RESUME MATERI - MATERI KIMIA I

Oleh : AJI RAHMAT DARMAWAN NIM : 115.110.031

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN VETERAN YOGYAKARTA 2011

TEORI ATOM

Perkembangan Konsep ilmiah awal (postulat): semua benda dapat dipecah menjadi partikel-2 yang tidak dapat dibagi lagi Filosofi Yunani Democritus (460370 SM ) : partikel-2 bergerak tetap dan dapat bergabung menjadi gabungan stabil Diduga sifat tertentu dari suatu bahan diakibatkan oleh perbedaan: ukuran, bentuk, dan susunan partikel Teori Atom Dalton Melanjutkan dan memperdalam teori Antoine Lavoisier (AL) Ada 2 percobaan yang mendasari teori Dalton : Penemuan tentang pembakaran Proses yang berkaitan dengan pembakaran (menyertai)

Dalam pembakaran oksigen dari udah bergabung dengan benda yg mengalami perubahan Hg(l) + O2(g)HgO2(l) merah Ditemukan (AL) hukum kekekalan massa total

Hukum Perbandingan tetap / tertentu: senyawa kimia tidak peduli dari mana asalnya atau caranya dibuat, selalu mempunyai komposisi yang sama, yaitu : perbandingan - perbandingan massa yang sama dari unsur-unsur pembentuknya. Contoh: karbonat alam atau buatan mempunyai komposisi tertentu dan tetap.

Hukum Perbandingan Kelipatan adalah jika dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, perbandingan massa dari unsur pertama dengan unsur kedua merupakan bilangan yang sederhana,menurut Dalton metana mempunyai rumus CH2 dan etilen CH. (rumus benar berdasar pengetahuan sekarang CH4, metana etilen, C2H4)

Anggapan-anggapan dalam Teori Atom Dalton:

1. Semua benda terbentuk dari atom. 2. Atom - atom tak dapat dibagi/dipecah lagi menjadi bagian lain. 3. Atom - atom tak dapat dicipta atau dihancurkan. 4. Atom - atom dari unsur tertentu adalah identik 1 dengan yang lain dalam ukuran, massa, dan sifat-sifat lain, namun berbeda dari atom unsur lain. 5. Perubahan kimia mrpkn penyatuan atau pemisahan dari atomatom yang tak dapat dibagi. Kesalahan Teori Atom JJ Thomson Atom tersusun atas partikel yang lebih sederhana yangg disebut elektron (massa elekt = 9,1096x10-28 g dan muatan listrik = -1,6022x10-19 coulomb) Muatan positip menyebar (partikel ) Dapat melalui medan listrik yang lemah ( tidak belok ). Pembelokan dan pemantulan ( mengagetkan ) dapat terjadi bila muatan positif, massa terpusat inti. Inti, muatan dan massanya tinggi dapat membelokan.

Teori Atom Rutherford

Sebagian besar massa dan semua muatan positif terpusat pada daerah sempit inti atom, sebagian atom merupakan ruang kosong. Besarnya muatan pada inti berbeda untuk atom yang berbeda, nilainya nilai numerik bobot atom. Di luar inti harus terdapat electron yang jumlahnya = satuan muatan inti.

Teori Atom Niels Bohr Kelemahan dari Rutherford diperbaiki oleh Niels Bohr dengan percobaannya

menganalisa spektrum warna dari atom hidrogen yang berbentuk garis. Hipotesis Bohr adalah: Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Sinar Katoda Michael Faraday, lempeng logam (katoda dan anoda), dihubungkan dengan sumber listrik negative dengan tegangan beberapa ribu volt, tekanan dihampakan (> = mudah menangkap eKeelektronegatifan 0 : kerja dilakukan oleh system W < 0 : kerja dilakukan terhadap sistem

KAPASITAS PANAS Yaitu banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebanyak 1oC (1 K) Panas dapat diserap pada volume tetap (Cv) dan tekanan tetap (Cp)

Cv =

ETv

Cp = HTp Cp = R + 32R =52R

Cara teliti Cp dan Cv adalah fungsi temperatur dan dapat ditulis :

Cp = a + bT + cT H = H2 H1 = a (T1-T2) + b2 (T2-T1) + c3 (T2-T1)KERJA EKSPANSI GAS Kerja karena perubahan tekanan-volume oleh suatu gas, adalah : W = v1v2P dv P merupakan tekanan yang melawan gas. Bila dV = 0, berarti volume gas tetap, w = 0. bila P = 0, berarti gas dikembangkan ke dalam vakum, juga di sini w = 0. Ini disebut pengembangan bebas.

E = q - wUntuk dV = 0 Atau = 0 jadi E = q V2 > V1 : kerja dilakukan oleh gas (ekspansi). V2 < V1 : kerja dilakukan terhadap gas (kompresi). EKSPANSI ISOTERMAL DAN ADIABATIS GAS IDEAL Pengembangan gas ideal pada T tetap, disebut ekspansi isothermal. Untuk gas ideal, E = f (T) jadi bila T tetap, maka E = 0. E = q w

T tetap --- q = w = v1v2P dvdv

P tetap --- q = w v1v2P

Pengembangan gas ideal, dimana tidak terjadi penyerapan panas, disebut pengembangan adiabatic Bila system ini melakukan kerja,energi dalam turun, dengan sendirinya temperature turun. P1P2 = V1V2pangkat =CpCv

SIKLUS CARNOT Siklus carnot terdiri atas 4 tingkatan, yaitu : Tingkat 1 : ekspansi isothermal Pengambilan panas sebanyak Q2 dari reservoir panas pada T2. Terjadi ekspansi isothermal yang reversible dari V1-V2. Kerja dilakukan oleh gas W1 Tingkat 2 : ekspansi adiabatic Ekspansi adiabatic reversible dari V2-V3 selama ini Q = 0. Gas melakukan kerja W2 dan temperature turun dari T2 ke T1 Tingkat 3 : kompresi isothermal pada T1 Kompresi reversible pada temperature T1 dari volume V3-V4. Kerja dilakukan gas W3, panas Q1 diberikan oleh system sebesar Q1 kepada reservoir dingin pada T1 Tingkat 4 : kompresi adiabatic Kompresi adiabatic reversible V4 ke V1. Temperatur naik dari T1 ke T2. Kerja yang dilakukan gas W4, Q = 0 Hukum Termodinamika II Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya Hukum Pertama termodinamika mengaruh ke pengenalan tentang energi dalam, U. Ini merupakan fungsi keadaan yang memungkinkan kita mengkaji apakah suatu perubahan diperbolehkan: perubahan yang bisa terjadi hanya energi-dalam sistem-terisolasinya tetap sama.

Hukum yang memberi petunjuk tentang perubahan spontan, yaitu Hukum Kedua termodinamika, dinyatakan dalam fungsi keadaan lain, yaitu entropi. S. Pada Hukum Kedua entropi digunakan mengenali perubahan spontan di antara perubahan-perubahan yang diperbolehkan ini: Hukum Kedua : entropi suatu sistem yang terisolasi bertambah selama ada perubahan spontan.

Stot 0S = 0 untuk proses reversibel (isotermal dan non isotermal) S > 0 untuk proses ireversibel (isotermal dan non isotermal) Proses bebas dari tak gas) reversibel adalah (seperti proses pendinginan spontan, hingga mencapai proses itu

temperatur yang sama dengan temperatur lingkungan dan pemuaian sehingga disertaidengan kenaikan entropi. Kita dapat menyatakan bahwa proses ireversibel menghasilkan entropi, sedangkan proses reversibel adalah perubahan yang sangat seimbang, dengan sistem dalam keseimbangan dengan lingkungannya pada setiap tahap. Setiap langkah yang sangat kecil disepanjang - jalannya bersifat reversibel, dan terjadi tanpa menyebarkan energi secara kacau, sehingga juga tanpa kenaikan entropi: proises reversibel tidak menghasilkan entropi, melainkan hanya memindahkan entropi dari satu bagian sistem terisolasi ke bagian lainnya. Proses-proses reversible, selalu berjalan sangat lama. Ini berarti bahwa proses-proses yang terjadi pada waktu yang pendek, berupa proses ireversible dan tentu saja diikuti dengan kenaikan entropi dari sistemnya sendiri atau sistem dan sekitarnya. Hukum termodinamika II dapat diformulasikan sebagai berikut: Semua proses-proses yang terjadi di dalam alam bertendensi terjadi dengan kenaikan entropi.

Hukum II Termodinamika, yang dianggap sebagai salah satu hukum dasar ilmu fisika, menyatakan bahwa pada kondisi normal semua sistem yang dibiarkan tanpa gangguan cenderung menjadi tak teratur, terurai, dan rusak sejalan dengan waktu. Seluruh benda, hidup atau mati, akan aus, rusak, lapuk, terurai dan hancur. Akhir seperti ini mutlak akan dihadapi semua makhluk dengan caranya masing-masing dan menurut hukum ini, proses yang tak terelakkan ini tidak dapat dibalikkan. Kita semua mengamati mobil hal di ini. Sebagai pasir, contoh, Anda jika tidak Anda akan

meninggalkan

sebuah

padang

menemukannya dalam keadaan lebih baik ketika Anda menengoknya beberapa tahun kemudian. Sebaliknya, Anda akan melihat bannya kempes, kaca jendelanya pecah, sasisnya berkarat, dan mesinnya rusak. Proses yang sama berlaku pula pada makhluk hidup, bahkan lebih cepat. Hukum ini juga dikenal sebagai "Hukum Entropi". Entropi adalah selang ketidakteraturan dalam suatu sistem. Entropi sistem meningkat ketika suatu keadaan yang teratur, tersusun dan terencana menjadi lebih tidak teratur, tersebar dan tidak terencana. Semakin tidak teratur, semakin tinggi pula entropinya. Hukum Entropi menyatakan bahwa seluruh alam semesta bergerak menuju keadaan yang semakin tidak teratur, tidak terencana, dan tidak terorganisir. Hukum termodinamika II berkaitan dengan apakah proses-proses yang dianggap taat azas dengan hukum pertama, terjadi atau tidak terjadi di alam. Hukum kedua termodinamika seperti yang diungkapkan oleh Clausius mengatakan, ?Untuk suatu mesin siklis maka tidak mungkin untuk menghasilkan efek lain, selain dari menyampaikan kalor secara kontinu dari sebuah benda ke benda lain pada temperatur yang lebih tinggi".

Hukum termodinamika II dalam konsep entropi mengatakan, "Sebuah proses alami yang bermula di dalam satu keadaan kesetimbangan dan berakhir di dalam satu keadaan kesetimbangan lain akan bergerak di dalam arah yang menyebabkan entropi dari sistem dan lingkungannya semakin besar". Jika entropi diasosiasikan dengan kekacauan maka pernyataan hukum kedua termodinamika di dalam proses-proses alami cenderung bertambah ekivalen dengan menyatakan, kekacauan dari sistem dan lingkungan cenderung semakin besar. Di dalam ekspansi bebas, molekul-molekul gas yang menempati keseluruhan ruang kotak adalah lebih kacau dibandingkan bila molekulmolekul gas tersebut menempati setengah ruang kotak. Jika dua benda yang memiliki temperatur berbeda T1 dan T2 berinteraksi, sehingga mencapai temperatur yang serba sama T, maka dapat dikatan bahwa sistem tersebut menjadi lebih kacau dalam arti, pernyataan pernyataan "semua molekul dalam sistem tersebut bersesuaian dengan temperatur T adalah lebih lemah bila dibandingkan dengan pernyataan semua molekul di dalam benda A bersesuaian dengan temperatur T1 dan benda B bersesuaian dengan temperatur T2". Di dalam mekanika statistik, hubungan antara entropi dan

parameter kekacauan adalah, pers. (1):

S = k log wdimana k adalah konstanta Boltzmann, S adalah entropi sistem, w adalah parameter kekacauan, yakni kemungkinan beradanya sistem tersebut relatif terhadap semua keadaan yang mungkin ditempati. Jika ditinjau perubahan entropi suatu gas ideal di dalam ekspansi isotermal, dimana banyaknya molekul dan temperatur tak berubah sedangkan volumenya semakin besar, maka kemungkinan sebuah

molekul dapat ditemukan dalam suatu daerah bervolume V adalah sebanding dengan V; yakni semakin besar V maka semakin besar pula peluang untuk menemukan molekul tersebut di dalam V. Kemungkinan untuk menemukan sebuah molekul tunggal di dalam V adalah, pers. (2):

W1 = c Vdimana c adalah konstanta. Kemungkinan menemukan N molekul secara serempak di dalam volume V adalah hasil kali lipat N dari w. Yakni, kemungkinan dari sebuah keadaan yang terdiri dari N molekul berada di dalam volume V adalah, pers.(3):

w = w1N = (cV)NJika persamaan (3) disubstitusikan ke (1), maka perbedaan entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal dimana temperatur dan banyaknya molekul tak berubah, adalah bernilai positip. Ini berarti entropi gas ideal dalam proses ekspansi isotermal tersebut bertambah besar. Definisi statistik mengenai entropi, yakni persamaan (1), menghubungkan gambaran termodinamika dan gambaran mekanika statistik yang memungkinkan untuk meletakkan hukum kedua termodinamika pada landasan statistik. Arah dimana proses alami akan terjadi menuju entropi yang lebih tinggi ditentukan oleh hukum kemungkinan, yakni menuju sebuah keadaan yang lebih mungkin. Dalam entropi hal ini, keadaan kesetimbangan adalah keadaan dimana maksimum secara

termodinamika dan keadaan yang paling mungkin secara statistik. Akan tetapi fluktuasi, misal gerak Brown, dapat terjadi di sekitar distribusi kesetimbangan. Dari sudut pandang ini, tidaklah mutlak bahwa entropi akan semakin besar di dalam tiap-tiap proses spontan. Entropi kadangkadang dapat berkurang. Jika cukup lama ditunggu, keadaan yang paling tidak mungkin sekali pun dapat terjadi: air di dalam kolam tiba-tiba membeku pada suatu hari musim panas yang panas atau suatu vakum

setempat terjadi secara tiba-tiba dalam suatu ruangan. Hukum kedua termodinamika memperlihatkan arah peristiwa-peristiwa yang paling mungkin, bukan hanya peristiwa-peristiwa yang mungkin.