Kimia adalah ilmu yang mempelajari benda, ciri-cirinya, strukturnya, komposisinya, dan perubahannya yang disebabkan karena interaksi dengan benda lain atau reaksi kimia.
Level pembesaran:
1. Level makroskopik – Benda
2. Level molekuler
3. Level atom – Proton, neutron, dan elektron
4. Level subatomik – Elektron
5. Level subatomik – Quark
6. Level
string
Dalam reaksi kimia, ikatan antara atom-atom akan dipecah dan akan membentuk substansi baru dengan ciri-ciri yang berbeda. Dalam tanur tinggi, besi oksida yang direaksikan dengan karbon monoksida akan membentuk besi dan karbon dioksida.
Kimia (dari
bahasa Arab:
كيمياء, transliterasi:
kimiya = perubahan benda/zat atau
bahasa Yunani: χημεία, transliterasi: khemeia) adalah
ilmu yang mempelajari mengenai komposisi, struktur, dan sifat zat atau
materi dari skala
atom hingga
molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari. Kimia juga mempelajari pemahaman
sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan
pengetahuan tersebut pada tingkat makroskopik. Menurut kimia modern,
sifat fisik materi umumnya ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada gilirannya ditentukan oleh
gaya antaratom dan
ikatan kimia.
[sunting]
Kimia sering disebut sebagai "ilmu andryan" karena menghubungkan berbagai ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi, biologi, farmasi,kedokteran, bioinformatika, dan geologi [1]. Koneksi ini timbul melalui berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.Pengantar
Kimia berhubungan dengan interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan
energi, terutama dalam hubungannya dengan
hukum pertama termodinamika. Kimia tradisional melibatkan interaksi antara
zat kimia dalam
reaksi kimia, yang mengubah satu atau lebih zat menjadi satu atau lebih zat lain. Kadang reaksi ini digerakkan oleh pertimbangan
entalpi, seperti ketika dua zat berentalpi tinggi seperti hidrogen dan oksigen elemental bereaksi membentuk air, zat dengan entalpi lebih rendah. Reaksi kimia dapat difasilitasi dengan suatu
katalis, yang umumnya merupakan zat kimia lain yang terlibat dalam media reaksi tapi tidak dikonsumsi (contohnya adalah
asam sulfat yang mengkatalisasi
elektrolisis air) atau fenomena immaterial (seperti
radiasi elektromagnet dalam reaksi
fotokimia). Kimia tradisional juga menangani
analisis zat kimia, baik di dalam maupun di luar suatu reaksi, seperti dalam
spektroskopi.
Semua materi normal terdiri dari atom atau komponen-komponen
subatom yang membentuk atom;
proton,
elektron, dan
neutron. Atom dapat dikombinasikan untuk menghasilkan bentuk materi yang lebih kompleks seperti
ion,
molekul, atau
kristal. Struktur dunia yang kita jalani sehari-hari dan sifat materi yang berinteraksi dengan kita ditentukan oleh sifat zat-zat kimia dan interaksi antar mereka.
Baja lebih keras dari
besi karena atom-atomnya terikat dalam
struktur kristal yang lebih kaku.
Kayu terbakar atau mengalami
oksidasi cepat karena ia dapat bereaksi secara spontan dengan
oksigen pada suatu reaksi kimia jika berada di atas suatu suhu tertentu.
Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, atau komposisi kimianya. Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yang memiliki energi paling rendah adalah
padat,
cair,
gas, dan
plasma. Dari keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui di
luar angkasa yang berupa
bintang, karena kebutuhan energinya yang teramat besar. Zat padat memiliki struktur tetap pada
suhu kamar yang dapat melawan
gravitasi atau gaya lemah lain yang mencoba mengubahnya. Zat
cair memiliki
ikatan yang terbatas, tanpa struktur, dan akan mengalir bersama gravitasi.
Gas tidak memiliki ikatan dan bertindak sebagai partikel bebas. Sementara itu, plasma hanya terdiri dari ion-ion yang bergerak bebas; pasokan energi yang berlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi partikel unsur. Satu cara untuk membedakan ketiga fase pertama adalah dengan volume dan bentuknya: kasarnya, zat padat memeliki volume dan bentuk yang tetap, zat cair memiliki volume tetap tapi tanpa bentuk yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki baik volume ataupun bentuk yang tetap.
Air yang dipanaskan akan berubah
fasemenjadi uap air.
Air (H
2O) berbentuk
cairan dalam suhu kamar karena molekul-molekulnya terikat oleh
gaya antarmolekul yang disebut
ikatan Hidrogen. Di sisi lain,
hidrogen sulfida (H
2S) berbentuk gas pada suhu kamar dan tekanan standar, karena molekul-molekulnya terikat dengan interaksi dwikutub (
dipole) yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada air memiliki cukup energi untuk mempertahankan molekul air untuk tidak terpisah satu sama lain, tapi tidak untuk mengalir, yang menjadikannya berwujud cairan dalam suhu antara 0 °
C sampai 100 °C pada permukaan laut. Menurunkan suhu atau energi lebih lanjut mengizinkan organisasi bentuk yang lebih erat, menghasilkan suatu zat padat, dan melepaskan energi. Peningkatan energi akan mencairkan es walaupun suhu tidak akan berubah sampai semua es cair. Peningkatan suhu air pada gilirannya akan menyebabkannya mendidih (lihat
panas penguapan) sewaktu terdapat cukup energi untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul dan selanjutnya memungkinkan molekul untuk bergerak menjauhi satu sama lain.
Ilmuwan yang mempelajari kimia sering disebut
kimiawan. Sebagian besar kimiawan melakukan spesialisasi dalam satu atau lebih subdisiplin. Kimia yang diajarkan pada sekolah menengah sering disebut "kimia umum" dan ditujukan sebagai pengantar terhadap banyak konsep-konsep dasar dan untuk memberikan pelajar alat untuk melanjutkan ke subjek lanjutannya. Banyak konsep yang dipresentasikan pada tingkat ini sering dianggap tak lengkap dan tidak akurat secara teknis. Walaupun demikian, hal tersebut merupakan alat yang luar biasa. Kimiawan secara reguler menggunakan alat dan penjelasan yang sederhana dan elegan ini dalam karya mereka, karena terbukti mampu secara akurat membuat model reaktivitas kimia yang sangat bervariasi.
Ilmu kimia secara sejarah merupakan pengembangan baru, tapi ilmu ini berakar pada
alkimia yang telah dipraktikkan selama berabad-abad di seluruh dunia.
Robert Boyle, perintis kimia modern dengan menggunakan eksperimen terkontrol, sebagai kontras dari metode
alkimia terdahulu.
Akar ilmu kimia dapat dilacak hingga fenomena
pembakaran.
Api merupakan kekuatan mistik yang mengubah suatu zat menjadi zat lain dan karenanya merupakan perhatian utama umat manusia. Adalah api yang menuntun manusia pada penemuan
besi dan
gelas. Setelah
emas ditemukan dan menjadi logam berharga, banyak orang yang tertarik menemukan metode yang dapat mengubah zat lain menjadi emas. Hal ini menciptakan suatu
protosains yang disebut
Alkimia. Alkimia dipraktikkan oleh banyak kebudayaan sepanjang sejarah dan sering mengandung campuran
filsafat,
mistisisme, dan protosains.
Penghargaan Nobel dalam Kimia yang diciptakan pada tahun 1901 memberikan gambaran bagus mengenai penemuan kimia selama 100 tahun terakhir. Pada bagian awal abad ke-20, sifat subatomik atom diungkapkan dan ilmu
mekanika kuantum mulai menjelaskan sifat fisik ikatan kimia. Pada pertengahan abad ke-20, kimia telah berkembang sampai dapat memahami dan memprediksi aspek-aspek
biologi yang melebar ke bidang
biokimia.
Industri kimia mewakili suatu aktivitas ekonomi yang penting. Pada tahun 2004, produsen bahan kimia 50 teratas global memiliki penjualan mencapai 587 bilyun dolar AS dengan margin keuntungan 8,1% dan pengeluaran
riset dan pengembangan 2,1% dari total penjualan
[2].
[sunting]Cabang ilmu kimia
Kimia umumnya dibagi menjadi beberapa bidang utama. Terdapat pula beberapa cabang antar-bidang dan cabang-cabang yang lebih khusus dalam kimia.
Lima Cabang Utama:
- Kimia analitik adalah analisis cuplikan bahan untuk memperoleh pemahaman tentang susunan kimia dan strukturnya. Kimia analitik melibatkan metode eksperimen standar dalam kimia. Metode-metode ini dapat digunakan dalam semua subdisiplin lain dari kimia, kecuali untuk kimia teori murni.
- Biokimia mempelajari senyawa kimia, reaksi kimia, dan interaksi kimia yang terjadi dalam organisme hidup. Biokimia dan kimia organik berhubungan sangat erat, seperti dalam kimia medisinal atau neurokimia. Biokimia juga berhubungan dengan biologi molekular, fisiologi, dangenetika.
- Kimia anorganik mengkaji sifat-sifat dan reaksi senyawa anorganik. Perbedaan antara bidang organik dan anorganik tidaklah mutlak dan banyak terdapat tumpang tindih, khususnya dalam bidang kimia organologam.
- Kimia organik mengkaji struktur, sifat, komposisi, mekanisme, dan reaksi senyawa organik. Suatu senyawa organik didefinisikan sebagai segala senyawa yang berdasarkan rantai karbon.
- Kimia fisik mengkaji dasar fisik sistem dan proses kimia, khususnya energitika dan dinamika sistem dan proses tersebut. Bidang-bidang penting dalam kajian ini di antaranya termodinamika kimia, kinetika kimia, elektrokimia, mekanika statistika, dan spektroskopi. Kimia fisik memiliki banyak tumpang tindih dengan fisika molekular. Kimia fisik melibatkan penggunaan kalkulus untuk menurunkan persamaan, dan biasanya berhubungan dengan kimia kuantum serta kimia teori.
Cabang - cabang Ilmu Kimia yang merupakan tumpang-tindih satu atau lebih lima cabang utama:
Bidang lain antara lain adalah
astrokimia,
biologi molekular,
elektrokimia,
farmakologi,
fitokimia,
fotokimia,
genetika molekular,
geokimia,
ilmu bahan,
kimia aliran,
kimia atmosfer,
kimia benda padat,
kimia hijau,
kimia inti,
kimia medisinal,
kimia komputasi,
kimia lingkungan,
kimia organologam,
kimia permukaan,
kimia polimer,
kimia supramolekular,
nanoteknologi,
petrokimia,
sejarah kimia,
sonokimia,
teknik kimia, serta
termokimia.
Artikel utama untuk bagian ini adalah:
Atom
Atom adalah suatu kumpulan materi yang terdiri atas
inti yang bermuatan positif, yang biasanya mengandung
proton dan
neutron, dan beberapa elektron di sekitarnya yang mengimbangi muatan positif inti. Atom juga merupakan satuan terkecil yang dapat diuraikan dari suatu unsur dan masih mempertahankan sifatnya, terbentuk dari inti yang rapat dan bermuatan positif dikelilingi oleh suatu sistem elektron.
Unsur adalah sekelompok atom yang memiliki jumlah
proton yang sama pada
intinya. Jumlah ini disebut sebagai
nomor atom unsur. Sebagai contoh, semua atom yang memiliki 6 proton pada intinya adalah atom dari unsur kimia
karbon, dan semua atom yang memiliki 92 proton pada intinya adalah atom unsur
uranium.
Artikel utama untuk bagian ini adalah:
Ion
Ion atau spesies bermuatan, atau suatu atom atau molekul yang kehilangan atau mendapatkan satu atau lebih elektron.
Kation bermuatan positif (misalnya kation
natrium Na
+) dan
anion bermuatan negatif (misalnya
klorida Cl
−) dapat membentuk
garam netral (misalnya
natrium klorida, NaCl). Contoh
ion poliatom yang tidak terpecah sewaktu reaksi asam-basa adalah
hidroksida (OH
−) dan
fosfat (PO
43−).
Senyawa merupakan suatu zat yang dibentuk oleh dua atau lebih
unsur dengan
perbandingan tetap yang menentukan susunannya. sebagai contoh,
air merupakan senyawa yang mengandung
hidrogen dan
oksigen dengan perbandingan dua terhadap satu. Senyawa dibentuk dan diuraikan oleh
reaksi kimia.
Artikel utama untuk bagian ini adalah:
Molekul
Molekul adalah bagian terkecil dan tidak terpecah dari suatu
senyawa kimia murni yang masih mempertahankan sifat kimia dan fisik yang unik. Suatu molekul terdiri dari dua atau lebih
atom yang
terikat satu sama lain.
Artikel utama untuk bagian ini adalah:
Zat kimia
Suatu 'zat kimia' dapat berupa suatu unsur, senyawa, atau campuran senyawa-senyawa, unsur-unsur, atau senyawa dan unsur. Sebagian besar materi yang kita temukan dalam kehidupan sehari-hari merupakan suatu bentuk campuran, misalnya
air,
aloy,
biomassa, dll.
Orbital atom dan orbital molekul
elektron
Ikatan kimia merupakan gaya yang menahan berkumpulnya
atom-atom dalam
molekul atau
kristal. Pada banyak senyawa sederhana,
teori ikatan valensi dan konsep
bilangan oksidasi dapat digunakan untuk menduga struktur molekular dan susunannya. Serupa dengan ini, teori-teori dari
fisika klasik dapat digunakan untuk menduga banyak dari struktur ionik. Pada senyawa yang lebih kompleks/rumit, seperti
kompleks logam, teori ikatan valensi tidak dapat digunakan karena membutuhken pemahaman yang lebih dalam dengan basis
mekanika kuantum.
Artikel utama untuk bagian ini adalah:
Fase zat
Fase adalah kumpulan keadaan sebuah sistem fisik makroskopis yang relatif serbasama baik itu komposisi kimianya maupun sifat-sifat fisikanya (misalnya masa jenis, struktur kristal, indeks refraksi, dan lain sebagainya). Contoh keadaan fase yang kita kenal adalah padatan, cair, dan gas. Keadaan fase yang lain yang misalnya plasma, kondensasi Bose-Einstein, dan kondensasi Fermion. Keadaan fase dari material magnetik adalah
paramagnetik,
feromagnetik dan
diamagnetik.
Reaksi kimia adalah transformasi/perubahan dalam
struktur molekul. Reaksi ini bisa menghasilkan penggabungan molekul membentuk molekul yang lebih besar, pembelahan molekul menjadi dua atau lebih molekul yang lebih kecil, atau
penataulangan atom-atom dalam molekul. Reaksi kimia selalu melibatkan terbentuk atau terputusnya
ikatan kimia.
[sunting]Kimia kuantum
Kimia kuantum secara matematis menjelaskan kelakuan dasar
materi pada tingkat
molekul. Secara prinsip, dimungkinkan untuk menjelaskan semua sistem kimia dengan menggunakan teori ini. Dalam praktiknya, hanya sistem kimia paling sederhana yang dapat secara realistis diinvestigasi dengan
mekanika kuantum murni dan harus dilakukan hampiran untuk sebagian besar tujuan praktis (misalnya,
Hartree-Fock,
pasca-Hartree-Fock, atau
teori fungsi kerapatan, lihat
kimia komputasi untuk detilnya). Karenanya, pemahaman mendalam mekanika kuantum tidak diperlukan bagi sebagian besar bidang kimia karena implikasi penting dari teori (terutama hampiran orbital) dapat dipahami dan diterapkan dengan lebih sederhana.
[sunting]Industri Kimia
Industri kimia adalah salah satu aktivitas ekonomi yang penting. Top 50 produser kimia dunia pada tahun 2004 mempunyai penjualan sebesar USD $587 milyar dengan profit margin sebesar 8.1% dan penegluaran rekayasa (research and development) sebesar 2.1% dari total penjualan kimia.
[3]
[sunting]Daftar Pustaka
- Atkins, P.W. Galileo's Finger (Oxford University Press)
- Atkins, P.W. Physical Chemistry (Oxford University Press) ISBN 0-19-879285-9
- Atkins, P.W. et al. Molecular Quantum Mechanics (Oxford University Press)
- Atkins, P.W., Overton,T., Rourke,J., Weller,M. and Armstrong,F. Shriver and Atkins inorganic chemistry(4th edition) 2006(Oxford University Press) ISBN 0-19-926463-5
- Chang, Raymond. Chemistry 6th ed. Boston: James M. Smith, 1998. ISBN 0-07-115221-0.
- Clayden,J., Greeves,N., Warren,S., Wothers,P. Organic Chemistry 2000 (Oxford University Press) ISBN 0-19-850346-6
- McWeeny, R. Coulson's Valence (Oxford Science Publications) ISBN 0-19-855144-4
- Pauling, L. General Chemistry (Dover Publications) ISBN 0-486-65622-5
- Pauling, L. The Nature of the chemical bond (Cornell University Press) ISBN 0-8014-0333-2
- Pauling, L., and Wilson, E. B. Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry (Dover Publications) ISBN 0-486-64871-0
- Smart and Moore Solid State Chemistry: An Introduction (Chapman and Hall) ISBN 0-412-40040-5
- Stephenson, G. Mathematical Methods for Science Students (Longman)ISBN 0-582-44416-0
- Voet and Voet Biochemistry (Wiley) ISBN 0-471-58651-X
