Kimia: Sejarah Perkembangan Kimia

Sasaran Pembelajaran 1. Mampu memahami perkembangan sejarah ilmu kimia dan keterkaitannya

dengan perkembangan sain dan bidang lain.

2. Memahami pendekatan sain, metoda saintifik

3. Membedakan antara batasan hipotesis, teori, dan hukum saintifik

4. Menjelaskan sifat keadaan gas, cair dan padat Klasifikasi sifat kimia dan fisika

5. Klasifikasi perubahan materi secara kimia atau fisika

6. Memberikan contoh spesifik sifat kimia dan fisika

7. Membedakan sifat intensif dan ekstensif

8. Mengklasifikasikan zat sebagai unsur, senyawa, atau campuran

9. Membedakan antara data dan hasil.

10. Memahami satuan ukuran utama dalam system metric dan Inggris, dan mampu mgubahah kesatuan lainnya.

11. Penulisan data dan hasil menggunakan notasi saintifik dan pengunaan bilangan yang signifikan

12. Menggunakan besaran percobaan yang sesuai dalam menjawab permasalahan

13. Menghitung kerapatan suatu objek dari massa dan volume dan menghitung kerapatan jenis suatu objek dari nilai kerapatannya.

Outline Pertemuan 1 1.1 Sejarah Perkembangan KimiaA HUMAN PERSPECTIVE: The Scientific Method 1.2 Materi dan Sifat Materi dan sifat fisik; Materi dan sifat kimia ; Sifat Intensif dan ekstensif Klasifikasi Materi  Pertemuan ke 2 1.3 Pengukuruan dalam Kimia Data, Hasil dan Satuan; Satuan Inggris dan Metrik ; Satuan Pengubah: Sistem Inggris dan Metrik ; Satuan Pengubah dalam system yang sama ; Satuan Konversi dasi Sistem Berbeda

1.4 Bilangan bermakna dan Notasi Saintifik Bilangan Bermakna; Mengenali Bilangan bermakna; Notasi Santifik Bilangan bermakna dalam Perhitungan hasil; Pembulatan angka

1.5 Besaran Eksperimen Massa; Panjang; Volume; Waktu; Temperature; Energi; Konsentrasin; Kerapatan dan Rapat Jenis A HUMAN PERSPECTIVE: Food Calories A CLINICAL PERSPECTIVE: Diagnosis Based on Waste

PENDAHULUAN Sistem kehidupan merupakan suatu susunan yang terorganisir dalam skala besar, berbasis molekul karbon yang dipertahankan oleh reaksi-reaksi biokimia. Untuk memahami dan menghargai sifat sistem kehidupan, kita harus memahami konsep ilmu dasar sains dan kimia pada tingkatan biomolekular.

1.1 Sejarah Perkembangan Kimia Sebelum Abad 17

350 SM

Aristotle, mengusulkan gagasan suatu senyawa sebagai kombinasi zat dan bentuk. Menjelaskan teori Five Elements. Teori ini diterima di dunia barat hingga satu abad lebih.

770

Abu Musa Jabir ibn Hayyan (dikenal dengan Geber), seorang alchemist Arab/Persian orang yang dianggap oleh banyak ahli sebagai “the father of chemistry", mengembangkan awal dari metoda percobaan untuk kimia, dan mengisolasi sejumlah senyawa asam, termasuk asam klorida , asam nitrat , asam sitrat , asam asetat , asam tartarat, dan aqua regia .

1000

Abū al- Rayhān al- Bīrūnī dan Avicenna, kedua ahli kimia dari Persia, menentang pandangan alchemy dan teori transmutation of metals.

Abad 17 dan 18

1605

Sir Francis Bacon mempublikasikan The Proficience and Advancement of Learning, yang mengandung uraian apa yang kemudian dikenal dengan scientific method.

1615

Jean Beguin mempublikasikan the Tyrocinium Chymicum , buku teks awal dari kimia, dan didalamnya berikut persamaan kimia yang pernah ada pertamakali

1637

René Descartes mempublikasikan Discours de la méthode , yang mengandung suatu krangka metoda saintifik.

1661

Robert Boyle mempublikasikan The Sceptical Chymist , suatu esai yang membedakan antara kimia dan alchemy. Dalam tuulisannya juga diuraikan beberapa hal yang berkaitan dengan awal gagasan modern tentang atoms, molekul, dan reaksi kimia dan menandai awal dari sejarah kimia modern.

1662

Robert Boyle mengusulkan Boyle's Law, suatu percobaan yang menguraikan tentang sifat gas, lebih spesifiknya hubungan antara tekanan dan volume.

1735

Ahli kimia Swedia George Brandt menganalisis dark blue pigment yang ditemukan pada biji tembaga. Brandt mendemonstrasikan bahwa pigmen mengandung unur baru yang selanjutnya disebut cobalt.

1754

Joseph Black mengisolasi karbondioksida, yang dia sebut sebagai "fixed air".

1757

Louis Claude Cadet de Gassicourt , saat meneliti senyawa arsenic, menciptakan Cadet's fuming liquid, yang kemudian ditemukan sebagai Cacodyl oxide, kemudian dianggap sebagai awal dimulainya sintesa senyawa organologam.

1758

Joseph Black memformulasikan konsep panas laten untuk menjelaskan termokimia pada perubahan fase .[36]

1766

Henry Cavendish menemukan gas hidrogen yang tidak berwarna dan berbau namun mudah terbakar dan dapat membentuk suatu ledakan bila bercampur dengan udara..

1773–1774

Carl Wilhelm Scheele dan Joseph Priestly secara terpisah berhasil mengisolasi oksigen, yang disebut oleh Priestly sebagai "dephlogisticated air" dan Scheele "fire air".[37][38]

1778

Antoine Lavoisier , diangap sebagai "The father of modern chemistry",[39] memahami dan menamakan oxygen, dan juga menyatakan bahwa oksigen memiliki peran penting dalam proses pembakaran.[40]

1787

Antoine Lavoisier mempublikasikan Méthode de nomenclature chimique,system modern pertama mengenai tatanama senyawa kimia.

Batasan Kimia Modern

Secara klasik, sebelum abad 20, Ilmu kimia didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan alam yang mempelajari mengenai suatu matri dan perubahannya.

 

Setelah penemuan struktur atom oleh Ernest Rutherford dan Niels Bohr tahun 1912, radioaktif oleh Marie and Pierre Curie, Saintis harus mengubah pandangannya terhadap sifat alami dari zat.

Pengalaman yang diperoleh ahli kimia tidak lagi relevan untuk mempelajari sifat secara keseluruhan dari materi tetapi hanya sebatas pada aspek yang berkaitan dengan awan elektron yang mengelilingi inti atom dan pergerakannya dalam medan magnit (see Born-Oppenheimer approximation).

Rentang ilmu kimia selanjutnya dibatasi pada sifat suatu materi disekitar kita dalam kondisi yang tidak terlalu melebar (or exceptionally far) dari kondisi standar untuk temperatur dan tekanan dan dalam kondisi paparan radiasi yang tidak terlalu berbeda dari kondisi alami untuk radiasi gelombang microwave, visible or UV dibumi.

Bidang Utama Kimia

Biokimia merupakan kajian ilmu tentang kehidupan pada tingkat molecular dan proses yang berkaitan dengan kehidupan, seperti reproduksi, pertumbuhan dan respirasi.

 

Kimia Organik is merupakan kajian tentang materi yang pada dasarnya terdiri dari karbon dan hydrogen. Ahli Kimia Organik mempelajari metoda pembuatan berbagai senyawa/bahan seperti plastic, obat, pelarut dan,bahan kimia yang dibutuhkan Industri

 

Kimia Anorganik merupakan kajian ilmu materi yang terdiri dari semua jenis unsur selain karbon dan hydrogen serta kombinasinya. Ahli kimia Anorganik memiliki peran untuk pengembangan senyawa senyawa unik salah satunya seperti semiconductors dan high-temperature ceramics untuk industry.

Kimia Analitik melibatkan kajian tentang analisis suatu zat untuk menentukan komposisi dan kuantitas masing masing zat yang ada. Sakah satu kegiatan Ahli kimia Analisis adalah mendeteksi senyawa toksik dalam jumlah sangat kecil dalam air dan udara. Mereka juga mengembangkan metoda untuk menganalisis cairan dalam tubuh manusia yang mengandung obat, racun dan lainnya.

 

Kimia Fisik merupakan disiplin ilmu yang menerangkan sifat sifat suatu senyawa. Ahli kimia fisik mengembangkan konsep teoritis dan mencoba untuk membuktikan secara eksperimen. This helps us understand how chemical systems behave.

Metodologi Saintifik

A HUMAN PRESPECTIVE: Metoda Ilmiah

Sejarah penemuan pinicilin oleh Alexander Fleming merupakan suatu contoh dari kerja suatu metoda ilmiah. Fleming telah mempelajari pertumbuhan bakteria. Kata kunci dari metoda ilmiah adalah rancangan percobaan yang terkontrol sehingga didapat informasi yang dapat menerima atau menolak hipotesa. Hal inilah yang sesungguhnya dilakukan oleh Fleming.

Dalam percobaannya Ia menggunakan dua set tabung percobaan yag mengandung nutrient broth yang steril. Untuk satu set percobaan ditambahkan mold cells. Set percobaan kedua (the control tubes) dipertahankan tetap sterile. Jika hipotesa Fleming benar, tabung yang ditumbuhkan jamur mengandung bahan kimia yang dapat menghambat pertumbuhan, dan bakteria tidak akan dapat tumbuh. Disisi lain, tabung yang berfungsi segai control (yang tidak ditumbuhkan jamur) akan memungkinkan adanya pertumbuhan jamur. Hal inilah yang sesungguhnya diamati oleh Fleming.

Dalam beberapa tahun kemudian, senyawa antibiotic, penicillin digunakan untuk obat mencegah infeksi dari ancaman bakteri pada pasien.

Karakteristik suatu proses saintifik ,meliputi hal sebagai berikut:

Observasi. Deskripsi mengenai warna, rasa, atau bau suatu senyawa merupan salah satu contoh suatu hasil pengamatan. Pengukuran temperature suatu zat cair atau ikuran massa zat padat dihasilkan dari suatu pengamatan.

Formulasi pertanyaan. Keingin tauan manusia merupakan motivasi dasar untuk menjawab pertanya mengapa dan bagaimana suatu berkerja.

Pengenalan Pola. Jika saintis menemukan suatu hubungan sebab dan akibat, hal tersebut mungkin saja menjadi dasar generalisasi penjelasan suatu senyawa dan sifatnya.

Pengembangan Teori. Bila saintis mengamati suautu fenomena, mereka cenderung menjelaskan hal tersebut. Proses uraian dari karakteristik yang diamati diawal dengan hipotesis.

Suatu hipotesis merupakan suatu upaya sederhana untuk menjelaskan suatu pengamatan, atau suatu seri pengamatan, dalam suatu cara yang dapat diterima nalar. Jika hasil beberapa uji coba menunjang suatu hipotesis, hal tersebut munkin dapat dijadiakan suatu teori. Suatu teori merupakan suatu hipotesis yang didukung uji ekstensif (experimental) yang menjelaskan fakta fakta saintifik dan dapat memprediksi fakta baru.

Eksperimen. Demonstrasi kebenaran dari hipotesis dan teori merupakan jantungnya metoda saintifik.

Ringkasan informasi. Hukum sain tidak lebih dari ringkasan sejumlah informasi.

 

Gambar 1.1

Metoda Saintifik, suatu cara terorganisir untuk melakukan kajian. Suatu upaya “trial and error” Nampak disini. Jika upaya percobaan gagal tidak mendukung hipotesa, perlu diulang lagi.

Pemodelan dalam Kimia

Hipotesis, teori dan hukum seringkali diekspresikan dalam persamaan matematik. Persamaan tersebut mungkin membingungkan. Untuk alasan tersebut suatu Model satuan kimia atau sistem dibutuhkan agar gagasan yang diusulkan menjadi lebih jelas. Model yang baik berdasarkan pengalaman sehari hari, walaupun tidak terlalu sempurna, memberikan pemahaman informasi dengan cara sangat sederhana. Coba perhatikan satuan dasar dari metana, komponen utama dari gas alam, yang terdiri dari satu atom karbon (simbol C) dan empat atom hydrogen (simbol H).

1.2 Materi dan Sifat

Sifat-Sifat materi merupakan karakteristik dari materi dan diklasifikasikan baik secara kimia atau fisika. Pada bagian ini kita akan mempelajari arti dari pada sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia, dan bagaimana sifat tersebut digunakan untuk mengkarakteristikan materi.

Zat dan Sifat Fisik

Ada tiga keadaan Zat: keadaan gas, keadaan cair, and keadaan padat.

Air merupakan contoh umum suatu senyawa yang dapat ada dalam ketiga untuk keadaan pada rentang temperature yang juga umum dilingkungan kita (Gambar 1.2). Perubahan air dari keadaan satu kebentuk lainnya merupakan suatu bagian dari perubahan fisika.

Gambar 1.2

Tiga keadaan zat yang diperlihatkan oleh air: (a) spadat, sebagai es; (b)cair, sebagai air di lautan; (c) gas, sebagai kelembaman di udara.

Zat dan Sifat Kimia

Sifat kimia memberikan hasil perubahan dalam komposisi dan dapat diamati hanya melalui reaksi kimia. Suatu reaksi kimia merupakan suatu proses penyusunan ulang, penggantian, atau penambahan atom untuk menghasilkan senyawa baru. Contoh, proses photosynthesis dapat diperlihatkan sbb:

Light is the Energy needed to make the reaction happen. Chlorophyll is the Energy absorber, converting light Energy to chemical Energy.

Contoh 1.1

Mengidentifikasi Sifat

Tentukan proses yang terjadi pada telur yang digoreng merupakan sebagai perubahan fisika atau kimia .

Pertanyaan 1.1

Jelaskan untuk salah satu dari sifat kimia atau sifat fisika:

a. warna d. bau

b. dapat terbakar e. rasa

c. kesadahan

Pertanyaan 1.2

Tentukan apakah perubahan berikut ini merupakan perubahan fisika atau kimia:

a. Air mendidih menjadi uap

b. Mentega menjadi tengik c. pembakaran kayu

d. Es meleleh e. daun rontok

Sifat Intensif dan Ekstensif

Suatu sifat intensif merupakan suatu sifat dari materi yang tidak bergantung pada kuantitas suatu senyawa. Rapat jenis dan rapat jenis spesifik merupakan sifat intensif. Sebagai contoh rapat jenis satu tetes air sama dengan rapat jenis satu liter air.

Suatu sifat ekstensif bergantung pada kuantitas senyawa. Massa dan merupakan sifat ekstensif. Sangat jelas bahwa satu gram perak dengan satu kg perak; kuantitas dan nilainya berbeda

CONTOH 1.2

Membedakan antara sifat Intensif dan Ekstensif

Apakah temperature merupakan sifat ekstrnsif atau ekstensif?

Klasifikasi Materi/Zat

Gambar 1.4

Classification of matter. All matter is either a pure substance or a mixture of pure substances. Pure substances are either elements or compounds, and mixtures may be either homogeneous (uniform composition) or heterogeneous (no uniform composition).

Gambar 1.5

Schematic representation of some classes of matter. A pure substance (a) consists of a single component. A homogeneous mixture (b) has a uniform distribution of components. A heterogeneous mixture (c) has a no uniform distribution of components.

CONTOH 1.3

Pengelompokan Materi/Zat

Apakah air laut merupakan senyawa murni, campuran homogen, atau campuran heterogen ?

LATIHAN 1.3

Apakah masing masing material berikut senyawa murni, campuran homogen atau campuran heterogen?

a. etil alcohol (etanol)

b. darah

c. garam dala air

d. Oksigen dalam tabung Rumah Sakit

LATIHAN 1.4

Apakah masing masing material berikut senyawa murni, campuran homogeny atau campuran heterogen?

a. air c. minyak wangi

b. cat d. karbon monoksida

Pertemuan ke 2

1.3 Pengukuran Dalam Kimia

Data, Hasil, dan Satuan

Membedakan antara Data dan Hasil

Dalam beberapa kasus, suatu obat kurang stabil jika mengandung kadar air terlalu besar (lembab), dan kelebihan kadar air menyebabkan bahan aktif terurai,sehingga potensi obat menghilang. Sehinggga kita bisa saja berharap berapa kadar air yang diserap oleh obat tertentu. Bila berada dalam udara terbuka. Untuk melakukan percobaan ini, pertama kita menimbang contoh obat, kemudian mendiamkan diudara terbuka dalam waktu tertentudan menimbangnya kembali. Perubahan dalam berat, menggindikasikan jumlah air yang terserap oleh sampel obat..

 

[Beratakhir – Beratawal] = D Berat

 : Perbedaan berat dan kesimpulan berdasarkan pengamatan perbedaan berat merupakan hasil suatu percobaan.

SAINS DASAR

TIM KIMIA

Prof .Dr. Tati Suhartati

Prof. Dr. Sutopo Hadi

Andi Setiawan Ph.D

Wasinton Simanjuntak Ph.D

Dr. Hardoko Insan Qudus M.S.

KONTRAK PERKULIAHAN

Mata Kuliah : Sains Dasar

Kode Mata Kuliah : MIP612101

SKS : 6(5-1)

Semester : Ganjil

Hari pertemuan/jam :

Status Mata Kuliah : Wajib

Mata Kuliah Prasyarat : Tidak Ada

1. Manfaat Mata Kuliah bagi Mahasiswa:

Mengenal aneka konsep sains yang penting dalam bidang fisika, kimia, biologi, kebumian dan antariksa;

Memiliki wawasan tentang prinsip kerja ilmiah yang benar;

Mampu mengembangkan sikap sebagai ilmuwan;

Memiliki kesempatan untuk melatih kreativitas ilmiah;

Memiliki kesempatan mengembangkan kemampuan kerjasama dan komunikasi ilmiah.

2. Deskripsi Perkuliahan

Sains Dasar adalah matakuliah yang membekali peserta didik kemampuan mengembangkan pengetahuan dan pemahaman tentang konsep dan metode-metode ilmiah untuk mengungkap beragam fenomena alam yang mencakup energy dan perubahan-perubahannya (fisika), materi dan sifatnya (kimia), makhluk hidup dan proses kehidupan (biologi), serta bumi (geologi) dan antariksa (astronomi).

3. Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar

Standar Kompetensi:

o Mengenal beragam fakta, konsep, prinsip, hukum dan teori-teori yang berkembang dalam bidang fisika, kimia, biologi, geologi, dan astronomi.

o Memahami prinsip-prinsip kerja ilmiah dalam mengungkap fenomena alam sehingga dihasilkan beragam scientific knowledge dalam bidang fisika, kimia, biologi, geologi, dan astronomi.

o Paham dan mampu menerapkan sikap ilmiah dalam kehidupan sehari-hari.

Kompetensi Dasar

o Mendeskripsikan bahwa semua materi terdiri dari senyawa-senyawa kimia

o Mendeskripsikan prinsip-prinsip senyawa kimia terdiri dari atom-atom

o Mendeskripsikan prinsip-prinsip sifat atom berdasarkan konfigurasi elektronnya

o Mendeskripsikan prinsip-prinsip penggolongan senyawa kimia berdasarkan ikatan kimia

o Mendeskripsikan sifat fisika dan kimia suatu senyawa berdasarkan struktur dan ikatannya

o Mendeskripsikan prinsip-prinsip dasar reaksi-reaksi kimia

o Mendeskripsikan hubungan senyawa kimia dengan lingkungannya dan industri

o Berkomunikasi ilmiah

o Studi kasus dan pemecahan masalah

Kimia merupakan kajian ilmu tentang komposisi, struktur, sifat, dan transformasi senyawa ke senyawa lainnya

4. Metode:

Kuliah interaktif

Diskusi

Penugasan dan kerja kelompok

Studi kasus/pemecahan masalah

Praktikum

5. Materi Perkuliahan

Sejarah perkembangan ilmu kimia

Cabang ilmu kimia

Konsep dasar ilmu kimia

Kimia Lingkungan

Industri kimia

6. Sumber Kepustakaan

1. James E, Brady, 1990. General Chemistry Principles and Strukture, John Wiley and Sons, Singapore.

2. Murcece, M. Mahan R, and Myers, 1987. University Chemistry, The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc. Singapore.

3. Whitten K.W., Davis R.E., Larry Peck M., Stanley G.G.,2004. General Chemistry, 7th Ed., Brooks/Cole, USA.

4. Petrucci, R.H., Harwood, W.S., Herring, G.E., Madura, J.; 2007, General Chemistry : Principles and Modern Application, Prentice Hall.

5. Slowinski, Wolsey, Masterton,1997. Chemical Principles in the Laboratory with Qualitative Analysis, 6th Ed., Brooks/Cole, USA.

6. Weiss,G.S., Greco,T.G., Rickard,L.H.,2007. Experiments in general chemistry, Prentice Hall.

7. COLIN BAIRD, MICHAEL CANN. 2008. Environmental Chemistry Solutions Manual. W. H. Freeman; 4th edition. Western Ontario, USA.

8. William Lawrence Faith . 2010. Industrial chemicals. Wiley, Michigan

9. Catherine Housecroft , Edwin Constable. 2005. Chemistry: An Introduction to Organic, Inorganic and Physical Chemistry. 3 edition. Prentice Hall.

10. Vogel, A. I., 1971. A Text book of Quantitative Inorganic Analysis, 3rd edition, Longmans Green and Co Ltd, London.

11. Denniston, Topping, Caret . General, Organic, and Biochemistry, Ed 4th Mc

Grow-Hill, 2003.

7. Tugas mahasiswa

Kehadiran kuliah interaktif minimal 80%

Kehadiran tutorial 100%

Kehadiran praktikum 100%

Surat izin atau surat keterangan sakit hanya berlaku jika diberikan dimuka ditanda tangani oleh wali/orang tua/pejabat berwenang

Berpakaian rapih dan santun

Hadir 5 menit sebelum acara kuliah, tutorial, atau praktikum dimulai

Mengumpulkan/mememenuhi semua tugas akademik yang diberikan

8. Kriteri Penilaian

A > 76 B+ > 71 B > 66

C+ > 61 C > 56 D ≥ 50

E < 50