Kamis, 22 September 2016

Rumus Kimia

Rumus kimia memberikan gambaran tentang jenis unsur dan jumlah atom unsur yang menyusun suatu molekul. Rumus kimia juga bisa memberikan gambaran bagaimana atom-atom tersebut menata dirinya dalam molekul. Ada 3 jenis rumus kimia, yaitu rumus molekul, rumus empiris, dan rumus bangun.

Unit terkecil dari senyawa kovalen adalah molekul. Rumus kimia dari suatu molekul disebut rumus molekul. Rumus molekul memberikan gambaran tentang jenis atom dan jumlah dari tiap jenis atom dalam molekul tersebut. Sebagai contoh, rumus kimia molekul air adalah H2O. Rumus ini menyatakan bahwa dalam 1 molekul H2O terdapat 2 atom H dan 1 atom O. Demikian juga rumus kimia glukosa, C6H12O6menyatakan bahwa dalam 1 molekul glukosa terdapat 6 atom C, 12 atom H, dan 6 atom O.
Senyawa ionik tidak disusun oleh molekul sedehana melainkan berupa kristal ionik. Sebagai contoh, kristal natrium klorida (garam dapur) disusun oleh ion-ion Na+ dan Cldengan perbandingan 1:1. Karena itu, rumus kimia natrium klorida adalah NaCl. Senyawa magnesium klorida disusun oleh ion-ion Mg2+ dan Cl dengan perbandingan 1:2 sehingga rumus kimia untuk magnesium klorida adalah MgCl2Untuk senyawa-senyawa yang tidak disusun oleh molekul-molekul kita tidak menggunakan rumus molekul melainkan rumus empiris. Rumus empiris adalah rumus yang menyatakan perbandingan paling sederhana dari jumlah atom-atom unsur yang menyusun suatu senyawa. Dalam molekul air (H2O), perbandingan jumlah atom H dan O adalah 2:1 sehingga rumus empiris molekul air adalah H2O. Dalam molekul glukosa (C6H12O6), perbandingan jumlah atom C, H, dan O adalah 1:2:1 sehingga rumus empiris glukosa adalah CH2O. Jadi, dapat dikatakan bahwa rumus molekul adalah “kelipatan” dari rumus empiris.
Untuk dapat menghitung rumus empiris, kita harus mengetahui massa masing-masing unsur yang menyusun senyawa. Rumus molekul dapat dicari bila kita tahu rumjus empiris dan massa molekul relatifnya. Contoh berikut menguraikan cara mendapatkan rumus empiris.
Suatu senyawa hidrokarbon mengandung 80% massa unsur karbon (Ar = 12) dan 20% massa unsur hidrogen (Ar = 1). Tentukan rumus empiris dari hidrokarbon tersebut. Jika massa molekul relatif hidrokarbon adalah 30, tentukanlah rumus molekulnya.
Solusi:

Misalkan massa hidrokarbon adalah a gram. Massa karbon dalam hidrokarbon tersebut adalah 0,8a gram dan massa hidrogen adalah 0,2a gram. Dengan demikian jumlah mol karbon dalam hidrokarbon adalah 0,8a/12 mol atau 0,067a mol dan jumlah mol hidrogen adalah 0.2a mol. Perbandingan jumlah mol karbon dan hidrogen adalah 0,067a : 0,2a = 1 : 3. Jadi, rumus empiris hidrokabon adalah
CH3.
Bagaimana dengan rumus molekulnya? Telah dijelaskan bahwa rumus molekul adalah “kelipatan” rumus empiris. Karena itu, massa rumus molekul (Mr) juga merupakan kelipatan dari massa rumus empiris:
(12 + 3×1)n = 30 <=> 15n = 30 <=> n = 2.
Jadi, rumus molekulnya = (CH3)2 = C2H6.
Rumus empiris dan rumus molekul belum menggambarkan keseluruhan senyawa. Etanol dan dimetil eter adalah dua senyawa yang berbeda sekalipun keduanya mempunyai rumus molekul (tentu juga rumus empiris) yang sama, yaitu C2H6O. Kenapa hal ini bisa terjadi? Ini tidak lain karena cara atom-atom menata dirinya dalam molekul kedua senyawa tersebut berbeda. Gambar di bawah menjelaskan bagaimana atom-atom tersebut menata dirinya.
rbangun
Rumus di atas disebut rumus bangun atau rumus struktur, yaitu rumus yang menggambarkan bagaimana cara atom-atom tersebut terikat satu sama lain dalam molekul. Dalam rumus bangun, tanda garis antara berbagai atom menggambarkan ikatan kimia.

Rumus yang disenangi tentu saja rumus bangun karena juga memuat semua informasi yang bisa diberikan oleh kedua jenis rumus yang lain. Tetapi dalam ilmu kimia, juga dalam kehidupan, tidak sesuatu yang gratis. Semakin banyak informasi yang kita inginkan, semakin sulit kita melakukan percobaan untuk mendapatkannya.

Sabtu, 10 September 2016

Larutan

Larutan adalah campuran homogen antara dua zat atau lebih. Komponen larutan yang jumlahnya lebih banyak disebut dengan pelarut atau solvent, sedangkan komponen larutan yang jumlahnya lebih sedikit disebut dengan zat terlarut atau solute. Jumlah relatif zat terlarut dalam suatu larutan disebut konsentrasi.

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dibedakan menjadi 2, yaitu larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion inilah yang pada dasarnya menghantarkan arus listrik tersebut. Ion-ion ini berasal dari ionisasi zat terlarut. Larutan nonelektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Larutan ini tidak mengandung ion-ion karena zat terlarutnya tetap sebagai molekul, tidak terurai menjadi ion-ion seperti halnya zat elektrolit. Bagaimana caranya mengetahui apakah suatu larutan bersifat elektrolit atau bukan?

Alat di samping adalah alat sederhana yang dapat membedakan larutan elektrolit dan nonelektrolit. Alat ini terdiri: (1) sumber arus, (2) kawat penghantar, (3) lampu, (4) dan (5) dua batang elektrode, (6) larutan yang akan diuji, dan (7) gelas kimia sebagai wadah larutan. Dengan alat ini, larutan elektrolit dapat dikenali dari timbulnya gelembung gas pada kedua elektrode. Bila gelembung gas yang terbentuk banyak, larutan dikategorikan sebagai larutan elektrolit kuat. Ciri lain dari larutan elektrolit adalah lampu menyala terang. Bila gelembung yang terbentuk sedikit, larutan dikategorikan sebagai larutan elektrolit lemah. Karena daya hantar listriknya yang lemah, lampu akan menyala redup atau bahkan tdak menyala (saking redupnya). Kenapa timbul gelembung gas? Gelembung gas terbentuk karena arus listrik dapat memecah air menjadi gas hidrogen (H2dan gas oksigen (O2). Peristiwa ini disebut sebagai elektrolisis yang dibicarakan pada bagian lain dari bolg ini. Larutan nonelektrolit dicirikan dari tidak adanya gelembung gas pada kedua elektrode. Karena larutan nonelektrolit tidak dapat menghantarkan listrik, tentu saja lampu indikator tidak akan menyala.
Zat terlarut apa saja yang dapat menghasilkan larutan elektrolit? Zat terlarut yang dapat membentuk larutan elektrolit meliputi asam, basa, dan garam. Asam kuat, basa kuat, dan sebagian besar garam akan menghasilkan larutan elektrolit kuat karena zat-zat ini dalam larutan akan terionisasi sempurna atau mempunyai derajat ionsisai (α) = 1. Contoh asam kuat adalah HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, dan HClO4Contoh basa kuat adalah NaOH, KOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, dan Ba(OH)2Beberapacontoh garam adalah NaCl, K2SO4, CaCl2, KNO3, dan BaCl2Larutan asam lemah dan basa lemah tergolong larutan elekrolit lemah karena zat terlaut dalam larutan ini hanya terionisasi sebagian. Contoh asam lemah adalah CH3COOH, H2S, HF, H2CO3, dan lain-lain. Contoh basa lemah adalah NH4OH, Al(OH)3, Fe(OH)3, dan lain-lain.
Zat-zat yang tidak tergolong asam, basa, dan garam akan menghasilkan larutan nonelektrolit bila dilarutkan ke dalam air. Contoh zat yang menghasilkan larutan nonelektrolit adalah urea, gula, dan alkohol.

Rabu, 07 September 2016

Air Limbah Menghasilkan Listrik dan Air Terdesalinasi

Desalinasi
Suatu proses yag dapat membersihan air limbah dan juga dapat menghasilkan sumber listrik dapat diterapkan untuk mengurangi 90 persen garam yang terkandung dalam suatu larutan atau air laut, hal ini dinyatakan oleh tim peneliti internasional dari China dan Amerika.

Air bersih untuk minum, mencuci, dan industri terdapat dalam jumlah yang terbatas dibeberapa Negara yang ada di dunia. Ketersediaannya di masa yang akan datang menjadi salah satu permasalahan dunia. Beberapa Negara menerapkan proses desalinasi air dengan menggunakan osmosis balik-yaitu proses yang menerapkan tekanan tinggi pada air melalui suatu membran yang hanya dapat dilewati oleh molekul air bukan molekul garamnya-atau ada juga yang menerapkan elektrodialisis yaitu proses yang menggunakan listrik untuk memisahkan ion-ion garam dari air melalui suatu membrane. Yang perlu di catat kedua proses diatas sama-sama mengkonsumsi energi yang tinggi.

“Desalinasi air dapat dilakukan tanpa energi listrik atau tekanan yang tinggi dengan cara menggunakan sumber materi organic sebagai bahan bakar untuk mendesalinasi air”, para peneliti melaporkan dalam jurnal Environmental Science and Technology.

“Salah satu kendala yang dihadapi untuk proses desalinasi air adalah dibutuhkannya energi listrik yang cukup banyak, dan dengan menggunakan desalinasi sel mikroba kami secara nyata dapat mendesalinasi air sekaligus menghasilkan listrik pada saat kami mengambil material organic dari air limbah”, kata Bruce Logan, Profesor Kappe dari Environmental Engineering, Penn State.

Tim tersebut memodifikasi mikroba fuel sel yaitu suatu alat yang mengunakan bakteri secara alami untuk mengubah air limbah menjdai air bersih dan listrik-sehingga alat ini dapat dipakai untuk desalinasi air laut.

“Tujuan kami adalah untuk menunjukkan bahwa dengan menggunakan bakteri kami dapat memproduksi sejumlah arus listrik yang mampu melakukan hal ini”, kata Logan. “Bagaimanapun juga proses ini membutuhkan 200 mililiter air limbah buatan-asam cuka dalam air-untuk mendesalinasi 3 mililiter air garam. Hal ini bukan merupakan hal praktis sebab sistem kami belum teroptimalkan tapi hal ini cukup memberi bukti bahwa konsep yang kami ajukan terbukti berhasil.

Mikroba fuel sel terdiri dari dua bilik, satu bilik diisi dengan air limbah atau nutrien dan satunya diisi dengan air, setiap bilik terdapat elektroda. Secara alami bakteri yang terdapat dalam limbah akan mengkonsumsi material organic yang terdapat dalam limbah dan sekaligus meghasilkan arus listrik.

Dengan sedikit mengubah mikroba fuel sel yaitu dengan cara menambah bilik ketiga diantara dua bilik yang sudah ada dan meletakkan sejumlah membrane yang spesifik terhadap ion—yaitu membrane yang dapat dilewati ion positif aja atau sebaliknya dan tidak dapat dilewati keduanya –yang diletakkan diantara bilik pusat dan elektroda positif dan negative. Air yang mengandug garam kemudian diletakkan di bilik ini.

Air laut mengandung sekitar 35 gram perliter sedangkan air garam biasanya haya 5 gram perliter. Garam tidak hanya terlarut dalam air akan tetapi juga terdisosiasi menjadi ion positif dan negative. Pada saat bakteri dalam fuel sel tersebut mengkonsumsi material yang ada dalam air limbah maka akan dihasilkan proton. Proton ini tidak bisa melewati membrane anion sehingga ion negative dari bilik pusat akan megalir ke bilik tempat air limbah untuk menyeimbangkan ion positif. Pada elektroda yang lain proton terkonsumsi sehingga ion positif dari bilik pusat mengalir ke bilik tersebut. Hasil proses totalnya air laut / air garam yang ada di bilik pusat akan terdesalinasi.

Dikarenakan gram membantu fuel sel untuk menghasilkan listrik maka etika bilik pusat enjadi semakin encer (kadar garamnya berkurang) maka konduktifitas sel berkurang dan produksi listrikpun berkurang juga, hal inilah yang menyebabkan mengapa hanya 90 persen kadar garam yang bisa dihilangkan.

Permasalahan lain adalah ketika proton dihasilkan pada salah satu elektroda dan proton dikonsumsi pada elektroda yang lain maka salah satu bilik akan bersifat asam sedangkan yang lain bersifat basa.Dengan mecampur kedua cairan dari dua bilik ini ketika mereka dibuang akan menghasilkan cairan netral sehingga permasalahan ini dapat diatasi. Akan tetapi kemampuan bakteri hidup dalam kondisi asam ketika sel dijalankan menjadi satu permasalahan lain sehingga dalam eksperimen tim menambhakan buffer secara periodic untuk mengatasi hal ini. Masalah ini tidak akan menjadi kendala ketika sistem kami telah menghasilkan sejumlah air terdesalinasi dalam jumlah yang cukup. Tak heran jika eksperimen tim ini di support oleh King Abdullah University of Science and Technology, Saudi Arabia and Ministry of Science and Technology, China.

Sumber: www.chem-is-try.org

Senin, 05 September 2016

Ikatan Baru Ditemukan pada Semua Makhluk Hidup

Setelah 25 tahun penelitian, kimiawan di Amerika Serikat telah mengidentifikasi suatu ikatan kimia unik yang menyatukan molekul-molekul dimer kolagen tipe IV. Ikatan tersebut adalah ikatan sulfilimin (N=S), ikatan yang belum pernah ditemukan dalam molekul-molekul biologis sebelumnya, namun sebenarnya ikatan inilah yang menyebabkanya kuatnya jejaring kolagen ini pada semua jenis hewan mulai dari sponge laut sampai manusia dan bisa menjadi kunci dalam pengobatan penyakit autoimun sindrom Goodpasture.

Billy Hudson, dari Vanderbit University di Tennessee, telah mencurahkan waktunya selama bertahun-tahun untuk meneliti kolagen IV, yang merupakan komponen utama membran dasar dimana jaringan tersusun. Berbagai pemeriksaan kristalografi sinar-X dan spektrometri massa telah menemukan petunjuk tentang sifat-sifat yang mungkin dari ikatan antara kedua molekul ini, tetapi sifat pastinya belum pernah diketahui sampai sekarang. “Kami tahu bahwa ada ikatan kovalen,” kata Hudson, “tetapi kami tidak ada gambaran tentang jenis ikatannya.” Ada lebih dari 28 tipe kolagen berbeda, dan tipe IV terdiri dari dua bagian, masing-masing tersusun atas tiga subunit protein dengan gugus “ekor” kolagen triple-heliks dan gugus “kepala” protein non-kolagen. Kedua bagian kepala saling terkunci satu sama lain (diikat oleh ikatan sulfilimin) dan ekor kolagen terjalin dengan untai-untai di sekitarnya membentuk sebuah jaringan struktural dimana jaringan-jaringan bisa melekat.

Ikatan sulfilimin terbentuk antara gugus sulfida dari sebuah residu metionin pada salah satu gugus kepala ini dan gugus amin dari sebuah residu hidroksilin termodifikasi. Salah satu bukti kunci yang menunjukkan adanya ikatan sulfilimin, kata Hudson, adalah fakta bahwa dimer memiliki massa yang persis sama dengan dua unit lebih kecil dari kedua protein komponen – yang berarti bahwa atom-atom hidrogen dari gugus amina hidroksilin sudah tidak ada. Kami menggunakan beberapa spektrometri massa resolusi tertinggi yang ada, yang bisa mendeteksi selisih 0,001 unit massa [pada sebuah protein dengan massa 5000], dan selisihnya tepat dua,” tambahnya.

Tim peneliti ini menggabungkan data spektroskopi massa ini dengan spektroskopi NMR, yang bisa memberikan lebih banyak informasi tentang lingkungan kimiawi di sekitar masing-masing atom. Yang lebih penting, sinyal 13C-NMR untuk gugus metil pada metionin yang relevan berada pada bagian yang sangat berbeda dari normal, dan lebih menandakan adanya inti karbon setelah sulfilimin dalam molekul-molekul sintetik. “Ikatan sulfilimin juga bisa direduksi [dengan menggunakan tiol] menjadi sulfida dan amina semula,” kata Hudson, “dan jika kita mereduksi ikatan ini kita akan dapat merecovery metionin dan hidroksilisin,” yang menunjukkan bahwa ikatan kolagen berperilaku secara kimiawi seperti sulfilimin.

Kedua bagian “kepala” dari dimer kolagen IV dihubungkan oleh sebuah ikatan sulfilimin (N=S) antara sebuah gugus metionin (Met) dan gugus hidroksilisin (Hyl)

“Ikatan-silang kovalen memang telah lama diketahui ada untuk molekul-molekul kolagen,” kata Manuel Than dari Fritz Lipmann Institute di Jena, Jerman, “tetapi jenis dan sifat kimia ikatan ini telah lama membingungkan para kimiawan.” Than terlibat dalam penelitian dengan sebuah kelompok dari Max Planck Institute for Biochemistry di Martinsried, Jerman, yang meneliti struktur sinar-x dari kolagen IV pada tahun 2002 dan 2005, dan menjelaskan bahwa kristalografi menunjukkan beberapa kepadatan elektron antara residu-residu metionin dan lysin, tetapi analisis sinar-x tidak bisa menyelidiki sifat kimia yang pasti dari ikatan tersebut.

“[Ikatan sulfilimin] bukan merupakan karakteristik standar yang diketahui untuk protein, tetapi kepadatan elektron yang kami temukan dalam analisis sangat cocok dengan ikatan ini,” tambah Than. Hudson yakin bahwa ikatan sulfilimin terbentuk antara kedua bagian dimer oleh sebuah enzim, dan sehingga penemuan enzim tersebut bisa memberikan pengetahuan tentang pengobatan penyakit kanker tertentu dan penyakit utoimun sindrom Goodpasture, dimana antibodi-antibodi menargetkan molekul-molekul kolagen IV. Antibodi Goodpasture tidak terikat ke dimer kolagen IV, hanya monomer-monomer yang terdisosiasi, sehingga Hudson berpendapat bahwa penyakit sindrom Goodpasture ini bisa disebabkan oleh inhibisi enzim yang membentuk ikatan sulfilimin tersebut.

Dia juga menduga bahwa ikatan sulfilimin bisa ditemukan pada biomolekul-biomolekul yang lain: “ketika anda menemukan sebuah ikatan baru yang ternyata terdapat pada semua jaringan hewan, maka sudah pasti alam membentuk ikatan ini dengan peranan yang sangat penting pada makhluk hidup”.

Sumber: www.chem-is-try.org

Gunung Kencana, Sensasi Alam Liar dan Tantangan Bagi Pendaki

Ada satu gunung di Bogor yang keberadaannya mungkin belum diketahui banyak orang. Gunung itu adalah Gunung Kencana. Terletak di Kampung Rawa...