Pertemuan 1 dan Pertemuan 2 :

Pengenalan Ilmu Kimia: Manfaat ilmu kimia, metode saintifik dalam ilmu kimia, klasifikasi zat, fasa zat dan perubahan fisika-kimia zat.

Pada bagian awal buku Kimia Dasar “Chemistry The Molecular Nature of Matter” (Brady, dkk. ed.7, p. 2) dituliskan: 

“Although this seems to be a rather large and heavy textbook, and it must contain a lot of information that needs to be learned, there are a few guiding ideas that bring it all together. The intent of this section is to give an overall view of the main concepts of chemistry, and then we will fill in the details as we go along.
Artinya, buku teks kimia dasar karangan Brady dkk. adalah tebal, dan mengandung banyak informasi yang perlu dipelajari. Namun, sebagai panduan bahwa hanya beberapa konsep utama yang kita perlukan untuk memahaminya. Salah satu konsep tersebut adalah konsep atom.

“The atomic theory as explained by John Dalton in 1813 is the first of these important concepts.”

Sebelum mempelajari konsep-konsep utama ilmu kimia lebih detail akan dibahas terlebih dahulu manfaat ilmu kimia dan sekilas kaitannya dengan konsep-konsep tersebut, serta topik-topik pendukung diantaranya metode saintifik, klasifikasi zat, dan perubahan fisika-kimia zat, serta pengukurannya.

1. Manfaat Ilmu Kimia.
Konsep dasar pertama ilmu kimia adalah konsep atom. Artinya, manfaat ilmu kimia harus dikaitkan dengan pengetahuan hingga ukuran atom atau molekul. Artinya, memahami manfaat tanaman misalnya harus sampai pada tingkat molekul senyawa dalam tanaman. Contohnya adalah vitamin C. Kuantitas vitamin C dalam buah tidak ditentukan oleh warnanya, karena struktur molekul vitamin C tidak dapat menghasilkan warna. Pengamatan berwarna atau tidak berwarna menghasilkan konsep utama kedua : apa yang terjadi pada tingkat atom bila dilakukan pengamatan yang hati-hati pada skala laboratorium atau skala makroskopik? Konsep kedua ini dapat diartikan dengan konsep ikatan kimia. Konsep dasar atom dan ikatan kimia pada tingkat yang lebih detail masing-masing disebut dengan konsep struktur elektronik atom dan konsep struktur elektronik molekul. Konsep struktur elektronik molekul dapat diperluas lagi menjadi HOMO dan LUMO. Manfaat ilmu kimia akan menjadi lebih luas bila konsep yang digunakan makin dalam (deeper atau in depth).Contoh lain (Brady, J., dkk. hal. 9), pemahaman konsep atom telah menghasilkan material baru dengan sifat yang lebih baik yaitu partikel berukuran nano.Beberapa alasan mengapa partikel nano menjadi penting : (a) sifat ditentukan oleh struktur 3-dimensi, (b) Sifat spesifik material ditentukan oleh pengaturan struktur pada tingkat atom atau molekul, (c) Penelitian bidang partikel nano mendorong perancang computer dan elektronik memproduksi circuit lebih kecil. Probabilitas bagaimana atom-atom berinteraksi  menjadi molekul memerlukan konsep utama ketiga yaitu perubahan energi. Pengertian lain adalah bahwa dalam reaksi kimia diperlukan pemahaman perubahan energi kinetik dan energi potensial.

2. Metode Saintifik.
Ukuran atom dan molekul yang sangat kecil memerlukan pengamatan (observasi) yang sangat teliti agar diperoleh data yang reprodusibel, menghasilkan representasi dan interpretasi hasil  atau kesimpulan yang sangat teliti. “A conclusion is a statement that’s based on what we think about a series of observations.”  (Brady, J., dkk. hal. 25-26).

For example, consider the following statements about the fermentation of grape juice to make wine:
1. Observasi : Before fermentation, grape juice is very sweet and contains no alcohol.
2. Observasi : After fermentation, the grape juice is no longer as sweet and it contains a great deal of alcohol.
3. Kesimpulan : In fermentation, sugar is converted into alcohol.“One of the goals of science is to organize facts so that relationships or generalizations among the data can be established.”Praktikum kimia dasar difokuskan pada pengamatan skala makroskopik untuk menjelaskan konsep dasar yaitu apa yang terjadi pada tingkat atom atau molekul.

Mahasiswa tingkat awal dilatih agar mampu membuat kesimpulan apa yang terjadi pada tingkat atom dan molekul dari hasil pengamatannya. Mahasiswa tingkat awal tidak perlu dibebani dengan penulisan ulang petunjuk praktikum dalam laporan, sehingga cukup waktu untuk membaca buku kimia dasar untuk meningkatkan pemahahan konsep-konsep dasar yang telah diperoleh seperti atom dan molekul.

3. Klasifikasi zat.
“One of our goals is to be able to relate things we observe around us and in the laboratory to the way individual atoms and their combinations behave at the submicroscopic level.” Pernyataan ini memerlukan klasifikas zat atau material (matter). (Brady, J., dkk. hal. 30)

4. Perubahan fisika-kimia zat.
“In chemistry we use the properties (characteristics) of substances to identify them and to distinguish one from another. To organize our thinking, we can classify properties into two different types, physical and chemical, which separate properties by whether the act of observing the property changes the substance.” Sifat-sifat fisika adalah perubahan fasa gas-cair-padat, misalnya air. Selain sifat fisika dan kimia, terdapat dua jenis pengelompokan lain yaitu sifat intensif dan sifat ekstensif.  “Intensive properties—properties that are independent of sample size. Contoh : warna dan titik leleh. Extensive property—a property that depends on sample size. Contoh : volume dan massa. (Brady, J., dkk. hal. 31-32). Molekul air, H2O, adalah molekul kecil. Perubahan struktur geometri tiga-dimensi (3D) molekul air sulit terjadi dengan kenaikan temperatur sehingga perubahan sifat-sifat fisik titik didih juga tidak terjadi. Molekul amoniak, NH3, adalah molekul kecil, tetapi mempunyai titik didih yang berbeda dengan air. Konsep utama keempat yang diperlukan adalah bentuk struktur geometri 3D molekul. Peran konsep keempat ini sangat penting pada molekul berukuran besar seperti protein, enzim, antibodi, dan polimer sintetik. Bentuk struktur geometri 3D molekul berukuran dapat berubah dengan mudah dengan perubahan temperatur dan pH. Konsep keempat ini memperluas manfaat ilmu kimia. Beberapa contoh penelitian perubahan bentuk struktur geometri 3D molekul dapat dibaca di link https://imc.undip.ac.id/penelitian/kimia komputasi. 

5. Pengukuran sifat-sifat  fisika-kimia zat.
Ukuran pengamatan (observasi) terbagi atas dua bagian yaitu kualitatif dan kuantitatif, sehingga sifat-sifat fisik dan kimia pun terbagi atas kualitatif dan kuantitatif. (Brady, J., dkk. hal. 32) Satuan dan angka ketidakpastian sangat penting dalam pengukuran sifat-sifat fisika-kimia. Atom dan molekul sebagai partikel penyusun zat mempunyai ukuran sangat kecil yaitu orde nm (10^-9) atau A^o (10^-10 m).

Pertemuan 3 dan Pertemuan 4 :

Konsep-konsep dasar ilmu kimia mol/stoikiometri (hukum-hukum kimia dan tabel periodik), yang dibangun dibawah paradigma kimia modern yaitu ilmu kimia yang dipahami pada tingkat ukuran material atom, molekul dan ion.

Latihan :