PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

  • Helium Primordial dan Teori Big Bang

    Pernahkah Anda berpikir dari mana kita berasal? Bagaimana alam semesta dibentuk? Kapan sejarah alam semesta ini dimulai?.

  • Struktur Atom

    Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron.

  • Rumus Kimia

    Kimiawan menggunakan rumus kimia untuk mengekspresikan komposisi molekul dan senyawa ionik dalam simbol kimia.

  • Molekul dan Ion

    Sebagian besar materi terdiri dari molekul atau ion yang dibentuk oleh atom.

  • Spektrometer Massa

    Metode yang paling langsung dan paling akurat untuk menentukan massa atom dan molekul adalah metode spektrometri massa.

Tugas 1



1.1 Klasifikasikan pernyataan-pernyataan berikut ini sebagai pernyataan kualitatif atau kuantitatif, berikan alasan Anda.
(a) Massa atom Na adalah 22,99.
(b) Model atom Thomson lebih baik daripada Model atom Dalton.
(c) Air lebih rapat molekunya dibandingkan es.

(d) Rasa keju lebih enak daripada mentega.

1.2 Manakah pernyataan berikut yang menggambarkan sifat kimia dan sifat fisika? Berikan alasan!
(a) Gas oksigen diperlukan pada pembakaran.
(b) Pupuk membantu meningkatkan produksi pertanian.
(c) Air mendidih dibawah suhu 100°C di puncak sebuah gunung.
(d) Timbal lebih padat dari aluminium.

(e) Uranium adalah unsur radioaktif.

1.3 Berikan nama unsur yang diwakili oleh simbol kimia berikut: Li, F, P, Cu, As, Zn, Cl, Pt, Mg, U, Al, Si, Ne.

1.4 Klasifikasikan masing-masing zat berikut sebagai unsur atau senyawa: 
(a) hidrogen
(b) air
(c) emas
(d) gula.

1.5 Brom adalah cairan coklat kemerahan. Hitung kerapatannya (dalam g/mL) jika 586 g zat tersebut menempati volume 188 mL!

1.6 Ubah skala suhu berikut menjadi derajat Celcius atau Fahrenheit: 
(a) 95°F, suhu pada hari musim panas
(b) 12°F, suhu pada hari musim dingin
(c) 102°F, suhu demam
(d) tungku yang beroperasi pada 1.852°F
(e) -273,15°C (secara teoritis suhu terendah yang dapat dicapai).

1.7 Ubah suhu berikut menjadi Kelvin: 
(a) 113°C, titik leleh belerang 
(b) 37°C, suhu tubuh normal
(c) 357° C, titik didih air raksa

1.8 Nyatakan angka-angka berikut dalam notasi ilmiah: 
(a) 0,000000027
(b) 356
(c) 47,764
(d) 0,096

1.9 Nyatakan jawaban untuk perhitungan berikut dalam notasi ilmiah:
(a) 145,75 + (2,3 x 10⁻¹)
(b) 79.500 : (2,5 x 10²)
(c) (7,0 x 10⁻³) - (8,0 x 10⁻⁴)
(d) (1,0 x 10⁴) x (9,9 x 10⁶)

1.10 Berapa jumlah angka penting dalam masing-masing pengukuran berikut?
(a) 4.867 m
(b) 56 mL
(c) 60.104 ton
(d) 2.900 g
(e) 40,2 g/cm³
(f) 0,0000003 cm
(g) 0,7 menit
(h) 4,6 x 10¹⁹ atom

1.11 Lakukan operasi berikut seolah-olah bilangan itu adalah perhitungan hasil eksperimen, dan nyatakan setiap jawaban dalam satuan yang tepat dengan jumlah angka signifikan yang tepat:
(a) 5,6792 m + 0,6 m + 4,33 m
(b) 3,70 g - 2,9133 g
(c) 4,51 cm x 3,6666 cm

(d) (3 x 10⁴ g + 6.827 g)/(0,043 cm³ - 0,021 cm³)

1.12 Tiga siswa (A, B, dan C) diminta untuk menentukan volume sampel etanol. Setiap siswa mengukur volume tiga kali dengan gelas ukur. Hasil dalam mililiter adalah: A (87,1; 88,2; 87,6); B (86,9; 87,1; 87,2); C (87,6; 87,8; 87,9). Volume sebenarnya adalah 87,0 mL. Komentari ketepatan (presisi) dan keakuratan (akurasi) hasil masing-masing siswa!

1.13 Lakukan konversi berikut: 
(a) 22,6 m ke desimeter
(b) 25,4 mg ke kilogram
(c) 556 mL ke liter
(d) 10,6 kg/m³ ke g/cm³.

1.14 Kecepatan rata-rata helium pada 25°C adalah 1.255 m/s. Ubah kecepatan ini menjadi km per jam!

1.15 Berapa menit cahaya dari matahari untuk mencapai Bumi? (Jarak dari matahari ke Bumi adalah 93 juta mil; kecepatan cahaya = 3,00 x 10⁸ m/s.) (1 mil = 1.609 m)

1.16 Seseorang setinggi 6,0 kaki berbobot 168 lb. Nyatakan tinggi orang ini dalam meter dan beratnya dalam kilogram. (1 lb = 453,6 g; 1 m = 3,28 kaki)

1.17 Agar jet tempur lepas landas dari dek kapal induk, maka harus mencapai kecepatan 62 m/s. Hitung kecepatan dalam mil per jam (mph).

1.18 Lakukan konversi berikut: 
(a) 1,42 tahun cahaya ke mil (tahun cahaya adalah ukuran jarak astronomi — jarak yang ditempuh cahaya dalam setahun, atau 365 hari; kecepatan cahaya 3,00 = 10⁸ m/s) 
(b) 32,4 inci ke sentimeter
(c) 3,0 x 10¹⁰ cm/s ke mil/jam

1.19 Aluminium adalah logam ringan (kerapatannya = 2,70 g/cm³) yang digunakan dalam konstruksi pesawat, saluran transmisi tegangan tinggi, kaleng minuman, dan foil. Berapa kerapatannya dalam kg/m³?
Share:

Ringkasan Pengetahuan Faktual dan Konseptual 1





  1. Pelajaran kimia melibatkan tiga langkah dasar, yaitu: observasi (pengamatan), representasi, dan interpretasi. Observasi (pengamatan) mengacu pada pengukuran di dunia makroskopik. Representasi melibatkan penggunaan simbol atau notasi singkat dan persamaan untuk komunikasi. Interpretasi didasarkan pada atom dan molekul, yang termasuk dalam dunia mikroskopik.
  2. Metode ilmiah adalah pendekatan sistematis terhadap penelitian yang dimulai dengan pengumpulan informasi atau pengumpulan data melalui observasi (pengamatan) dan pengukuran. Dalam proses selanjutnya, hipotesis, hukum, dan teori dirancang kemudian diuji.
  3. Ahli kimia mempelajari materi dan perubahan yang dialaminya. Zat yang membentuk materi memiliki sifat fisika yang unik yang dapat diamati tanpa mengubah identitas. Sifat kimia yang unik ditunjukkan oleh perubahan identitas zat. Campuran, baik homogen ataupun heterogen, dapat dipisahkan menjadi komponen murni dengan cara fisika.
  4. Zat paling sederhana dalam kimia adalah unsur. Senyawa dibentuk oleh kombinasi kimia atom dari unsur yang berbeda dalam proporsi atau perbandingan tetap.
  5. Semua zat, pada prinsipnya, bisa ada di tiga keadaan, yaitu: padat, cair, dan gas. Interkonversi antara keadaan-keadaan ini dapat dilakukan dengan mengubah suhu terutama pada titik lebur dan titik leleh.
  6. Satuan SI digunakan untuk mengekspresikan jumlah atau ukuran fisika dalam semua sains, termasuk kimia.
  7. Angka yang dinyatakan dalam notasi ilmiah memiliki bentuk N x 10n, dimana N adalah antara 1 sampai 10, dan n adalah bilangan bulat positif atau negatif. Notasi ilmiah membantu kita menangani bilangan yang sangat besar dan sangat kecil.
Share:

Rumus Penting 1

Berikut ini rumus densitas dan konversi suhu yang harus diingat:

Share:

Latihan 1




1.1 Jelaskan apa yang dimaksud dengan metode ilmiah!

1.2 Apa perbedaan antara data kualitatif dan data kuantitatif?

1.3 Berikan contoh untuk masing-masing istilah berikut: 
(a) materi
(b) zat murni
(c) campuran.

1.4 Berikan contoh campuran homogen dan contoh campuran heterogen!

1.5 Dengan menggunakan contoh, jelaskan perbedaan antara sifat fisika dan sifat kimia!

1.6 (a) Apa perbedaan antara sifat intensif dan sifat ekstensif? 
(b) Manakah dari sifat-sifat berikut ini yang sifat intensif dan mana yang sifat ekstensif? 
(i) panjang
(ii) volume
(iii) suhu
(iv) massa.

1.7 (a) Berikan contoh unsur dan senyawa! 
(b) Apa perbedaan unsur dan senyawa?

1.8 Berapakah jumlah unsur yang telah diketahui?

1.9 Sebutkan satuan dasar SI yang penting dalam kimia! Berikan satuan SI untuk menyatakan satuan berikut: 
(a) panjang
(b) volume
(c) massa
(d) waktu
(e) energi
(f) suhu.

1.10 Tulis angka-angka yang diwakili oleh awalan berikut: 
(a) mega-
(b) kilo-
(c) desi
(d) senti
(e) mili-
(f) mikro-
(g) nano -
(h) pico-

1.11 (a) Apa satuan yang biasa digunakan ahli kimia untuk kerapatan cairan dan padatan? 
(b) Untuk kerapatan gas? 
(c) Jelaskan perbedaannya!

1.12 Jelaskan tiga skala suhu yang digunakan di laboratorium dan dalam kehidupan sehari-hari: 
(a) skala Fahrenheit
(b) skala Celsius
(c) skala Kelvin.

1.13 Apakah keuntungan menggunakan notasi ilmiah daripada notasi desimal?

1.14 (a) Definisikan yang dimaksud dengan angka penting! 
(b) Jelaskan pentingnya menggunakan jumlah angka penting yang tepat dalam pengukuran dan perhitungan!

Share:

1.9. Analisis Dimensi Dalam Penyelesaian Soal

Pengukuran yang cermat dan penggunaan yang tepat dari angka signifikan, bersama dengan perhitungan yang benar, akan menghasilkan hasil numerik yang akurat. Tetapi untuk menjadi bermakna, jawabannya juga harus dinyatakan dalam satuan yang diinginkan (satuan yang sesuai). Prosedur yang kita gunakan untuk mengkonversi antar satuan dalam memecahkan masalah kimia disebut analisis dimensi (disebut juga metode faktor-label). Teknik sederhana yang membutuhkan sedikit penghafalan, analisis dimensi didasarkan pada hubungan antara satuan yang berbeda yang mengungkapkan kuantitas fisika yang sama. Misalnya dengan definisi 1 inci = 2,54 cm (tepatnya). Kesetaraan ini memungkinkan kita untuk menulis sebuah faktor konversi sebagai berikut:
1 inci
______
2,54 cm

Karena pembilang dan penyebut mengungkapkan panjang yang sama, fraksi ini sama dengan 1. Demikian pula, kita dapat menulis faktor konversi sebagai berikut:
2,54 cm
_______
1 inci
yang juga sama dengan 1. Faktor konversi berguna untuk mengubah satuan. Jadi, jika kita ingin mengubah panjang yang dinyatakan dalam inci menjadi sentimeter, kita mengalikan panjang dengan faktor konversi yang sesuai.
2,54 cm
12,00 inci x _______ = 30,48 cm
1 inci

Kita memilih faktor konversi yang menghilangkan satuan inci dan menghasilkan satuan yang diinginkan, yaitu sentimeter. Perhatikan bahwa hasilnya dinyatakan dalam empat angka yang signifikan karena 2,54 adalah angka pasti.
Selanjutnya mari kita perhatikan konversi 57,8 meter menjadi sentimeter. Masalah ini bisa dinyatakan sebagai berikut:
? cm = 57,8 m
Secara definisi,
1 cm = 1 x 10-2 m

Karena kita mengubah atau mengkonversi "m" menjadi "cm," kita memilih faktor konversi yang memiliki meter di penyebut,
1 cm
_________
1 x 10-2 m
dan menulis konversi sebagai berikut:
Perhatikan bahwa notasi ilmiah digunakan untuk menunjukkan bahwa jawabannya memiliki tiga angka signifikan. Sekali lagi, faktor konversi 1 cm / 1 x 10-2 m berisi angka pasti; Oleh karena itu, hal itu tidak mempengaruhi jumlah angka yang signifikan. Secara umum, untuk menerapkan analisis dimensi kita menggunakan hubungan berikut:

nilai yang diberikan x faktor konversi = nilai yang diinginkan

dan untuk satuan yang dihilangkan sebagai berikut:

satuan yang diberikan x (satuan yang diinginkan/satuan yang diberikan) = satuan yang diinginkan
(tanda "/" artinya dibagi)

Dalam analisis dimensi, satuan didapat melalui keseluruhan urutan perhitungan. Oleh karena itu, jika persamaan dibuat dengan benar, maka semua satuan akan dihilangkan kecuali yang diinginkan. Jika ini tidak terjadi, maka kesalahan pasti terjadi di suatu tempat, dan biasanya dapat dilihat dengan meninjau kembali penyelesaiannya.

Catatan untuk Menyelesaikan Soal
Pada titik ini kita telah diperkenalkan sampai pada notasi ilmiah, angka penting, dan analisis dimensi, yang akan membantu kita dalam memecahkan masalah numerik. Kimia adalah ilmu eksperimental dan banyak masalah kimia bersifat kuantitatif. Kunci sukses dalam penyelesaian soal adalah latihan. Sama seperti pelari maraton tidak dapat mempersiapkan diri untuk lomba dengan hanya membaca buku tentang berlari dan seorang pianis tidak dapat memberikan konser yang sukses dengan hanya menghafal not musikal, kita tidak dapat memastikan pemahaman kita tentang kimia tanpa latihan meyelesaikan soal kimia dan lebih lanjut memecahkan masalah kimia. Langkah-langkah berikut akan membantu meningkatkan kemampuan kita dalam menyelesaikan soal dan masalah numerik.

  1. Baca pertanyaannya dengan saksama. Pahami informasi yang diberikan dan apa yang diminta untuk kita selesaikan. Seringkali sangat membantu membuat sketsa yang akan membantu kita memvisualisasikan situasinya. 
  2. Temukan persamaan yang sesuai yang berhubungan dengan informasi yang diberikan dan kuantitas yang tidak diketahui. Kadang-kadang memecahkan soal akan melibatkan lebih dari satu langkah, dan kita mungkin diharapkan untuk mencari angka dalam tabel yang tidak tersedia dalam soal. Analisis dimensi seringkali diperlukan untuk melakukan konversi. 
  3. Periksa jawaban kita untuk tanda, satuan, dan angka yang benar. 
  4. Bagian yang sangat penting dalam penyelesaian soal adalah mampu menilai apakah jawabannya masuk akal. Hal ini relatif mudah untuk menemukan tanda yang salah atau satuan yang salah. Tetapi jika sebuah angka (katakanlah 9) salah ditempatkan dalam penyebut dan bukan di pembilang, jawabannya akan terlalu kecil meskipun tanda dan satuan kuantitas yang dihitung benar. 
  5. Cara pertama untuk cepat memeriksa jawabannya adalah dengan membuat perkiraan "pembulatan angka". Idenya di sini adalah membulatkan angka-angka dalam perhitungan sedemikian rupa sehingga memudahkan perhitungan aritmatika. Pendekatan ini kia sebut "perhitungan angka bulat" karena bisa dilakukan dengan mudah tanpa menggunakan kalkulator. Jawaban yang kita dapatkan tidak akan tepat, tetapi akan mendekati yang benar.

Analisis dimensi membawa Einstein pada persamaan energi massanya yang terkenal E = mc2.
Share:

1.8. Penanganan Bilangan

Setelah mempelajari beberapa satuan yang digunakan dalam bidang kimia, sekarang kita beralih ke teknik untuk menangani bilangan yang terkait dengan hasil pengukuran, yaitu: notasi ilmiah dan angka signifikan (disebut juga  dengan angka pasti).

Notasi Ilmiah
Ahli kimia sering menangani bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. Misalnya, dalam 1 g unsur hidrogen kira-kira ada sekitar 602.200.000.000.000.000.000.000 atom hidrogen. Setiap atom hidrogen memiliki massa kira-kira 0,00000000000000000000000166 g

Angka-angka ini tidak praktis untuk ditangani. Seorang ahli kimia mudah untuk membuat kesalahan saat menggunakannya dalam perhitungan aritmatika jika kurang teliti. Pertimbangkan perkalian berikut ini:


0,0000000056 × 0,00000000048 = 0,000000000000000002688

Mudah bagi kita melewatkan satu angka nol atau menambahkan satu angka nol lagi setelah tanda koma secara tidak sengaja atau karena kurang teliti. Akibatnya, ketika bekerja dengan bilangan sangat besar dan sangat kecil, kita menggunakan sistem yang disebut notasi ilmiah. Terlepas dari besarnya, semua angka bisa dinyatakan dalam bentuk berikut:


N x 10n

dimana N adalah bilangan antara 1 sampai 10 dan n adalah eksponennya atau pangkatnya yang merupakan bilangan bulat positif atau bilangan bulat negatif. Sejumlah angka yang diungkapkan dengan cara ini disebut dan ditulis dalam notasi ilmiah.

Misalkan kita diberi bilangan tertentu dan diminta untuk mengungkapkannya dalam notasi ilmiah. Pada dasarnya, tugas ini meminta kita untuk menemukan n. Kita harus menghitung jumlah tempat dimana tanda koma harus dipindahkan untuk memberi bilangan N (yaitu antara 1 sampai 10). Jika tanda koma harus dipindahkan ke kiri, maka n adalah bilangan bulat positif. Jika tanda koma harus dipindahkan ke kanan, maka n adalah bilangan bulat negatif. Contoh berikut menggambarkan penggunaan notasi ilmiah:

(1) Ungkapkan bilangan 568,762 dalam notasi ilmiah:


568,762 = 5,68762 × 102

Perhatikan bahwa tanda koma dipindahkan ke kiri melewati dua tempat (dua angka disebelahnya) dan n = 2.

(2) Ungkapkan bilangan 0,00000772 dalam notasi ilmiah:


0,00000772 = 7,72 × 10–6

Di sini tanda koma dipindahkan ke kanan melewati enam tempat dan n = -6.

Harus diingat dua hal berikut ini! Pertama, n = 0 digunakan untuk bilangan yang tidak dinyatakan dalam notasi ilmiah. Misalnya, 74,6 × 100 (n = 0) setara dengan 74,6. Kedua, praktik yang biasa dilakukan adalah menghilangkan superskrip (indeks atas) ketika n = 1. Dengan demikian, notasi ilmiah untuk 74,6 adalah 7,46 × 10 dan bukan 7,46 × 101.

Selanjutnya, kita mempertimbangkan bagaimana notasi ilmiah ditangani dalam operasi aritmatika.

Penjumlahan dan pengurangan

Untuk menjumlahkan atau mengurangi menggunakan notasi ilmiah, pertama-tama kita menulis setiap kuantitas - misalkan N1 dan N2 - dengan eksponen n yang sama. Kemudian kita menjumlahkan N1 dan N2; eksponennya tetap sama. Perhatikan contoh berikut ini:


(7,4 x 103) + (2,1 x 103) = 9,5 x 103
(4,31 x 104) + (3,9 x 103) = (4,31 x 104) + (0,39 x 104) = 4,70 x 104
(2,22 x 1022) - (4,10 x 1023) = (2,22 x 1022) - (0,41 x 1022) = 1,81 x 1022

Perkalian dan Pembagian
Untuk mengalikan angka yang dinyatakan dalam notasi ilmiah, kita mengalikan N1 dan N2 dengan cara biasa, tetapi untuk eksponennya dijumlahkan. Untuk membagi dengan notasi ilmiah, kita membagi N1 dan N2 seperti biasa tetapi eksponennya dikurangkan. Contoh berikut menunjukkan bagaimana operasi ini dilakukan agar lebih jelas:



Angka Signifikan atau Angka Pasti
Kecuali bila semua angka yang terlibat adalah bilangan bulat (misalnya, dalam menghitung jumlah mahasiswa di kelas), seringkali tidak mungkin untuk mendapatkan nilai pasti dari kuantitas yang diteliti. Untuk alasan ini, penting untuk menunjukkan margin kesalahan dalam pengukuran dengan menunjukkan secara jelas jumlah angka signifikan atau angka pasti, yang merupakan angka bermakna dalam jumlah yang diukur atau dihitung. Bila angka signifikan digunakan, angka terakhir dipahami sebagai angka tidak pasti. Sebagai contoh, kita bisa mengukur volume sejumlah cairan dengan menggunakan gelas ukur (gelas yang terbuka dibagian atas dan digunakan untuk mengukur volume suatu cairan secara akurat, gelas ukur juga dikenal sebagai measuring cylinder) dengan skala yang memberi ketidakpastian 1 mL dalam pengukuran. Jika volumenya yang diukur 6 mL, maka volume sebenarnya berada pada kisaran 5 mL sampai 7 mL. Kita menuliskan volume cairan sebagai (6±1) mL. Dalam kasus ini, hanya ada satu angka signifikan atau angka pasti (angka 6), sedangkan angka yang tidak pasti diwakili oleh plus-minus 1 mL. Untuk keakuratan yang lebih besar, kita bisa menggunakan pipet ukur yang memiliki divisi yang lebih baik, sehingga volume yang kita ukur sekarang ketidakpastiannya hanya 0,1 mL. Jika volume cairan sekarang ditemukan 6,0 mL, kita dapat menyatakan jumlahnya sebagai (6,0± 0,1) mL, dan nilai sebenarnya adalah antara 5,9 mL dan 6,1 mL. Kita dapat lebih meningkatkan alat pengukur dan memperoleh angka yang lebih signifikan, namun dalam setiap kasus, angka terakhir selalu tidak pasti. Angka ketidakpastian ini tergantung pada alat ukur yang kita gunakan.
Gambar 1.12 Neraca Analitik

Gambar 1.12 menunjukkan neraca atau timbangan modern. Neraca seperti ini tersedia di banyak laboratorium kimia pada umumnya. Neraca ini dengan mudah mengukur massa benda dengan empat tempat desimal. Oleh karena itu, massa terukur biasanya memiliki empat angka yang signifikan (misalnya 0,8642 g) atau lebih (misalnya 3,9745 g). Menjaga jumlah angka signifikan dalam pengukuran seperti massa memastikan bahwa perhitungan yang melibatkan data akan mempengaruhi ketepatan pengukuran.

Pedoman untuk Menggunakan Angka Signifikan atau Angka Pasti
Kita harus selalu berhati-hati dalam karya ilmiah untuk menuliskan jumlah angka signifikan (angka pasti) yang tepat. Secara umum, cukup mudah untuk menentukan berapa banyak angka signifikan dengan mengikuti aturan berikut:


  1. Setiap angka yang bukan nol signifikan. Dengan demikian, 845 cm memiliki tiga angka signifikan, 1,234 kg memiliki empat angka signifikan, dan seterusnya.
  2. Angka nol di antara angka bukan nol signifikan. Dengan demikian, 606 m berisi tiga angka signifikan, 40,501 kg mengandung lima angka signifikan, dan seterusnya.
  3. Angka nol di sebelah kiri angka bukan nol pertama tidak signifikan. Tujuannya adalah untuk menunjukkan penempatan koma desimal. Sebagai contoh, 0,08 L berisi satu angka signifikan, 0,0000349 g berisi tiga angka signifikan, dan seterusnya.
  4. Jika angka lebih besar dari 1, maka semua angka nol yang ditulis di sebelah kanan koma dianggap sebagai angka signifikan. Dengan demikian, 2,0 mg memiliki dua angka signifikan, 40,062 mL memiliki lima angka signifikan, dan 3,040 dm memiliki empat angka signifikan. Jika angka kurang dari 1, maka hanya angka nol yang ada di akhir angka dan angka nol yang berada di antara angka bukan nol yang sigifikan. Ini berarti bahwa 0,090 kg memiliki dua angka signifikan, 0,3005 L memiliki empat angka signifikan, 0,00420 mL memiliki tiga angka signifikan, dan seterusnya.
  5. Untuk angka yang tidak mengandung koma, angka nol yang tertinggal (yaitu angka nol setelah angka nol terakhir) boleh signifikan atau boleh tidak signifikan. Jadi, 400 cm boleh memiliki satu angka signifikan (angka 4), dua angka signifikan (40), atau tiga angka signifikan (400). Kita tidak bisa mengetahui mana yang benar tanpa informasi lebih lanjut. Dengan menggunakan notasi ilmiah kita dapat menghindari ambiguitas ini. Dalam kasus khusus ini, kita dapat mengungkapkan angka 400 sebagai 4 × 102 untuk satu angka signifikan, 4,0 × 102 untuk dua angka signifikan, atau 4,00 × 102 untuk tiga angka signifikan.


Perangkat aturan kedua menentukan bagaimana menangani angka signifikan dalam perhitungan.

1. Untuk penjumlahan dan pengurangan, jawabannya tidak dapat memiliki lebih banyak angka di sebelah kanan koma daripada angka mula-mula. Pertimbangkan contoh berikut ini:
89,332
  1,1
______+
90,432  (dibulatkan menjadi 90,43)

2,097

0,12
______-
1,977 (dibulatkan menjadi 1,98)

2. Prosedur pembulatan adalah sebagai berikut. Untuk membulatkan sebuah angka pada koma tertentu, kita cukup meletakan angka yang mengikuti jika yang pertamanya kurang dari 5 maka angka terakhir dihilangkan. Jadi, 8,724 dibulatkan ke 8,72, jika kita hanya menginginkan dua angka setelah koma. Jika angka pertama setelah koma pembulatan sama dengan atau lebih besar dari 5, kita tambahkan 1 ke angka sebelumnya dan menghilangkan angka terakhir. Dengan demikian, 8,727 dibulatkan ke 8,73, dan 0,425 dibulatkan ke 0,43.

Dalam perkalian dan pembagian, jumlah angka signifikan dalam hasil akhir atau hasil bagi dapat ditentukan oleh jumlah asal yang memiliki jumlah terkecil dari angka signifikan. Contoh berikut menggambarkan aturan ini:
2,8 x 4,5039 = 12,61092
6,85 : 112,04 = 0,0611388789

3. Harus diingat bahwa angka pasti yang diperoleh dari definisi atau dengan menghitung jumlah objek dapat dianggap memiliki jumlah angka yang signifikan. Misalnya, inci didefinisikan sama dengan 2,54 sentimeter tepat, yaitu:

1 inci = 2,54 cm

Dengan demikian, "2,54" dalam persamaan tidak boleh ditafsirkan sebagai angka terukur dengan tiga angka signifikan. Dalam perhitungan yang melibatkan konversi antara "inci" dan "cm," kita memperlakukan keduanya "1" dan "2,54" memiliki jumlah angka yang signifikan. Begitu pula jika sebuah benda memiliki massa 5,0 g, maka massa dari sembilan benda tersebut adalah

5,0 g x 9 = 45 g

Jawabannya memiliki dua angka signifikan karena 5,0 g memiliki dua angka signifikan. Angka 9 tepat dan tidak menentukan jumlah angka yang signifikan. Contoh pada Latihan 1.5 menunjukkan bagaimana angka signifikan ditangani dalam operasi aritmatika

Prosedur pembulatan sebelumnya berlaku untuk perhitungan satu langkah. Dalam perhitungan berantai, yaitu perhitungan yang melibatkan lebih dari satu langkah, kita bisa mendapatkan jawaban yang berbeda tergantung pada bagaimana kita membulatkan. Pertimbangkan perhitungan dua langkah berikut ini:
Langkah 1 : A x B = C
Langkah 2 : C x D = E
Anggaplah A = 3,66, B = 8,45, dan D = 2,11. Bergantung pada apakah kita membulatkan C ke tiga atau empat angka signifikan, kita memperoleh bilangan yang berbeda untuk E:

Cara 1:
3,66 x 8,45 = 30,9
30,9 x 2,11 = 65,2

Cara 2:
3,66 x 8,45 = 30,93
30,9 x 2,11 = 65,3

Namun, jika kita telah melakukan perhitungan seperti ini 3,66 x 8,45 x 2,11 pada kalkulator tanpa membulatkan jawaban antara, kita akan mendapatkan 65,3 sebagai jawaban untuk E. Meskipun mempertahankan angka tambahan melewati jumlah angka signifikan untuk langkah-langkah antara membantu menghilangkan kesalahan dari pembulatan, prosedur ini tidak diperlukan untuk sebagian besar perhitungan karena perbedaan antara jawaban biasanya cukup kecil. Oleh karena itu, untuk sebagian besar contoh dan masalah diakhir bab dimana jawaban antara dicantumkan, semua jawaban, antara dan akhir, akan dibulatkan.

Akurasi dan Presisi
Dalam membahas pengukuran dan angka signifikan, berguna untuk membedakan antara akurasi dan presisi (ketepatan). Akurasi memberi tahu kita seberapa dekat pengukuran dengan nilai sebenarnya dari kuantitas yang diukur. Bagi seorang ilmuwan ada perbedaan antara akurasi dan presisi. Presisi (ketepatan) mengacu pada seberapa dekat dua atau lebih pengukuran dengan angka yang sama saling mendukung satu sama lain (Gambar 1.13).


Gambar 1.13 Distribusi anak panah pada papan anak panah menunjukkan perbedaan antara akurasi dan presisi. (a) akurasi yang baik dan presisi yang baik. (b) Akurasi yang buruk dan presisi yang baik. (c) Akurasi yang buruk dan presisi yang buruk. Titik-titik menunjukkan posisi anak panah.

Perbedaan antara akurasi dan presisi (ketepatan) adalah perbedaan yang tipis (sulit dibedakan) tetapi penting. Misalkan, bahwa tiga siswa diminta untuk menentukan massa sepotong kawat tembaga. Hasil dua penimbangan berturut-turut oleh masing-masing siswa tersebut sebagai berikut:
Massa sebenarnya dari kawat adalah 2,000 g. Oleh karena itu, hasil Siswa B lebih tepat daripada nilai Siswa A, namun tidak ada hasil yang sangat akurat. Hasil Siswa C tidak hanya yang paling tepat, tapi juga yang paling akurat, karena nilai rata-rata paling dekat dengan nilai sebenarnya. Pengukuran yang sangat akurat biasanya juga tepat. Di sisi lain, pengukuran yang sangat presisi tidak menjamin hasil yang akurat. Misalnya, tongkat meter  atau neraca yang tidak dikalibrasi dengan benar dapat mengakibatkan pembacaan presisi yang salah.

Share:

Pentingnya satuan

Pada bulan Desember 1998, NASA meluncurkan satelit $125 juta Mars Climate Orbiter, yang dimaksudkan sebagai satelit cuaca pertama planet merah tersebut. Setelah menempuh perjalanan 416 juta mil, pesawat ruang angkasa itu seharusnya mencapai orbit Mars pada tanggal 23 September 1999. Sebaliknya, pesawat masuk Mars di 100 km (62 mil) lebih rendah dari yang direncanakan dan dihancurkan oleh panas di sekitarnya. Kontroler misi mengatakan hilangnya pesawat ruang angkasa itu karena kegagalan mengkonversi satuan pengukuran Inggris ke satuan metrik dalam perangkat lunak navigasi.

Insinyur di Perusahaan Lockheed Martin yang khusus membuat pesawat ruang angkasa menggunakan pound untuk gaya dorongnya, yang merupakan satuan Inggris. Para ilmuwan di NASA Jet Propulsion Laboratory, di sisi lain, telah diasumsikan bahwa data dorongnya yang diterima dinyatakan dalam satuan metrik, yaitu newton (N). Biasanya, pon (pound) adalah satuan untuk massa. Disajikan sebagai satuan untuk gaya, namun, 1 lb adalah gaya karena daya tarik gravitasi pada objek massa itu. Untuk melaksanakan konversi antara pon dan newton, kita mulai dengan 1 lb = 0,4536 kg dan dari hukum kedua Newton tentang gerak,

gaya = massa x percepatan
        = 0,4536 kg x 9,81 m/s2
        = 4,45 kg m/s2
        = 4,45 N

karena 1 newton (N) = 1 kg m / s2. Oleh karena itu, alih-alih mengubah satu pon gaya menjadi 4,45 N, para ilmuwan memperlakukannya sebagai 1 N. Dorongan mesin yang jauh lebih kecil yang dinyatakan dalam newton menghasilkan orbit yang lebih rendah dan menghancurkan pesawat ruang angkasa. Mengomentari kegagalan misi Mars, seorang ilmuwan mengatakan: "Ini akan menjadi kisah peringatan yang akan dimasukkan ke dalam pengenalan sistem metrik sejak sekolah dasar, sekolah menengah, dan pelatihan sains sampai akhir zaman."

Gambar 1.9 Climate Orbiter
Share:

1.7. Pengukuran

Pengukuran digunakan seorang ahli kimia untuk mendapatkan data. Instrumen memungkinkan kita untuk mengukur sifat zat, misalnya meteran, buret, pipet, labu ukur dan pipet volume (Gambar 1.8) serta neraca analitik dan termometer. Instrumen ini memberikan hasil pengukuran sifat makroskopik, yang dapat ditentukan secara langsung. Sifat mikroskopik, pada skala atom atau molekul, harus ditentukan dengan metode tidak langsung, seperti yang akan kita bahas kemudian pada bab 2.

Suatu kuantitas yang diukur biasanya ditulis sebagai bilangan dengan satuan yang sesuai. Untuk mengatakan bahwa jarak antara Palangka Raya dan Sampit dengan mobil sepanjang rute tertentu adalah 227 km. Kita harus menentukan bahwa jarak tempuhnya 227 kilometer. Hal yang sama berlaku juga dalam kimia. Satuan sangat penting untuk menyatakan pengukuran dengan benar.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan mencatat pengukuran dalam satuan metrik, dalam bentuk desimal atau pun pangkat dari 10. Pada tahun 1960, konferensi internasional dilaksanakan untuk menyepakati satuan, mengusulkan sistem metrik perlu direvisi kemudian disebut Sistem Satuan Internasional (disingkat SI). Tabel 1.3 menunjukkan tujuh satuan pokok SI. Semua satuan lain pengukuran dapat diturunkan dari satuan pokok tersebut. Seperti satuan metrik, satuan SI yang dimodifikasi dalam mode desimal dengan serangkaian prefiks, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.4 Kita akan menggunakan keduanya, baik satuan metrik maupun satuan SI.

Pengukuran yang kita akan sering manfaatkan dalam penelitian kimia meliputi waktu, massa, volume, densitas (kerapatan), dan suhu.


Gambar 1.8 Beberapa perangkat pengukuran yang umum ditemukan di laboratorium kimia. Perangkat ini tidak digambar dengan skala relatif terhadap satu sama lain. Kita akan membahas penggunaan perangkat pengukuran pada bab 4.

Tabel 1.3 Satuan Pokok SI
Kuantitas Dasar
Satuan
Simbol
Panjang
Meter
m
Massa
Kilogram
kg
Waktu
Detik
s
Arus listrik
Amper
A
Suhu
Kelvin
K
Jumlah zat
Mol
mol
Intensitas cahaya
Kandela
cd

Tabel 1.4 Prefiks yang digunakan pada satuan pokok SI
Prefiks
Simbol
Nilai
Contoh
Tera-
T
1.000.000.000.000 atau 1012
1 terameter (Tm) = 1 x 1012m
Giga-
G
1.000.000.000 atau 109
1 gigameter (Gm) = 1 x 109m
Mega-
M
1.000.000 atau 106
1 megameter (Mm) = 1 x 106m
Kilo-
k
1.000 atau 103
1 kilometer (km) = 1 x 103m
Desi-
d
1/10 atau 10-1
1 desimeter (dm) = 1 x 10-1m
Senti-
c
1/100 atau 10-2
1 sentimeter (cm) = 1 x 10-2m
Mili-
m
1/1000 atau 10-3
1 milimeter (mm) = 1 x 10-3m
Mikro-
µ
1/1.000.000 atau 10-6
1 mikrometer (µm) = 1 x 10-6m
Nano-
n
1/1.000.000.000 atau 10-9
1 nanometer (nm) = 1 x 10-9m
Pico-
p
1/1.000.000.000.000 atau 10-12
1 picometer (pm) = 1 x 10-12m

Massa dan Berat
Istilah "massa" dan "berat" sering digunakan secara bergantian, meskipun telah ditegaskan keduanya berbeda. Massa adalah ukuran dari jumlah materi dalam suatu objek, sedangkan berat secara teknis, adalah gaya gravitasi yang diberikannya pada objek. Apel yang jatuh dari pohon ditarik ke bawah oleh gravitasi bumi. Massa apel adalah kuantitas tetap dan tidak tergantung pada lokasi, tetapi berat tergantung pada nilai gaya gravitasi lokasi objek. Sebagai contoh, pada permukaan bulan apel akan memiliki berat hanya seperenam dari beratnya di Bumi, karena gaya gravitasi di permukaan bulan hanya seperenam dari gaya gravitasi permukaan bumi. Gravitasi bulan yang lebih kecil memungkinkan astronot untuk melompat lebih bebas pada permukaannya. Ahli kimia tertarik terutama pada massa, yang dapat ditentukan dengan mudah dengan neraca. Proses pengukuran massa, anehnya sering disebut berat (kurang tepat).
Gambar 1.9 Protipe kilogram terbuat dari paduan logam platina-iridium. Disimpan dalam lemari besi di International Bureau of Weights And Measures di Sevres, Prancis. Pada tahun 2007 ditemukan bahwa paduan logam ini secara misterius telah kehilangan massa 50 mg.


Contoh:
Disuatu lokasi tertentu yang memiliki percepatan gravitasi (g) 9,8 m/s2 sepotong batangan emas memiliki berat (W) 98 N. Massa (m) sepotong batangan emas tersebut dihitung dengan rumus W= m x g diperoleh nilai m = 10 g.

Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg), satuan panjang adalah meter (m) dan satuan waktu adalah detik (s). Peristiwa alam dapat diukur berulang oleh para ilmuwan di mana saja. Kilogram ditetapkan dalam hal objek tertentu (Gambar 1.9). Dalam kimia satuan yang lebih kecil gram (g) lebih nyaman digunakan karena untuk penelitian kimia perlu biaya yang mahal:

1 kg = 1000 g = 1 × 103 g


#
Gambar 1.10 Volume
Volume
Satuan SI untuk panjang adalah meter (m), dan satuan SI yang diturunkan untuk volume adalah meter kubik (m3). Umumnya, ahli kimia bekerja dengan volume yang lebih kecil, seperti sentimeter kubik (cm3) dan desimeter kubik (dm3):


1 cm3 = (1x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3
1 dm3 = (1x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3

Satuan lain yang umum untuk volume adalah liter (L). Satu liter adalah volume yang ditempati oleh satu desimeter kubik (dm3). Satu liter volume sama dengan 1.000 mililiter (mL) atau 1.000 cm3:


1 L        = 1000 mL
= 1000 cm3


= 1 dm3

dan satu mililiter sama dengan satu sentimeter kubik:

1 mL = 1 cm3

Gambar 1.10 membandingkan ukuran relatif dari dua volume. Meskipun liter (L) bukan satuan SI, volume biasanya dinyatakan dalam liter dan mililiter.

Massa jenis atau densitas
Persamaan untuk massa jenis
di mana d, m, dan V masing-masing menunjukkan densitas, massa, dan volume. Karena densitas (massa jenis zat) adalah sifat intensif dan tidak tergantung pada kuantitas massa, untuk zat tertentu, rasio massa berbanding volume selalu tetap sama; dengan kata lain, V meningkat jika m meningkat. Densitas biasanya berubah dengan perubahan suhu.

Satuan SI yang diturunkan untuk massa jenis zat adalah kilogram per meter kubik (Kg/m3). Satuan ini agak besar untuk sebagian besar penerapan atau penelitian kimia. Oleh karena itu, gram per sentimeter kubik (g/cm3) yang setara dengan gram per mililiter (g/mL), yang lebih umum digunakan untuk massa jenis padat dan cair. Karena massa jenis gas seringkali sangat rendah, kita mengungkapkannya dalam satuan gram per liter (g/L):


1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3


1 g/L = 0,001 g/mL

Tabel 1.5 Daftar massa jenis beberapa zat
Zat
Densitas
(g/cm3)
etanol
0,79
air
1,00
raksa
13,6
natrium klorida
2,2
besi
7,9
emas
19,3

Skala Suhu
Ada tiga skala suhu yang umum digunakan yaitu satuan °F (derajat Fahrenheit), °C (derajat Celcius), dan K (Kelvin). Skala Fahrenheit merupakan skala yang paling umum digunakan di Amerika Serikat di luar laboratorium, menentukan titik beku dan titik didih normal air persis 32°F dan 212 °F. Skala Celsius membagi rentang antara titik beku air (0 °C) dan titik didih (100 °C). Tabel 1.3 menunjukkan, kelvin adalah satuan dasar SI untuk suhu: merupakan skala suhu mutlak. Mutlak berarti bahwa nol pada skala Kelvin, dilambangkan dengan 0 K, adalah suhu terendah yang dapat dicapai secara teoritis. Di sisi lain, 0°F dan 0°C didasarkan pada perilaku air. Gambar 1.11 membandingkan tiga skala suhu.


#
Gambar 1.11 Perbandingan dari tiga skala suhu, yaitu Celsius, Fahrenheit, dan skala mutlak Kelvin. Perhatikan bahwa ada 100 divisi, atau 100 derajat, antara titik beku dan titik didih air pada skala Celsius, dan ada 180 divisi, atau 180 derajat, antara dua batas suhu yang sama pada skala Fahrenheit. Skala Celsius sebelumnya disebut skala Centigrade.

Ukuran derajat pada skala Fahrenheit hanya 100/180, atau 5/9, dari tingkat pada skala Celsius. Untuk mengkonversi derajat Fahrenheit ke derajat Celsius, kita tuliskan

Persamaan berikut digunakan untuk mengkonversi derajat Celsius ke derajat Fahrenheit:
Baik Celcius maupun Kelvin memiliki satuan yang sama besarnya, yaitu satu derajat Celsius setara dengan satu Kelvin. Penelitian eksperimental telah menunjukkan bahwa nol mutlak pada skala Kelvin setara dengan -273,15°C pada skala Celsius. Dengan demikian, kita dapat menggunakan persamaan berikut untuk mengkonversi derajat Celsius ke Kelvin:
Kita akan sering menjumpai konversi antara derajat Celcius dan derajat Fahrenheit serta antara derajat Celsius dan Kelvin.

Share:

Total Dilihat

Postingan Populer

Label

Postingan Terbaru

Cari Dengan Kata

Ikuti Dengan Email

Web Design By
Fp Comp

Pengikut