi kesehatan kita.

Beberapa ilmuan dari Amerika Serikat (USA) yaitu Agnes M. Rimandoa dan Penelope M. Perkins-Veazie pada tahun 2005 telah menelaah kandungan kulit semangka. Dari hasil penelitiannya membuktikan bahwa kulit semangka kaya akan sitrulin.Sitrulin adalah asam α-amino. Namanya berasal dari Citrullus, bahasa Latin untuk semangka, dari yang pertama kali diisolasi pada tahun 1930. citrulline bereaksi dengan enzim tubuh dan diubah menjadi arginin, suatu asam amino yang menguntungkan bagi jantung, sirkulasi darah, dan sistem imunitas (kekebalan tubuh).

Sitrulin memiliki banyak manfaat bagi tubuh manusia diantaranya :

1.      citrulline membantu mengeluarkan amonia dari hati. sehingga dapat bersifat detoksifikasi

2.      citrulline merupakan prekusor arginin yang dapat mensekresi asam nitrit (NO) untuk vasodilatasi atau pelebaran pembuluh darah. sehingga sitrullin dapat berperan untuk mengatasi hipertensi.

3.      Menurut Medical News Today, efek vasodilatasi dari citrulline dapat mendukung fungsi seksual yang sehat (mirip viagra) 

Selain manfaat sitrulin diatas, sitrulin yang terkandung di dalam kulit semangka juga bermanfaat untuk kesehatan kulit kita. Kulit semangka dapat dimanfaatkan sebagai masker. Penggunaan masker semangka dapat mengembalikan kesegaran wajah setelah beraktivitas. Manfaat kulit semangka untuk kecantikan juga dapat melembutkan kulit, membuka pori – pori yang tersumbat akibat kotoran, debu ataupun sisa kosmetik Sitrulin merupakan salah satu zat antioksidan yang bermanfaat bagi kesehatan kulit.

Berikut beberapa manfaat kulit semangka :

1.      Darah tinggi kronis

2.      Radang ginjal

3.      Sulit buang air kecil

4.      Sulit buang air besar kronis

5.      Penyakit dropsy (sakit gembur-gembur).

6.      Mencegah infeksi kandung kemih.

7.      Mengeluarkan cacing usus

8.      Kencing manis (diabetes melitus)

9.      Sakit sewaktu bangun tidur pagi akibat alkohol (hangover)

10.  Migren

11.  Mencegah kerontokan rambut

12.  Kulit kasar, luka bakar, dan terbakar matahari

Berikut cara pengolahan kulit semangka untuk beberapa penyakit tertentu :

1.      Darah tinggi kronis, Untuk darah tinggi disarankan untuk mengeringkan kulit semangka lalu ditumbuk halus.Setiap hari diambil 20 gram dari kulit yang telah ditumbuk itu dan dimasak dengan air secukupnya.Pasien yang meminumnya secara teratur selama sebulan,penyakit darah tingginya akan dapat tersembuhkan secara total.

2.      Sedangkan empat penyakit lain seperti Pasien penderita radang ginjal,sulit buang air kecil ,sulit buang air besar kronis dan penyakit gembur-gembur disarankan untuk memotong kecil kulit semangka tersebut lalu dimasak sehingga menjadi adonan ,lalu disimpan di dalam botol kaca yang ditutup rapi. Kemudian penderita dianjurkan memakan adonan tersebut satu sendok makan sehari sebelum sarapan selama sebulan.

Sekarang kita mengetahui bahwa dibalik kelezatan dari daging buah semangka, ada kulit semangka yang memiliki banyak manfaat untuk kesehatan tubuh kita. Mulai sekarang kita bisa memanfaatkan limbah kulit semangka yang biasanya setelah kita makan dagingnya lansung kita buang untuk kita jadikan obat agar limbah kulit semangka bisa menjadi lebih bermanfaatbagi diri kita.

Sumber :

http://tipskesehatan123.blogspot.com/2012/11/manfaat-kulit-semangka-bagi-kesehatan.html

http://www.iptek.net.id/ind/pd_tanobat/view.php?id=251

http://riestyadp.blogspot.com/2010/08/manfaat-kulit-buah-semangka-citrullus_16.html

http://budidaya-petani.blogspot.com/2012/12/manfaat-kulit-semangka-bagi-kesehatan.html

http://khasiatdanmanfaatherbal.blogspot.com/2012/07/khasiat-dan-manfaat-kulit-semangka.html

Sumber Gambar :

http://enomokicorp.blogspot.com/2010/06/manfaat-kulit-semangka.html

Khasiat buah kelapa ijo

Kelapa ijoo ? yaap siapa yang tidak mengenal buah yang satu ini. Buah yang dikenal memiliki kandungan air yang sangat segar saat diminum ataupun daging dalamnya yang sangat lezat untuk disantap. Disamping kelezatanya air kelapa hijau sangat bermanfaat bagi kesehatan tubuh kita karena kelapa hijau dapat menetralisir segala macam racun yang ada di dalam tubuh kita, racun racun yang disebabkan oleh zat-zat kimia yang terbawa pada makanan kita ataupun saat kita beraktivitas.

Salah satu bagian dari buah kelapa ijo yang sering dikosumsi adalah airnya, ternyata air kelapa  ini punya khasiat dan nilai gizi yang luar biasa. Bukan hanya unsur makro berupa nitrogen dan karbon, tetapi juga unsur mikro yang sangat dibutuhkan tubuh ada di air kelapa. Unsur nitrogen di dalamnya berupa protein yang tersusun dari asam amino, seperti alanin, sistin, arginin, alin, dan serin. Air kelapa juga memiliki jumlah nutrisi dan mineral yang sangat tinggi, termasuk kalsium, kalium, magnesium, mangan natrium, dan fosfor yang sangat efektif dalam rehidrasi tubuh. Dibandingkan asam amino yang terdapat di susu sapi, asam amino yang terkandung dalam air kelapa ternyata lebih tinggi. Sementara unsur karbon dapat dijumpai dalam bentuk karbohidrat sederhana seperti glukosa, sukrosa, fruktosa, sorbitol, inositol, dan lainnya. Begitu pula dengan unsur mikro dalam air kelapa berupa mineral yang dibutuhkan sebagai penganti ion tubuh. Layak memang, bila setelah minum kelapa muda tubuh kita terasa kembali segar.

            Jika diteliti lebih jauh, air kelapa ternyata juga mengandung beragam vitamin. Di antaranya vitamin C yang dominan, asam nikotinat, asam folat, asam pantotenat, biotin, serta riboflavin. Tak heran jika air kelapa juga dimanfaatkan sebagai bahan pengobatan tradisional sekaligus kecantikan. Di samping itu, secara khusus, air kelapa kaya akan potasium (kalium). Selain mineral, air kelapa juga mengandung gula (bervariasi antara 1,7 sampai 2,6 persen) dan protein (0,07- 0,55 persen). Karena komposisi gizi yang demikian ini, maka air kelapa berpotensi dijadikan bahan baku produk pangan.

Berikut berbagai macam manfaat airk kelapa ijo :

1.      Air kelapa berkhasiat sebagai diuretik, yaitu untuk memperlancar pengeluaran air seni.

2.      Air kelapa muda dicampur dengan sedikit sari jeruk sitrun bermanfaat untuk mengatasi dehidrasi, juga untuk memerangi gangguan cacing dalam perut anak-anak kecil

3.      Susu yang dicampur dengan air kelapa muda amat baik untuk makanan anak. Campuran air kelapa muda tersebut mempunyai khasiat untuk mencegah penggumpalan susu dalam perut, muntah, sembelit, dan sakit pencernaan.

4.      Air kelapa muda dapat membantu mengatasi pengaruh racun obat sulfa dan anti-biotika lain, sehingga menjadikan obat-obat tersebut lebih cepat diserap darah

5.      Air kelapa muda dapat membantu mengatasi pengaruh racun obat sulfa dan anti-biotika lain, sehingga menjadikan obat-obat tersebut lebih cepat diserap darah

6.      Air kelapa juga baik sebagai obat brokhitis kronis, sembelit, dan wasir.

7.      Air kelapa dapat menyembuhkan jerawat. Adapun cara pembuatan ramuannya adalah sebagai berikut: 25 g pasta kunyit dicampur dengan segelas air kelapa dan dibiarkan sernalam, kemudian ditambah dengan 3 sendok teh bubuk cendana merah. Aduk-aduklah semua bahan tersebut sampai rata, kemudian disisihkan (disimpan) lagi tanpa terganggu selama 3 hari. Ramuan tersebut kemudian disaring dengan tiga lapis kain kasa, disimpan dalam botol, dan digunakan dengan cara dioleskan pada muka dua kali sehari hingga jerawat hilang.

8.      Air kelapa berkhasiat sebagai obat luka, gatal-gatal, telapak kaki pecah, dan eksim. Adapun cara pembuatan ramuannya adalah sebagai berikut: segenggam beras direndam dalam air kelapa muda bersama tempurungnya sampai beras terasa asam karena peragian, kemudian beras digiling hingga menjadi tepung (bubur halus). Tepung beras tersebut dioleskan setiap hari selama 3 — 4 hari pada bagian tubuh yang sakit.

9.      Air kelapa muda dicampur dengan sejumput bubuk kunyit dan air kapur sirih dalam ukuran yang sama, merupakan obat luka bakar dan menghilangkan rasa panas pada telapak kaki dan telapak tangan.

10.  Air kelapa muda hijau yang dicampur dengan air jeruk nipis dan diminum secara teratur, berkhasiat sebagai obat penyakit demam berdarah.

11.  Air kelapa muda yang diembunkan semalam dan pagi harinya diminum secara rutin setiap harinya dapat membuat suara menjadi lembut dan merdu.

12.  Air kelapa hijau yang dicampur dengan 1 sendok teh garam dan digunakan untuk cuci rambut, berkhasiat mencegah tumbuhnya uban.

Sebagian masyarakat luas percaya kelapa hijau dapat memperkuat sistem kekebalan tubuh dan berfungsi sebagai minuman berenergiataupun sebagai obat alternative . Akan tetapi Sebaiknya berkonsultasilah terlebih dahulu dengan Ahli kesehatan Anda untuk setiap masalah kesehatan sebelum menggunakan air kelapa.

Sumber :

http://arisfourtofour.blogspot.com/2011/12/khasiat-air-kelapa-hijau-untuk.html

http://www.bagikisah.com/10_manfaat_air_kelapa_hijau_175.htm

http://www.azhie.net/2012/07/manfaat-dan-khasiat-air-kelapa-hijau-ijo.html

http://www.jendela-alam.com/manfaat-dan-kandungan-air-kelapa-untuk-kesehatan.html

http://obat-net.blogspot.com/2012/05/manfaat-alami-dari-kelapa-hijau-manfaat.html

Sumber gambar:

http://dapurherbalku.files.wordpress.com/2012/06/kelapa-hijau1.jpg