Wanda Putri Anggraeni

Bismillahirahmanirrahim,

Assalamuaalikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Ilmu Kimia dan Teori Atom

Pengertian Ilmu Kimia

Ilmu kimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang komposisi, struktur, sifat dan perubahan dari suatu zat. Ilmu ini akan erat kaitannya dengan permasalahan-permasalahan sifat suatu unsur dan atom, bagaiaman pembentukan suatu senyawa, bagaimana atom berikatan satu sama lainnya, apa kegunaan dari suatu material, bagaimana reaksi yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan manusia.

Oleh karena luasnya bahasan yang termasuk dalam ruang lingkup kimia, maka para ahli menyebut ilmu kimia sebagai “central science” atau pusat dari ilmu pengetahuan. Ilmu kimia merupakan dasar ilmu yang dapat menjembatani semua ilmu pengetahuan alam, seperti biologi, fisika, geologi bahkan astronomi.

Secara epistimologi bahasa, definisi dari ilmu kimia yang besal dari kata bahasa arab “alkemi” yang bermakna seni menyepuh logam dan mineral. Jadi ilmu kimia ini merupakan ilmu yang telah dikembangkan di daerah arab kuno jauh sebelum peradaban di eropa menjadi maju.

Dalam kehidupan sehari-hari, sebenarnya kita sering berhubungan dengan ilmu kimia. Lebih spesifik lagi, kita telah melakukan kontak langsung dengan bahan-bahan kimia baik itu yang alami maupun bahan yang buatan.

Coba perhatikan segala benda di sekitar kita, seperti baju dengan beragam warnanya, plastik dengan beragam bentuk, kertas dengan berbagai ukuran, semen, pupuk, tembaga, besi, karat, bensin dan obat-obatan. Kesemua benda tersebut dihasilkan melalui proses reaksi kimia yang tentu saja membutuhkan ilmu pengetahuan kimia yang memadai untuk melakukan prosesnya.

Bidang-Bidang Kimia

Menurut para ahli, Ilmu kimia sangatlah penting dan diperlukan di era modern seperti saat ini. Ia tak pernah lepas dari kegiatan sehari-hari untuk memenuhi kebutuhan manusia.

Bidang-bidang yang dipelajari dalam keilmuan ini sangatlah luas, sehingga para ahli membaginya menjadi lima bidang ilmu kimia penting, yaitu:

a. Kimia Fisika

Bidang Kimia Fisika mempelajari hubungan antara konsep kimia dengan ilmu fisika dan penerapannya. Bidang ini meliputi pengembangan teori kimia makro dan mikro, perhitungan energi dalam suatu proses, penentuan sifat-sifat fisis suatu zat, pemisahan antara dua senyawa. Dalam bidang ini kita akan menjumpai banyak persamaan matematis dan perhitungan yang berkaitan dengan energi sehingga cenderung rumit.

Definisi dari Kimia Fisika merupakan topik ilmu kimia yang mempelajari mengenai suatu zat dalam skala makroskopik, atomik, subatomik pada suatu sistem kimia dengan hukum-hukum dan konsep fisika yang berlaku. Hal-hal yang dipelajari dari cabang kimia fisika ialah mengenai prinsip dan konsep fisika seperti pergerakan, energi, gaya, waktu, termodinamika, kimia kuatum, statistika mekanik, dinamika dan ekuilibrium.

b. Kimia Analitik

Metode analitis yang dipelajari dalam cabang kimia Analitik terbagi menjadi dua, yaitu metode klasik dan metode instrumental. Yang termasuk dalam metode klasik ialah pemisahan zat dengan cara presipitasi, ekstraksi, distilasi dan pengukuran kualitatif dari suatu senyawa dengan cara analisis warna, bau ataupun dengan titik lelehnya.

Pengertian Bidang Kimia Analitik ialah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari tentang cara memisahkan, mengindentifikasi jenis zat penyusun suatu bahan serta menentukan jumlahnya. Oleh karenaya kimia analitik dibedakan atas dua bagian pokok, yakni analisis kualitatif dan kuatitatif. Kimia Analitik meliputi proses-proses pengidentifikasian suatu zat, pengelompokan zat, dan pembentukan zat baru untuk melakukan analisis. Bidang kimia lingkungan biasanya digolongkan dalam cabang ilmu analitik juga.

Sedangkan yang termasuk dalam analisis metode instrumental ialah teknik analisa dengan menggunakan serapan cahaya, fluorescence ataupun konduktivitas zat. Teknik pemisahan senyawa yang termasuk dalam metode instrumental ialah kromatografi, elektroforesis, dan fraksinasi dengan aliran listrik.

Bidang Kimia analitik berfokus pada penelitian untuk meningkatkan desain eksperimen, pengukuran kimia, dan pembuatan teknik baru untuk mengukur suatu keadaan kimia dengan lebih tepat.

c. Kimia Organik

Materi dasar yang kalian temukan pada Kimia Organik ialah mengenai Hidrokarbon, tata nama senyawa hidrokarbon. Kemudian pada level mahasiswa kuliah, kamu akan dapat materi mengenai senyawa organik halogen dan beberapa hidrokarbon yang berikatan dengan unsur-unsur lain, seperti oksigen, nitrogen, sulfur, fosfor dan natrium.

Bidang Kimia Organik merupakan ilmu yang mempelajari tentang sintesis dan sifat-sifat senyawa organik. Umumnya senyawa organik ini terdiri dari senyawa-senyawa hidrokarbon serta turunannya. Bidang ini memiliki peranan penting dalam hal sintesis senyawa, analisa gugus karbon dan penelitian yang berhubungan dengan atom karbon lainnya.

Perkembangan terkini dari riset-riset bidang kimia organik, mengarah pada topik mengenai organometalik, termasuk lantanida dan logam transisi.

d. Kimia Anorganik

Bidang ini juga mempelajari mengenai pembentukan kristal, pemisahan senyawa anorganik, pengolahan mineral, pelapisan material, penggunaan campuran dalam bahan bakar dan pembentukan warna dalam senyawa.Salah satu bidang kimia yang sangat berguna dalam kehidupan kita ialah Kimia Anorganik.

Apa itu kimia anorganik? Kimia anorganik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang sintesis dan sifat-sifat senyawa anorganik, seperti garam, mineral, logam serta senyawa-senyawa organometalik.

Karena keguanaanya yang luas, bidang kimia anorganik seringkali diperlukan dalam industri, seperti industri cat, industri kaca dan gelas, industri tekstil, plastik, dan banyak industri lainnya.

e. Biokimia

Biokimia mempelajari secara spesifik tentang struktur, fungsi, dan interaksi biologis dari suatu makromolekul, seperti karbohidrat, asam nukleat, protein, dan lemak. Terkadang, reaksi yang terjadi ialah pada level ion, sehingga melibatkan senyawa anorganik, seperti air, O2, sulfur danzat mineral anorganik.

Pengertian biokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari Proses-proses kimia yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup, dan menganalisa senyawa-senyawa yang terlibat dalam reaksi tersebut. Bidang ini terkait dengan komponen kimia sel, pembuatan obat, penelitian genetik, penelitian enzim, penelitian mengenai rangkaian reaksi dalam tubuh manusia dan penelitian dalam kaitan ilmu kimia dan biologi.

Biokimia merupakan topik yang sangat erat kaitannya dengan botani, medisinal bahkan biologi molekular dalam penelitian khsusnya terhadap sel. Fokus penelitian pada bidang biokimia yang dilakukan akhir-akhir ini ialah mempelajari bagaimana suatu molekul dapat mempercepat proses kimiawi dalam suatu makhluk hidup.

Teori Atom

a. Teori Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

Kelemahan:

Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

b. Teori Atom J. J. Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”

Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

Kelemahan:

Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

c. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:

Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

d. Teori Atom Bohr

ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelemahan:

Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

e. Teori Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

Persamaan Schrodinger.

x,y dan z    : Posisi dalam tiga dimensi
Y             : Fungsi gelombang
m             :  Massa
ђ              :   h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
E             : Energi total
V             : Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Ciri khas model atom mekanika gelombang

Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

sumber:
https://mystupidtheory.com/pengertian-ilmu-kimia-dan-bidang-bidang/
http://regiunea-cernauti.blogspot.com/2012/12/teori-perkembangan-atom-dari-dulu.html