ii

KATA PENGANTAR

Buku ini merupakan hasil terjemahan dari buku teks dengan judul “General Chemistry:

Principles and Modern Application” edisi kelima yang ditulis oleh Ralph H. Petrucci,

California State University, San Bernardino, dan diterbitkan oleh Macmillan Publishing

Company New York tahun 1989. Tidak seluruh buku teks diterjemahkan, hanya bagian-

bagian yang diperlukan saja sesuai dengan kebutuhan materi pembelajaran mata kuliah Kimia

Dasar di beberapa program studi di Institut Teknologi Nasional Bandung, yang merujuk pada

kurikulum di program studi yang menggunakannya.

Buku ini ditujukan bagi mahasiswa yang ingin mempelajari dasar-dasar ilmu kimia, terutama

dasar-dasar teori dan prinsip yang digunakan dalam perhitungan-perhitungan kimia dasar.

Materi disusun secara runut sedemikian rupa untuk memudahkan dalam mempelajarinya,

dimulai dari konsep dasar yaitu konsep mol. Dalam buku ini juga disajikan contoh-contoh

perhitungan sebagai penerapan dari teori, untuk lebih membantu memahami suatu teori.

Selain membantu untuk mengidentifikasi dan menerapkan prinsip, buku ini juga diharapkan

dapat mempertajam kemampuan mahasiswa dalam menyelesaikan masalah (problem solving)

dan berfikir kritis. Dalam buku ini juga disajikan beberapa contoh aplikasi kimia dalam

kehidupan sehari-hari. Untuk dapat memahami materi dalam buku ini diperlukan

pengetahuan awal tentang aritmatika yaitu ilmu hitung dasar dalam matematika seperti

penjumlahan, pengurangan, pembagian, perkalian, pecahan, dan lain sebagainya. Selain itu

diperlukan juga logika berfikir yang baik.

Akhir kata saya ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah

membantu dalam penyusunan buku hasil terjemahan ini.

Rini Budiwati

Institut Teknologi Nasional (Itenas)

Bandung, Agustus 2019

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi ii

1 Materi 1

1-1 Sifat-sifat Materi 2

1-2 Klasifikasi Materi 4

1-3 Pemisahan Campuran dan Penguraian Senyawa 7

1-4 Sistem Metrik dalam Pengukuran 8

1-5 Angka Berarti 10

1-6 Metoda Faktor Konversi (Analisis Dimensional) 12

1-7 Densitas 16

1-8 Temperatur

17

2 Atom 20

2-1 Teori Atom 21

2-2 Elektron 22

2-3 Inti Atom 24

2-4 Unsur-unsur Kimia 26

2-5 Berat Atom 29

2-6 Tetapan Avogadro dan Konsep Mol 30

2-7 Perhitungan Tentang Konsep Mol

31

3 Senyawa Kimia 33

3-1 Berat Molekul 34

3-2 Komposisi Senyawa Kimia 35

3-3 Rumus Empiris 39

3-4 Rumus Molekul 43

3-5 Penamaan Senyawa Kimia 43

3-6 Penamaan Sistematis Senyawa Anorganik

48

4 Reaksi Kimia 55

iv

4-1 Reaksi Kimia dan Persamaan Reaksi 56

4-2 Arti Kuantitatif dari Persamaan Reaksi 62

4-3 Pengantar ke Larutan 67

4-4 Menentukan Reagen Pembatas 71

4-5 Reaksi Bersamaan dan Berurutan

74

5 Reaksi Kimia Dalam Larutan 78

5-1 Larutan Air 79

5-2 Reaksi Pengendapan 82

5-3 Reaksi Asam Basa 86

5-4 Reaksi Reduksi Oksidasi (Redoks) 91

5-5 Menyetimbangkan Persamaan Reaksi Redoks 93

5-6 Oksidator dan Reduktor 107

5-7 Stoikiometri dalam Reaksi Redoks

108

6 Gas 110

6-1 Sifat-sifat Gas 111

6-2 Konsep Tekanan 111

6-3 Hukum-hukum Gas Sederhana 116

6-4 Persamaan Gas Ideal 121

6-5 Penentuan Berat Molekul 124

6-6

6-7

Densitas Gas

Gas Dalam Reaksi Kimia

125

126

7 Elektron Dalam Atom 128

7-1 Listrik dan Maknet 129

7-2 Radiasi Elektromaknetik 130

7-3 Teori Kuantum 134

7-4 Teori Atom Bohr 136

7-5 Bilangan Kuantum dan Orbital Elektron 137

7-6 Spin Elektron – Bilangan Kuantum Keempat 140

7-7 Atom dengan Multielektron 141

7-8 Konfigurasi Elektron 144

v

7-9 Konfigurasi Elektron dari Unsur-unsur

146

8 Tabel Berkala 153

8-1 Klasifikasi Unsur – Hukum Berkala dan Tabel Berkala 154

8-2 Tabel Berkala Moderen – Bentuk Panjang 156

8-3 Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala 159

8-4 Logam dan Nonlogam 164

8-5 Jari-jari Atom 167

8-6 Energi Ionisasi 172

8-7 Afinitas Elektron 176

8-8 Sifat Maknet

178

9 Ikatan Kimia 180

9-1 Teori Lewis 181

9-2 Ikatan Ionik 184

9-3 Ikatan Kovalen 186

9-4 Panjang Ikatan dan Energi Ikatan Kovalen

192

10 Larutan 199

10-1 Tipe Larutan 200

10-2 Konsentrasi Larutan 201

10-3 Sifat Koligatif Larutan 211

10-4 Larutan Koloid

218

11 Kesetimbangan Kimia 222

11-1 Kesetimbangan Dinamis 223

11-2 Tetapan Kesetimbangan 224

11-3 Hubungan Penting dalam Tetapan Kesetimbangan 228

11-4 Besaran Berarti dari Tetapan Kesetimbangan 233

11-5 Hasil Pembagian (Q): Meramalkan Arah Reaksi 235

11-6 Prinsip Le Châtelier 238

11-7 Perhitungan dalam Kesetimbangan

244

12 Asam dan Basa 252

vi

12-1 Asam dan Basa 253

12-2 Teori Brønsted – Lowry 255

12-3 Self-ionisasi Air 257

12-4 Asam Kuat dan Basa Kuat 258

12-5 pH dan pOH 263

12-6 Asam Lemah dan Basa Lemah 266

12-7 Asam Poliprotik 274

12-8 Ion sebagai Asam dan Basa

279

13 Larutan Buffer (Penyangga) 283

13-1 EfekIon Senama 284

13-2 Larutan Buffer (Penyangga) 288

13-3 Indikator Asam – Basa 297

13-4 Reaksi Netralisasi dan Kurva Titrasi 299

13-5 Berat Ekivalen dan Normalitas

307

14 Hasil Kali Kelarutan 310

14-1 Tetapan Hasil Kali Kelarutan, Ksp 311

14-2 Hubungan Kelarutan dengan Ksp 313

14-3 Keterbatasan Konsep Ksp 318

14-4 Reaksi Pengendapan 320

14=5 Reaksi Pengendapan dalam Analisis Kuantitatif 324

14-6 pH dan Kelarutan

327

15 Elektrokimia 333

15-1 Potensial Elektroda 335

15-2 Potensial Elektroda Standar 341

15-3 Kerja Listrik, ΔGº, dan Perubahan Spontan 347

15-4 Eºsel sebagai Fungsi Konsentrasi 352

15-5 Baterei: Menghasilkan Listrik melalui Reaksi Kimia 355

15-6 Korosi: Sel Volta yang Tidak Diinginkan 360

15-7 Elektrolisis: Perubahan Kimia yang Tidak Spontan

363

16 Soal Latihan 366

vii

16-1 Materi 367

16-2 Atom 368

16-3 Senyawa Kimia 368

16-4 Reaksi Kimia 369

16-5 Reaksi Kimia dalam Larutan 371

16-6 Gas 373

16-7 Elektron dalam Atom 375

16-8 Tabel Berkala 375

16-9 Ikatan Kimia 377

16-10 Larutan 378

16-11 Kesetimbangan Kimia 380

16-12 Asam dan Basa 381

16-13 Larutan Buffer 381

16-14 Hasil Kali Kelarutan 382

16-15 Elektrokimia 383

Daftar Tabel

vii

Tabel 2-1 Sifat-sifat dari Partikel Dasar 26

Tabel 3-1 Beberapa Ion Sederhana 49Tabel 3-2 Penamaan Unsur dengan Dua Bilangan Oksidasi51 51Tabel 3-3 Nama Senyawa Kovalen Biner 53

Tabel 5-1 Sifat-sifat Elektrolitik dari Larutan Air 80Tabel 5-2 Beberapa Contoh Penerapan dari Reaksi Pengendapan 82Tabel 5-3 Beberapa Aturan Umum untuk Senyawa Ionik 83

Tabel 7-1 Kulit Elektronik, Orbital, dan Bilangan Kuantum 140

Tabel 8-1 Tabel Berkala Mendeleev Tahun 1871 155Tabel 8-2 Konfigurasi Elektron dari Unsur-unsur Beberapa Golongan 160Tabel 8-3 Energi ionisasi dari Unsur-unsur Logam Alkali (Golongan 1A) 173Tabel 8-4 Energi ionisasi dari Unsur-unsur Perioda Ketiga (dalam kJ/mol) 174

Tabel 9-1 Konfigurasi Elektron dari Beberapa Ion Logam 184Tabel 9-2 Beberapa Contoh Energi Ikatan dan Panjang Ikatan 192

Tabel 10-1 Beberapa larutan yang umum 201

Tabel 11-1 Tiga Pendekatan ke Kesetimbangan pada 10 L dan 500 K 225

viii

Tabel 11-2 Beberapa Reaksi Kesetimbangan 233

Tabel 12-1 Asam Kuat dan Basa Kuat 260Tabel 12-2 Tetapan Ionisasi Beberapa Asam Lemah dan Basa Lemah

dalam Air pada 25ºC267

Tabel 12-3 Tetapan Ionisasi Beberapa Asam Poliprotik 275Tabel 12-4 Tetapan Ionisasi Asam dan Basa untuk Beberapa Ion pada 25C 279

Tabel 14-1 Tetapan Hasil Kali Kelarutan pada 25°C 312

Tabel 15-1 Beberapa Potensial Elektroda Standar 345

Daftar Gambar viii

Gambar 1-1 Sifat Fisik Zat 3Gambar 1-2 Bagan Klasifikasi Materi 4Ganbar 1-3 Pemisahan campuran heterogen dengan cara penyaringan 8

Gambar 1-4 Pemisahan campuran homogen dengan destilasi sederhana 8Gambar 1-5 Perbandingan Skala Temperatur 18

Gambar 2-1 Penyebaran partikel alfa oleh lembaran tipis logam yang

dikemukakan Rutherford24

Gambar 2-2 Inti atom yang digambarkan melalui atom helium 25

Gambar 3-1 Logam dan Nonlogam 45

Gambar 5-1 Teknik Titrasi 90

Gambar 6-1 Konsep Tekanan Cairan 113Gambar 6-2 Pengukuran tekanan atmosfer dengan barometer air raksa 114Gambar 6-3 Pengukuran tekanan gas dengan manometer yang terbuka

ujungnya 115

Gambar 6-4 Hukum Boyle – Hubungan antara volume dan tekanan gas 117Gambar 6-5 Aplikasi Hukum Boyle 118Gambar 6-6 Volume gas sebagai fungsi temperatur (Celsius) 119

Gambar 7-1 Maknet dan Medan Maknetnya 130Gambar 7-2 Pergerakan gelombang sederhana – penjalaran gelombang pada

seutas tali 131

Gambar 7-3 Gelombang Elektromaknetik 132Gambar 7-4 Spektrum Elektromaknetik 133Gambar 7-5 Analogi antara Mekanika Kuantum dan Mekanika Klasik 135Gambar 7-6 Model Atom Yang Tidak Memuaskan 136Gambar 7-7 Model Bohr untuk Atom Hidrogen 137Gambar 7-8 Visualisasi Perputaran Elektron 141Gambar 7-9 Efek Menghalangi 142

Gambar 7-10 Diagram energi orbital untuk tiga kulit elektronik pertama 143Gambar 7-11 Urutan Pengisian Sub-kulit Elektronik 144Gambar 7-12 Konfigurasi Elektron – Ringkasan 152

Gambar 8-1 Satu penjelasan dari hukum berkala – volume atom sebagai 155

ix

fungsi nomer atomGambar 8-2 Golongan dalam Tabel Berkala 157Gambar 8-3 Perioda-perioda Dalam Tabel Berkala 158Gambar 8-4 Konfigurasi Elektron dan Tabel Berkala 161Gambar 8-5 Logam, Nonlogam, Metaloid, dan Gas Mulia 164Gambar 8-6 Perbandingan Jari-jari Kovalen, Ionik, dan Logam. 168Gambar 8-7 Perbandingan Ukuran Atom dan Ion 170Gambar 8-8 Perbandingan Jari-jari Kovalen dan Anion 171Gambar 8-9 Beberapa Jari-jari Ionik Dalam Pikometer (pm). 171

Gambar 8-10 Energi Ionisasi Pertama Sebagai Fungsi Dari Nomer Atom 174Gambar 8-11 Beberapa Afinitas Elektron 177

Gambar 9-1 Simbol Lewis untuk Unsur-unsur Perioda Kedua 183Gambar 9-2 Pembentukan Kristal Ionik 185Gambar 9-3 Beberapa Contoh Ikatan Kovalen 187Gambar 9-4 Perbandingan Beberapa Energi Ikatan 194Gambar 9-5 Pemutusan dan Pembentukan Ikatan dalam Reaksi Kimia 195Gambar 9-6 Pembentukan ion amonium, NH4

+ 198

Gambar 10-1 Penurunan Tekanan Uap oleh Zat Terlarut yang tidak mudah menguap

213

Gambar 10-2 Peristiwa Osmosis 215Gambar 10-3 Desalinasi Air Laut dengan Osmosis Terbalik 217Gambar 10-4 Permukaan Partikel SiO2 dalam Koloid Sil 219Gambar 10-5 Koagulasi dari Koloid Besi Oksida 220

Gambar 11-1 Meramalkan arah perubahan dalam reaksi kebalikan. Lima kemungkinan untuk hubungan antara keadaan awal dengan keadaan setimbang

237

Gambar 11-2 Perubahan Keadaan Kesetimbangan dengan Meningkatkan Jumlah Salah Satu Reagen

239

Gambar 11-3 Efek Perubahan Tekanan pada Keadaan Setimbang untuk Reaksi: 2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g)

241

Gambar 12-1 Skala pH dan Harga pH dari Beberapa Senyawa 265Gambar 12-2 Ion Sebagai Asam dan Basa 280

Gambar 13-1 Efek Penambahan Sejumlah Kecil Asam dan Basa pada pH Air 288Gambar 13-2 pH dan Perubahan Warna untuk Beberapa Indikator Asam-Basa 298Gambar 13-3 Kurva Titrasi Asam Kuat oleh Basa Kuat 302Gambar 13-4 Membuat Kurva Titrasi untuk Asam Lemah oleh Basa Kuat 307

Gambar 14-1 Kriteria Untuk Pengendapan dari Larutan 321Gambar 14-2 Bagan Analisis Gravimetri untuk Kalsium 325Gambar 14-3 Pengendapan Bertahap 325

Gambar 15-1 Perbedaan Perilaku Tembaga terhadap Ag+(aq) dan Zn2+

(aq) 336Gambar 15-2 Setengah Sel Elektrokimia 336Gambar 15-3 Pengukuran Gaya Elektromotif dari Sel Elektrokimia 338Gambar 15-4 Reaksi yang terjadi dalam Sel Elektrokimia 339

x

Gambar 15-5 Reaksi yang terjadi dalam Sel Elektrokimia 342Gambar 15-6 Sel Leclanché (sel kering) 356Gambar 15-7 Sel Pb – Asam (sel penyimpan) 357Gambar 15-8 Sel Kancing Ag – Zn (miniatur) 358Gambar 15-9 Skema (yang menggambarkan sel bahan bakar hidrogen-

oksigen) 360

Gambar 15-10 Korosi dan Metoda Pencegahan Korosi 361Gambar 15-11 Perlindungan Besi Terhadap Korosi Elektrolitik 362Gambar 15-12 Reaksi Cu(p) + Zn2+

(aq) Cu2+(aq) + Zn(p) 364