KIMIA PERTANIAN

PROGRAM STUDY AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIAN

Ir. Kharisun, Ph.DSenny Widyaningsih, M.Si.

081585310193/h_kharisun@yahoo.com 087821105399/sennysetiadi@yahoo.com

SISTEM PERKULIAHANMetode Pembelajaran : Student Participatory learningDelivery : PerkuliahanDiskusiEvaluasi :Mid term exam : 25 %Final exam : 25 %Praktikum : 30 %Tugas terstruktur : 20 %

OUTLINE MATAKULIAH KIMIAI. PENDAHULUAN1.1. Kontrak Perkuliahan1.2. Penggolongan Materi (Unsur, Senyawa, Larutan, Campuran)1.3. Peranan ilmu kimia dalam bidang pertanianII. TEORI ATOM 2.1. Perkembangan Teori Atom2.2. Struktur Atom2.3.Tabel Berkala

III. STOIKHIOMETRI 3.1. Senyawa Kimia dan Konsep Mol3.2. Rumus Empiris dan Rumus Molekul

IV. REAKSI KIMIA DALAM LARUTAN4.1. Persamaan Kimia4.2. Jenis Reaksi Kimia4.3. Perbandingan Mol dalam Persamaan Kimia4.4. Konsentrasi Larutan

V. TEORI ASAM BASA 5.1. Teori Asam -Basa5.2. Kesetimbangan Asam Basa dalam Air5.3. pH dan pOH5.4. Larutan Penyangga

VI. IKATAN KIMIA6.1. Pembentukan Ikatan Kimia 6.2. Ikatan Ion6.3. Ikatan Kovalen6.3. katan Hidrogen6.4. Ikatan Van der Waals

VII. Aspek-aspek Kimia Inti dalam Pertanian7.1. Struktur Atom7.2. Isotop7.3. Peluruhan Radioaktif7.4. Waktu Paroh

VIII. PENGANTAR KIMIA ORGANIK8.1. Pengertian Kimia Organik8.2. Ikatan Kimia dalam Senyawa Organik8.3. Tatanama Senyawa Organik

IX. SENYAWA HIDROKARBON9.1. Senyawa Hidrokarbon Jenuh dan Tidak Jenuh.9.2. Senyawa Hidrokarbon Aromatik

X. GUGUS FUNGSI (1)10.1. Alkil10.2. Alkohol10.3. Eter

XI. GUGUS FUNGSI (2)11.1 Aldehid 11.2. Keton 11.3. Asam Karboksilat dan Turunannya11.4. Amina.

XII. KIMIA HAYATI (1)12.1. Senyawa Karbohidrat12.2. Senyawa Lipid

XIII. KIMIA HAYATI (2)13.1. Senyawa Asam Amino13.2. Senyawa Protein

PENGERTIAN KIMIAKimia adalah ilmu yang mempelajari bahan-bahan kimia termasuk semua bahan yang ada disekitar kita baik yang buatan maupun yang bersifat alamiPada bidang kimia kita mencari suatu benda terbuat dari apa dan belajar bagaimana sifat-sifat suatu bahan berkaitan dengan komposisinya

PENGERTIAN KIMIAIlmu kimia adalah ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat bahan dan reaksi dimana dari reaksi tersebut suatu bahan dapat diproduksi atau diubah menjadi bentuk yang lain. (Henry F. Holtzclaw, Jr and William R Robinson, 1988)

PERANAN KIMIA DALAM BIDANG PERTANIANREKAYASA GENETIKAPembuatan insulin manusia oleh bakteri untuk pengobatan diabetes Teknik mapping enzym untuk membuat herbicida (diphenyl ether)

PERANAN KIMIA DALAM BIDANG PERTANIANPESTISIDAOrganophosphorus pesticides bahan pemberantas hama yang dapat menyelamatkan kehilangan dari kerusakan tanaman

PERANAN KIMIA DALAM BIDANG PERTANIANPUPUKPembuatan pupuk buatan, pupuk Nitrogen (N), pupuk Phosphate (P), pupuk Kalium (K), pupuk NPK.

KLASSIFIKASI MATERIUNSURSENYAWACAMPURAN

UNSURBahan yang tidak dapat diurai lagi menjadi bahan yang lebih sederhana melalui reaksi kimia Contoh :Na, Cl, Fe, H, N, dsb

Nama unsur yang kita kenal dalam bahasa Indonesia belum tentu sama dengan nama unsur baku yang ditetapkan oleh International Union of Pure and applied Chemistry (IUPAC) yang kita kenal, misal tembaga nama kimia yang menurut IUPAC adalah Cuprum, demikian juga emas adalah aurum. Nama unsur diambil dari nama satu daerah seperti germanium (Jerman), polonium (Polandia), Fransium (Perancis), europium (Eropa), amerisium (Amerika),kalifornium (Kalifornia), stronsium (Strontia, Scotlandia) Ilmuan yang berjasa didalam bidang kimia juga digunakan seperti: einstenium (Einstein), curium (Marie dan P Curie), fermium (Enrico Fermi), nobelium (Alfred Nobel). Nama nama planet juga diabadikan sebagai nama unsur seperti: uranium (Uranus), plutonium (Pluto), dan neptunium (Neptunus). Untuk beberapa unsur yang baru ditemukan, khususnya untuk unsur dengan nomor 104 keatas mempergunakan akar kata dari bilangan. nil = 0, un = 1, bi = 2, tri = 3 quad =4, pent = 5, hex = 6, sept = 7, okt = 8 dan enn = 9. contoh untuk unsur dengan nomor 107 yaitu unilseptium, yang berasal dari bilangan 1 : un, bilangan 0 : nil, dan tujuh : sept serta tium, sehingga nama unsur tersebut adalah unilseptium (Uns).

SenyawaBahan yang dibentuk dari dua atau lebih unsur dimana proporsi antar unsur bersifat tetap berdasarkan massanyaSenyawa mempunyai sifat yang berbeda dengan unsur penyusunnyaContoh :NaCl, H2O, dsb

Senyawa yang disusun oleh satu unsur disebut dengan molekul unsur, Senyawa yang disusun oleh beberapa unsur, bagian terkecilnya disebut dengan molekul senyawa,

CampuranBahan yang dibentuk dari dua atau lebih bahan dimana kedua bahan tersebut dapat mempunyai proporsi yang berbeda dan bahan tersebut masih mempunyai sifat masing-masing dan dapat dipisahkanCampuran HomogenCampuran heterogen

Campuran HomogenCampuran yang mempunyai sifat yang sama pada bahan yang dibentuk

Contoh :Campuran gula dengan airCampuran Garam dengan air

Campuran Heterogen Campuran yang mempunyai sifat yang berbeda pada bahan yang dibentuk (dua fase)

Campuran bensin dan air, es krim

Campurana. Campuran terbentuk tanpa reaksi kimia.b. Perbandingan komponen yang menyusun campuran tidak tentu dan dapat sembarang.c. Komponen-komponen campuran tetap memiliki sifat masing-masing.d. Campuran dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya dengan cara fisisSenyawaa. Senyawa terbentuk melalui reaksi kimiab. Perbandingan komponen yang menyusun senyawa melalui cara tertentu dan tetap.c. Komponen-komponen senyawa kehilangan sifat semulanya.d. Senyawa tidak dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen dengan cara fisis, tetapi harus melalui cara reaksi kimia

Klasifikasi materiMATERIBAHAN MURNICAMPURANHETEROGENHOMOGENUNSURSENYAWAPemisahan secara fisikReaksi KimiaKomposisi tetapKomposisi bervariasiSifat sama dalamcampuranSifat berbeda dari setiapFase campuran

BAB II. TEORI ATOMTEORI ATOMSTRUKTUR ATOMTABEL BERKALA

DEFINISI ATOMKonsep ilmiah tentang atom yang dimulai sekitar 2500 tahun yang lalu dari ilmuwan Yunani percaya bahwa semua materi tersusun dari partikel kecil yang tidak bisa dibagi lebih lagi.Benda kecil tersebut dalam bahasa yunani disebut atomos yang berarti benda yang tidak dapat dipotong lagiKonsep ilmiah waktu itu belum didasarkan pada data, hanya berdasarkan alasan yang filosofis

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Pengembangan Teori Atom Dalton (1743 1844)John Dalton ilmuwan inggris dianggap sebagai pelopor teori atom modern.Teorinya merupakan pengembangan dari konsep atom yang dikembangkan ilmuwan yunani .Teori atom Dalton didasarkan pada hukum kekekalan masa (The law of conservation mass) oleh Lavosier dan hukum perbandingan tetap (The law of definite proportions) oleh Prouts.Lavosier mennyatakan bahwa Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi. Prouts menyatakan bahwa Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap

Teori Atom DaltonMateri tersusun oleh partikel tertentu yang disebut atomAtom adalah zat yang terdiri dari bagian terkecil yang tidak dapat diurai Semua atom pada unsur yang sama bersifat identik, tetapi atom atom yang berasal dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda Senyawa kimia terbentuk dari atom atom dengan jumlah perbandingan tertentuReaksi kimia terjadi karena adanya perubahan susunan atom dari satu kombinasi menjadi kombinasi yang lain. Sifat individu atom sendiri tidak mengalami perubahan.

Penjelasan Teori Atom DaltonAtom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbedaAtom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigenReaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Penjelasan Teori Atom Dalton

Teori Atom DaltonHipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Kelemahan:Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

Percobaan LavoisierMula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, kemudian merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama.

Hukum Kekekalan MassaMassa bahan keseluruhan setelah reaksi kimia sama dengan masa sebelum reaksi

Percobaan Joseph ProustPada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap.

Percobaan ke-Sebelum pemanasan (g Mg)Setelah pemanasan (g MgO)Perbandingan Mg/MgO10,621,020,62/1,02 = 0,6120,480,790,48/0,79 = 0,6030,360,600,36/0,60 = 0,60

Hukum Perbandingan BergandaBila dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, perbandingan massa dari unsur pertama dengan unsur kedua merupakan bilangan yang sederhana.Etilena C HMetana H C HBA=5BA=1BA=1BA=5BA=1Per gram hidrogen dalam gas etilena terdapat 5 gram karbon, jadi

Per gram hidrogen dalam gas metana terdapat 2,5 gram karbon, jadiDalton meneliti bahwa hidrogen pada gas metana adalah dua kali dari hidrogen yang terdapat pada gas etilena. Ia menyatakan bahwa rumus gas metana adalah H2 dan etilena CH (Rumus yang benar berdasarkan pengetahuan sekarang adalah CH4 dan C2H4).

Teori Atom J. J. Thomson

J.J. Thomson mengatakan Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron

Thomson memastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode.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 ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut.

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.

Teori Atom Rutherford

Rutherford melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa () terhadap lempeng tipis emas.

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.

Percobaan Rutherford

Kesimpulan

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskanJika 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.

Model Atom Rutherford 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

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

Teori Atom Bohr

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 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, E = 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 energinyaKelemahan:Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

Teori Atom ModernModel 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.

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantumAwan 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. Kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Orbital pada Teori atom modern

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.

STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

Electron : partikel bermuatan negatif masa 0,00055 amu Proton : partikel bermuatan positip masa 1,0073 amuNeutron : partikel dengan berat hampir sama dg proton tetapi tidak bermuatan

STRUKTUR ATOMElectron :Semua elektron identik apakah berasal dari atom logam ataupun atom lain.Masa 1/1837 berat atom H (0,00055 amu)Elektron dapat dipancarkan oleh beberapa logam bila dipanaskan (sbg sumber tabung X-ray) atau cathode-ray utk tv tabung.Elektron dapat dipancarkan oleh logam aktif bila kena scahaya (Cs, Na, K)

QUANTUM MECHANICAL MODEL OF ATOM

Lokasi tidak dapat ditentukan, kecuali daerah kemungkinan ditemukannya elektron (orbital yang ditempati elektron)

Orbital diberikan label n (nomor quantm) n= 1,2,3,4,5,...

Nilai n makin tinggi orbital makin jauh dari nukleus, posisi elektron makin jauh dari nukleus dan energi orbital semakin tinggi.

Nilai n > 1 mempunyai beberapa orbital (sub-shell. s,p,d,f, g).

Shell berisi orbital dengan nilai yang sama dg n (dinamakan K L M N O P Q)

QUANTUM MECHANICAL MODEL OF ATOM

Perbedaan bentuk orbital dinamakan l

Maksimum elektron pada orbital s = 2

Maksimum elektron pada orbital p = 6

Maksimum elektron pada orbital d = 10

Maksimum elektron pada orbital f = 14

TABEL PERIODIK ATOMStruktur elekronik dan hukum periodik

Variasi sifat atom dalam periode dan group

TABEL PERIODIK ATOMHukum PeriodikSifat-sifat dari unsur adalah fungsi periodik dari nomor atom merekaTabel Periodik adalah susunan dari atom-atom yang menggambarkan susunan nomor atom yang dikelompokkan dalam kelompok yang sama pada kolom vertikal (group).

VARIASI SIFAT ATOM PADA PERIODE DANGROUPRadius kovalen makin kebawah makin besarRadius ion pada muatan posistip lebih kecil dibandingkan atom induknya, radius muatan negatif lebih besar dari atom induknya

Kolom dinamakan GROUP (FAMILIES) dan baris dinamakan PERIOD.

Unsur dalam group mempunyai sifat fisik dan kimia yang hampir sama

Jumlah electrons di dalam group berbeda jumlahnya semakin meningkat semakin kebawah di dalam group.

Akan tetapi jumlah electrons pada lapisan terluar (OUTER atau VALENCE) adalah sama di dalam group.

Groups dinamakan biasanya sesuai dengan sifatnyaI Logam Alkali ; II Logam alkali tanah VII Halogen; VIII Gas NobleUnsur di tengah Tabel berkala dinamakan unsur TRANSISI

Unsur di group A bervariasi; logam dan bukan logam, padat dan gas pada temperatur ruang.Unsur transisi adalah logam san padat pada temperatur ruang kecuali Hg.

Transisi elemen ada 14 unsur yang dikelompokan dalam LANTHANIDE (57-71) dan ACTINIDE (89-103)

Unsur-unsur penyusun jaringan tanamanC, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, dan Cl

*****