Home / Kimia / Hakikat Ilmu Kimia

Hakikat Ilmu Kimia

  • 15 min read

Penulis : Fathur Rachman, FMIPA Kimia UI 2018

Pengertian Ilmu Kimia

Kimia adalah studi tentang materi, sifat-sifatnya, bagaimana dan mengapa zat bergabung atau terpisah untuk membentuk zat lain, dan bagaimana zat berinteraksi dengan energi. Pada kenyataannya kita semua adalah ahli kimia. Memahami konsep kimia dasar penting untuk hampir setiap profesi. Kimia adalah bagian dari segalanya dalam hidup kita.

Kimia terlibat dalam segala hal yang kita lakukan, dari menanam, memasak makanan hingga membersihkan rumah dan tubuh kita hingga meluncurkan pesawat luar angkasa.

Langkah Metode Ilmiah

Dalam ilmu kimia suatu permasalahan biasa di selesaikan melalui metode ilmiah, berikut merupakan langkah-langkah metode ilmiah

  1. Melakukan pengamatan terhadap objek yang akan diteliti
  2. Merumuskan masalah
  3. Merumuskan hipotesis
  4. Melakukan percobaan
  5. Menganalisis hasil percobaan
  6. Menetapkan kesimpulan

Fasa dan Klasifikasi dari materi

jenis fasa
Gambar ilustrasi jenis fasa
kerapatan molekul air pada 3 fasa yang berbeda
Gambar ilustrasi kerapatan molekul air pada 3 fasa yang berbeda

Kita juga menyadari bahwa materi terdapat pada tiga keadaan fisik yaitu. padat, cair dan gas.

Tiga keadaan fisik dapat direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas. Dalam benda padat, partikel-partikel ini berjarak sangat dekat satu sama lain secara teratur dan tidak ada banyak kebebasan bergerak. Pada keadaan cair, partikel-partikel itu saling berdekatan tetapi mereka masih bisa bergerak. Namun, pada keadaan gas, Partikel-partikelnya terpisah jauh dibandingkan dengan partikel-partikel pada keadaan cair

(i) Padatan memiliki volume dan bentuk yang pasti.

(ii) Cairan memiliki volume yang pasti tetapi tidak bentuk yang pasti. Mereka akan mengikuti bentuk wadah tempat mereka ditempatkan.

(iii) Gas juga tidak memiliki volume yang pasti dam bentuk yang pasti. Mereka sepenuhnya menempati wadah mereka ditempatkan.

Terlepas dari apapun sumbernya. Kita dapat membagi zat murni menjadi dua kelas yaitu unsur dan senyawa.

Hukum Kekekalan Materi

Dalam sains, hukum adalah pernyataan umum yang menjelaskan sejumlah besar pengamatan. Sebelum diterima, undang-undang harus diverifikasi berkali-kali dalam banyak kondisi. Karena itu, hukum dianggap sebagai bentuk pengetahuan ilmiah tertinggi dan umumnya dianggap tidak dapat diganggu gugat. Hukum ilmiah membentuk inti dari pengetahuan ilmiah.

Salah satu hukum ilmiah yang menyediakan dasar untuk pemahaman dalam kimia adalah hukum kekekalan materi. Hukum tersebut menyatakan bahwa dalam sistem tertentu yang tertutup untuk melakukan transfer materi (masuk dan keluar), jumlah materi dalam sistem tetap konstan. Cara ringkas mengungkapkan hukum ini adalah dengan mengatakan bahwa jumlah materi dalam suatu sistem adalah dikonservasi

Unsur

Tabel Periodik Unsur

Kimia unsur adalah zat apa pun yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan proses kimia biasa. Misalnya, unsur hidrogen dibuat dari atom yang mengandung proton tunggal dan elektron tunggal. Jika Anda mengubah jumlah proton yang dimiliki atom, Anda mengubah jenis elemennya.

Semua isotop unsur mengandung total proton yang sama, tetapi mengandung total neutron yang berbeda. Jika jumlah neutron yang terdapat pada atom dirubah , maka akan terbentuk isotop dari unsur tersebut itu.

Saat ini, para ilmuwan mengetahui 118 elemen berbeda. Beberapa, seperti emas, perak, tembaga dan karbon, telah dikenal selama ribuan tahun. Yang lainnya, seperti meitnerium, darmstadtium, dan ununquadium, baru-baru ini diciptakan oleh para ilmuwan. Semua elemen yang diketahui diatur pada tabel yang disebut tabel unsur berkala. Berikut jenis kimia unsur:

Logam Alkali

Logam alkali: Logam alkali terdapat dalam grup 1, kolom pertama tabel. Berkilau dan cukup lunak untuk dipotong dengan pisau, logam-logam ini mulai dengan lithium (Li) dan diakhiri dengan francium (Fr). Mereka juga sangat reaktif dan akan terbakar atau bahkan meledak jika kontak dengan air, sehingga ahli kimia menyimpannya dalam minyak atau gas inert. Hidrogen, dengan elektron tunggal, juga terdapat grup 1, tetapi gasnya dianggap bukan logam.

Logam Alkali Tanah

Logam alkali-tanah terdapat dalam Grup 2 dari tabel periodik, dari berilium (Be) melalui radium (Ra). Masing-masing unsur ini memiliki dua elektron dalam tingkat energi terluarnya, yang membuat bumi alkali cukup reaktif sehingga jarang ditemukan dalam keadaan monoatomik di alam. Tapi mereka tidak reaktif seperti logam alkali. Reaksi kimianya biasanya terjadi lebih lambat dan menghasilkan lebih sedikit panas dibandingkan dengan logam alkali.

Lantanida

Kelompok lantanida merupakan unsur-unsur yang memiliki no atom 57 hingga 71 – lanthanum (La) hingga lutetium (Lu). Unsur-unsur dalam kelompok ini memiliki warna putih keperakan dan menodai jika terkena udara.

Aktinida

Aktinia terdiri dari unusr 89 aktinium (Ac), hingga 103, lawrensium (Lr). Dari unsur-unsur ini, hanya thorium (Th) dan uranium (U) yang muncul secara alami di Bumi dalam jumlah yang besar. Semuanya radioaktif. Aktinida dan lantanida bersama-sama membentuk kelompok yang disebut logam transisi bagian dalam.

Logam Transisi

Terdapat pada grup 3 hingga 12 mewakili sisa logam transisi. Keras tetapi mudah ditempa, mengkilap, dan memiliki konduktivitas yang baik, elemen-elemen ini adalah apa yang biasanya Anda pikirkan ketika Anda mendengar kata metal. Yang termasuk kedalam logam transisi antara lain adalah emas, perak, besi, dan platinum – hidup di sini.

Logam pasca transisi

Menjelang lompatan ke dunia bukan logam, karakteristik bersama tidak terbagi dengan rapi di sepanjang garis kelompok vertikal. Logam pasca transisi adalah aluminium (Al), galium (Ga), indium (Dalam), talium (Tl), timah (Sn), timah (Pb) dan bismut (Bi), dan merentang ke Grup 13 hingga Grup 17. Unsur-unsur ini memiliki beberapa karakteristik klasik dari logam transisi, tetapi mereka cenderung lebih lunak dan melakukan lebih buruk daripada logam transisi lainnya.

Metaloid

Metaloid adalah boron (B), silikon (Si), germanium (Ge), arsenik (As), antimon (Sb), telurium (Te) dan polonium (Po). Mereka membentuk tangga yang mewakili transisi bertahap dari logam ke bukan logam. Elemen-elemen ini terkadang berperilaku sebagai semikonduktor (B, Si, Ge) daripada sebagai konduktor. Metalloids juga disebut “semimetal” atau “logam yang buruk.”

Non Logam

Segala sesuatu yang lain di kanan atas tangga ditambah hidrogen (H), yang terdampar di Grup 1 adalah non logam. Ini termasuk karbon (C), nitrogen (N), fosfor (P), oksigen (O), belerang (S) dan selenium (Se).

Halogen

Empat elemen teratas dari Grup 17 Halogen cukup reaktif secara kimia dan cenderung berpasangan dengan logam alkali untuk menghasilkan berbagai jenis garam. Garam meja di dapur Anda, misalnya, adalah perkawinan antara logam alkali natrium dan klor halogen.

Gas mulia

Gas tidak berwarna, tidak berbau dan hampir sepenuhnya tidak reaktif, gas inert, atau mulia melengkapi tabel di Grup 18. Banyak ahli kimia mengharapkan oganesson, salah satu dari empat elemen yang baru disebutkan, untuk berbagi karakteristik ini; Namun, karena elemen ini memiliki waktu paruh dalam milidetik, tidak ada yang bisa mengujinya secara langsung.

Campuran

Banyak zat hadir di sekitar kita merupakan campuran. Misalnya, larutan gula dalam air. Campuran mengandung dua atau lebih zat yang ada di dalamnya yang disebut komponennya.

Suatu campuran mungkin bersifat homogen atau heterogen. Dalam campuran homogen,komponen benar-benar bercampur satu sama lain danan komposisinya seragam. udara adalah contoh campuran homogen.

Berbeda dengan ini, dalam campuran heterogen, komposisinya tidak seragam dan terkadang dapat diamati dengan jelas bahwa di dalamnya terdapat komponen yang berbeda. Misalnya, campuran garam dan gula dll.

Campuran mungkin mengandung komponen dalam rasio tertentu dan komposisinya bervariasi. Tembaga, perak, emas, air, glukosa adalah beberapa contoh zat murni. konstituen zat murni tidak dapat dipisahkan dengan metode sederhana.

ampuran mungkin mengandung komponen dalam rasio tertentu dan komposisinya bervariasi. Tembaga, perak, emas, air, glukosa adalah beberapa contoh zat murni. konstituen zat murni tidak dapat dipisahkan dengan metode sederhana.

Jenis Campuran

Campuran terbagi menjadi 3 jenis yaitu larutan, koloid dan supensi

  • Suatu larutan selalu transparan, cahaya melewati tanpa adanya hamburan dari partikel terlarut. Suatu solusi tidak dapat disaring tetapi dapat dipisahkan menggunakan proses distilasi.
  • Suspensi bersifat heterogen. Partikel lebih besar dari 10.000 Angstrom yang memungkinkan mereka untuk disaring. Jika suspensi dibiarkan berdiri, partikel akan terpisah.
  • Koloid adalah perantara antara larutan dan suspensi. Sementara suspensi akan memisahkan koloid tidak. Koloid dapat dibedakan dengan larutan menggunakan efek Tyndall. Cahaya yang melewati dispersi koloid, seperti udara berasap atau berkabut, akan dipantulkan oleh partikel yang lebih besar dan sinar cahaya akan terlihat. Hidrokoloid dapat dengan mudah didefinisikan sebagai zat yang membentuk gel ketika bersentuhan dengan air. Zat-zat seperti itu termasuk polisakarida dan protein. Akan diulang untuk memulai baris delapan di kolom logam alkali.

Molekul

Gambar contoh molekul

Sebuah molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang bergabung dengan dengan membentuk ikatan kimia. Sebuah molekul dapat terdiri dari dua atau lebih atom yang identik atau dapat terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda, seperti pada molekul yang ditemukan dalam air.

Setiap molekul air adalah unit yang mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Contoh lainnya adalah pada glukosa. Setiap molekul glukosa mengandung 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.

Zat murni dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi unsur dan senyawa. Contoh dari unsur antara lain adalah Fe, Cu, Co. Sementara contoh dari senyawa antara lain adalah H2SO4, NaOH, KOH dll. Zat murni memiliki karakteristik berbeda dengan campurannya. Mereka memiliki komposisi tetap,

Cabang ilmu Kimia

Terdapat lima cabang utama kimia, yang masing-masing memiliki banyak bidang studi.

  • Kimia analitik Kimia analitik diterapkan di seluruh industri, kedokteran, dan semua ilmu. Pengukuran analitik kuantitatif juga memainkan peran penting dalam banyak penelitian bidang kimia, biokimia, biologi, geologi, fisika, dan ilmu-ilmu lainnya.
  • Kimia fisik merupakan penggabungan fisika dengan kimia. Ahli kimia fisik mengajari proses terjadinya interaksi antara materi dengan energi.
  • Kimia organik adalah cabang ilmu kimia yang memahami segala senyawa yang terdapat unsur karbon di dalamnya. Semua molekul pada kimia organik merupakan penyusun jaringan hidup sehingga sering juga disebut sebagai “Kimia Kehidupan.”
  • Kimia anorganik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari segala senyawa yang tidak megandung unsur karbon didalamya seperti gas dan logam
  • Biokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari segala proses pada organisme yang hidup

Penerapan Ilmu Kimia di Berbagai Bidang Keilmuan

circle kegunaan ilmu kimia
Gambar circle kegunaan ilmu kimia

Dalam kategori yang luas ini ilmu kimia merupakan bidang studi yang tak terhitung jumlahnya, ilmu kimia banyak memiliki efek penting pada kehidupan kita sehari-hari. Ahli kimia menciptakan banyak produk, mulai dari makanan yang kita makan dan pakaian yang kita kenakan hingga bahan yang kita gunakan untuk membangun rumah. Kimia membantu melindungi lingkungan kita dan mencari sumber energi baru.Berikut merupakan contoh penerapan ilmu kimia dalam berbagai bidang:

Kimia Pangan

Ilmu Pangan adalah antar disiplin ilmu subjek yang melibatkan terutama bakteriologi, kimia, biologi dan teknik. Kimia makanan, aspek utama dari ilmu makanan berkaitan dengan komposisi dan sifat makanan dan perubahan kimia yang dialami selama proses pembuatan makan dan penyimpanan. Kimia pangan berkaitan erat dengan penggabungan antara ilmu kimia dan ilmu biologi seperti biokimia, botani, zoologi dan biologi molekuler.

Kimia Lingkungan

Kimia lingkungan merupakan cabang ilmu kimia yang mempelejari proses kimia yang terjadi di air, udara, lingkungan darat dan kehidupan, serta efek aktivitas manusia terhadapnya. Tentu cabang ilmu ini banyak berkaitan dengan cabang ilmu lain seperti astrokimia, kimia atmosfer, pemodelan lingkungan, geokimia, dan kimia laut.

Kimia Pertanian

Kimia pertanian berkaitan dengan zat dan reaksi kimia yang terlibat dengan produksi, perlindungan, dan penggunaan tanaman. Kimia pertanian merupakan bidang yang sangat interdisipliner yang berikatan dengan banyak ilmu lainnya.

Ahli kimia pertanian dapat bekerja sama dengan Departemen Pertanian, Badan Perlindungan Lingkungan, Administrasi Makanan dan Obat-obatan, atau untuk industri swasta.

Ahli kimia pertanian berperan dalam pengembangan pupuk, insektisida, dan herbisida yang diperlukan untuk produksi tanaman skala besar. Mereka juga harus memantau bagaimana produk ini digunakan dan dampaknya terhadap lingkungan. Selain itu, ahli kimia pertanian juga meciptakan suplemen nutrisi dikembangkan untuk meningkatkan produktivitas daging dan peternakan sapi perah.

Bioteknologi pertanian adalah fokus yang berkembang pesat bagi banyak ahli kimia pertanian. Manipulasi tanaman secara genetik agar tahan terhadap herbisida yang digunakan untuk mengendalikan gulma di ladang membutuhkan pemahaman rinci tentang tanaman dan bahan kimia di tingkat molekuler.

Teknik Kimia

Ahli teknik kimia bertugas untuk mengubah proses yang dikembangkan di laboratorium menjadi aplikasi praktis untuk produksi komersial produk serta bekerja untuk mempertahankan dan meningkatkan proses tersebut. Mereka mengandalkan fondasi utama teknik yaitu matematika, fisika, dan kimia (meskipun biologi memainkan peran yang semakin meningkat). Peran utama insinyur kimia adalah merancang dan memecahkan masalah proses untuk produksi bahan kimia, bahan bakar, makanan, obat-obatan, dan biologi, hanya untuk beberapa nama. Ahli teknik kimia sering digunakan oleh pabrik skala besar untuk memaksimalkan produktivitas dan kualitas produk sambil meminimalkan biaya.

Geokimia

Ahli geokimia menggabungkan kimia dan geologi untuk mempelajari susunan dan interaksi antara zat yang ditemukan di bumi. Ahli geokimia dapat menghabiskan lebih banyak waktu dalam studi lapangan daripada jenis kimiawan lainnya.

Banyak ahli geokimia yang bekerja untuk Survei Geologi AS atau Badan Perlindungan Lingkungan dalam menentukan bagaimana operasi penambangan dan limbah dapat memengaruhi kualitas air dan lingkungan.

Mereka dapat melakukan perjalanan ke tambang terpencil untuk mengumpulkan sampel dan melakukan evaluasi lapangan secara kasar, dan kemudian mengikuti aliran melalui daerah aliran sungai untuk mengevaluasi bagaimana kontaminan bergerak melalui sistem.

Ahli geokimia minyak dipekerjakan oleh perusahaan minyak dan gas untuk membantu menemukan cadangan energi baru. Mereka juga dapat bekerja pada pipa dan rig minyak untuk mencegah reaksi kimia yang dapat menyebabkan ledakan atau tumpahan.

Kimia Forensik

Ahli kimia forensik menganalisis jejak non-biologis yang ditemukan di TKP untuk mengidentifikasi bahan yang tidak diketahui dan mencocokkan sampel dengan zat yang diketahui. Mereka juga menganalisis obat-obatan.

Mereka juga bekerja di laboratorium dengan melakukan tes pada sampel yang dikumpulkan oleh peneliti. Mereka menggunakan berbagai teknik, termasuk mikroskop, analisis optik (seperti UV, inframerah, sinar-X), kromatografi gas, dan teknologi lainnya.

Mereka dengan hati-hati mendokumentasikan temuan mereka dan menulis laporan yang digunakan untuk mendukung investigasi kriminal. Kimiawan forensik juga dapat memberikan kesaksian tentang temuan mereka di pengadilan.

Profesi Yang Berhubungan Dengan Ilmu Kimia

Teknisi kimia

biasanya bekerja erat dengan ahli kimia dan / atau insinyur kimia. Mereka dapat menyiapkan dan melakukan banyak uji laboratorium yang dilakukan pada produk dan proses kimia. Ini melibatkan prepping peralatan lab, pencampuran solusi dan pemecahan masalah kegagalan fungsi instrumen. Temuan mereka dianalisis dan disajikan dalam laporan teknis. Teknisi ini umumnya memiliki gelar associate dan menerima pelatihan di tempat kerja.

Ahli Biokimia dan Biofisika

Ahli biokimia dan ahli biofisika menggunakan kimia untuk mempelajari dan meneliti berbagai proses biologis. Mereka juga melakukan percobaan kompleks untuk memeriksa karakteristik fisik makhluk hidup, dan melihat efek dari benda-benda, seperti hormon atau obat-obatan, pada proses biologis ini, seperti pengembangan sel. Sekali lagi, para ilmuwan ini melaporkan temuan mereka dalam laporan ilmiah, makalah, dan presentasi. Para profesional ini harus memiliki gelar Ph.D. untuk melakukan penelitian independen, tetapi mungkin dapat menemukan pekerjaan dengan gelar sarjana atau master.

Teknisi Sains Forensik

Teknisi ilmu forensik memanfaatkan kimia saat mereka bekerja di laboratorium, tetapi biasanya juga bertanggung jawab atas kerja lapangan yang luas. Mereka bertanggung jawab untuk mengumpulkan dan menganalisis bukti, termasuk foto, sidik jari, cairan tubuh dan banyak lagi, dari TKP.

Mereka menggunakan tes ilmiah untuk mencari bukti DNA dan hasil lain yang menghubungkan tersangka tertentu dengan kejahatan. Temuan mereka sering disajikan di pengadilan selama persidangan pidana. Teknisi ilmu forensik harus memiliki gelar sarjana dalam ilmu alam, dan biasanya menerima beberapa pelatihan di tempat kerja.

Insinyur Kimia

Insinyur kimia menggabungkan prinsip-prinsip teknik dengan banyak ilmu, termasuk kimia, untuk meneliti dan merancang solusi untuk masalah dalam berbagai proses produksi. Mereka mengembangkan prosedur keselamatan untuk bekerja dengan bahan kimia berbahaya yang digunakan dalam produksi obat-obatan, bahan bakar, bahan kimia lainnya dan banyak lagi.

Mereka sering melakukan tes kompleks untuk mengevaluasi masalah dan memecahkan masalah apa pun. Insinyur kimia membutuhkan gelar sarjana, dan pengalaman praktis apa pun bermanfaat.

Ahli kimia

Kimiawan melakukan proyek penelitian kompleks yang meneliti berbagai zat pada tingkat molekul, atau bahkan atom. Mereka dapat mempelajari bagaimana zat-zat ini berinteraksi satu sama lain untuk mengembangkan atau meningkatkan produk dan memastikan keamanan bahan yang berbeda.

Temuan mereka dilaporkan dalam makalah ilmiah dan presentasi. Kimiawan umumnya membutuhkan gelar sarjana, tetapi master dan / atau Ph.D diperlukan untuk sebagian besar posisi penelitian.

Dokter

Tubuh manusia adalah satu rangkaian besar reaksi kimia. Dokter meresepkan obat yang berinteraksi dengan jalur reaksi ini (kadang-kadang dengan cara yang bermanfaat, kadang-kadang untuk mematikannya atau sebagai efek samping melawan bakteri).

Sebagai seorang dokter, kita perlu memahami bagaimana reaksi-reaksi ini bekerja dan mengapa harus membantu membuat keputusan terbaik tentang obat-obatan apa yang paling membantu pasien, dan untuk membantu mendiagnosis masalah.

Pertanyaan Umum

Apa yang di maksud dengan kimia analitik?

Kimia analitik adalah cabang ilmu kimia menggunakan observasi kualitatif dan kuantitatif untuk mengidentifikasi dan mengukur sifat fisik dan zat kimia.

Ada berapa jenis campuran?

Ada 2 jenis campuran, yaitu campuran homogen dan heterogen.

Apa tugas dari seorang kimiawan forensik?

Kimiawan forensik bertugas untuk mengumpulan dan menganalisis bukti fisik yang ditinggalkan di tempat kejadian perkara untuk membantu menentukan identitas orang-orang yang terlibat serta menjawab pertanyaan-pertanyaan penting lainnya mengenai bagaimana dan mengapa kejahatan itu dilakukan.

Apa yang dimaksud dengan kimia fisik?

Kimia fisik adalah cabang ilmu yang menggabungkan kimia dengan fisika. Ahli kimia fisik mempelajari bagaimana materi dan energi berinteraksi.

Apa perbedaan ahli flavourist dengan ahli kimia makanan?

Flavourist bekerja dengan bahan kimia untuk mengubah rasa makanan. Ahli kimia juga dapat bekerja dengan cara lain untuk meningkatkan daya tarik indera, seperti meningkatkan warna, bau atau tekstur.

Daftar Pustaka

  • Rice University. 2015. Chemistry. OpenStax College : Texas.
  • W Ball, David. 2011. Introductory Chemistr. Cleveland State University : USA.
  • http://www.ncert.nic.in/ncerts/l/kech101.pdf diunduh pada 20-05-2020 pada pukul 03.00 WIB