Kimia Fisik Adalah
Kimia Fisik

Pengertian Kimia Fisik, Ruang Lingkup, dan Contohnya

Diposting pada

Kimia Fisik Adalah

Jika kita secara langsung melihat sekeliling kita pada dasarnya arti reaksi kimia sedang terjadi di mana-mana. Ketika kita menyalakan korek api untuk menyalakan panggangan kita, terjadi reaksi kimia. Misalnya ketika kita mencampur susu dengan baking powder dalam resep favorit kita, suatu reaksi terjadi. Mengapa beberapa reaksi menghasilkan panas? Bagaimana reaksi tertentu berlangsung cepat sementara yang lain bergerak sangat lambat? Semua pertanyaan ini dan lebih banyak lagi dapat diselesaikan dalam bidang kimia fisik.

Kimia fisik memadukan prinsip-prinsip fisika dan kimia untuk mempelajari karakteristik fisik atau sifat suatu molekul. Dengan memahami sifat-sifat ini, kita belajar lebih banyak tentang cara molekul disatukan, serta bagaimana struktur aktual suatu bahan kimia dipengaruhi oleh sifat-sifat ini.

Kimia Fisik

Kimia fisik adalah studi tentang fenomena makroskopis, dan partikulat dalam sistem kimia dalam hal prinsip, praktik, dan konsep fisika seperti gerak, energi, gaya, waktu, termodinamika, kimia kuantum, mekanika statistik, dinamika analitik, dan keseimbangan kimia.

Kimia fisik, berbeda dengan fisika kimia, yang secara dominan (tetapi tidak selalu) merupakan ilmu makroskopis atau supra-molekuler, karena sebagian besar prinsip-prinsip di mana ilmu tersebut didirikan berhubungan dengan massa daripada struktur molekul/atom saja (misalnya, keseimbangan kimia dan koloid).

Pengertian Kimia Fisik

Kimia fisik adalah cabang ilmu kimia yang berkaitan dengan interaksi dan transformasi bahan. Tidak seperti cabang lainnya, studi yang satu ini berkaitan dengan prinsip-prinsip fisika yang mendasari semua interaksi kimia (Misalnya Hukum gas), yang berusaha mengukur, menghubungkan, dan menjelaskan aspek-aspek kuantitatif reaksi.

Mekanika kuantum telah mengklarifikasi banyak hal untuk kimia fisik dengan memodelkan partikel terkecil yang biasanya ditangani di lapangan, atom dan molekul, memungkinkan ahli kimia teoritis untuk menggunakan komputer dan teknik matematika canggih untuk memahami perilaku kimia materi.

Pengertian Kimia Fisik Menurut Para Ahli

Adapun definisi kimia fisik menurut para ahli, antara lain:

  1. American Chemical Society, Kimia fisik adalah studi tentang bagaimana materi berperilaku pada tingkat molekul dan atom dan bagaimana reaksi kimia terjadi. Berdasarkan analisis mereka, ahli kimia fisik dapat mengembangkan teori baru, seperti bagaimana struktur kompleks terbentuk.
  2. Chemistry LibreTexts, Definisi kimia fisik adalah studi tentang sifat makroskopik, sifat atom, dan fenomena dalam sistem kimia. Seorang ahli kimia fisik dapat mempelajari hal-hal seperti tingkat reaksi kimia, transfer energi yang terjadi dalam reaksi, atau struktur fisik bahan pada tingkat molekuler.
  3. Your Dictionary, Arti kimia fisik adalah cabang kimia yang berurusan dengan struktur fisik senyawa kimia, cara mereka bereaksi dengan materi lain dan ikatan yang menyatukan atom-atomnya.

Ruang Lingkup Kimia Fisik

Kimia Fisik mencakup studi tentang sifat-sifat fisik berbagai jenis zat dan pada skala yang berbeda (tingkat detail fisik). Artinya, itu termasuk studi tentang beragam skala berikut dari sifat kimia bahan:

  1. Makroskopis

Sifat makroskopis zat menggambarkan bagaimana jumlah substansi yang relatif besar bersifat sebagai suatu kelompok, mis. titik leleh dan titik didih, panas laten fusi dan penguapan, konduktivitas termal, kapasitas panas spesifik, koefisien ekspansi termal linier, dan banyak sifat fisik lainnya.

Ambil zat kimia H20 sebagai contoh: ‘Setetes air’ adalah cairan. Pada suhu yang lebih rendah air membeku (menjadi ‘es’ padat) dan pada suhu yang lebih tinggi menguap (menjadi gas yang disebut ‘uap’). Keadaan fisik H20 sebagai cairan, padat, atau gas menentukan seberapa dekat sejumlah besar molekul individu H20 tertarik satu sama lain.

Karena molekulnya sangat kecil, ada banyak molekul H20 dalam satu tetes air. Namun, sifat-sifat ini tidak menggambarkan kimia molekul H20: Dua atom hidrogen dan satu atom oksigen membentuk setiap molekul air, berapapun suhunya, maka jika itu berupa es padat, air cair, atau uap gas.

  1. Mikroskopis

Sifat-sifat mikroskopis dari zat menyangkut perincian sifat fisiknya yang hanya dapat diamati dengan menggunakan perbesaran yang disediakan oleh mikroskop (tentu saja ada berbagai jenis dan kekuatan mikroskop, misalnya mikroskop cahaya, mikroskop elektron, dan yang lebih baru memindai mikroskop probe).

Sifat fisik mikroskopis meliputi bentuk dan struktur kristal, yang dapat memiliki konsekuensi penting bagi sifat sebagian besar bahan yang menjadi bagiannya, misalnya seperti yang digunakan pada jembatan, pesawat, dan sebagainya.

  1. Atom

Sifat atom berhubungan dengan elemen. (Ingat bahwa unsur-unsur terdiri dari banyak atom tunggal, sedangkan senyawa terdiri dari banyak molekul yang, pada gilirannya, kombinasi spesifik dari atom yang bergabung bersama melalui ikatan kimia.)

Contoh sifat atom unsur termasuk nomor atom dan massa atom, misalnya elemen Boron yang lambang kimianya adalah B, memiliki nomor atom 5 dan massa atom 10.81 (khusus untuk atom netral bebas dalam keadaan dasar).

  1. Subatomik

Studi dan penelitian tentang ‘partikel’ subatomik (yang kadang-kadang dijelaskan dengan cara lain, misalnya sebagai ‘energi’ atau ‘gelombang’) dan sifat-sifatnya sering diklasifikasikan sebagai bagian dari fisika, bukan kimia. Kimia fisik lanjutan juga mencakup struktur dan teori subatomik yang penting untuk kimia nuklir.

Kesimpulan

Berdasarkan beberapa poin penting yang dipelajari dalam kimia fisik seperti yang telah disebutan di atas, bisa kita katakana bahwa dalam bidang kimia fisik, kita dapat menyelidiki bagaimana molekul atau atom bergabung membentuk molekul tertentu.

Kita juga dapat belajar tentang sifat-sifat materi yang berbeda, seperti mengapa suatu senyawa terbakar atau tentang kemampuannya untuk mengubah dari zat cair menjadi zat padat. Tidak diragukan lagi, bidang ini sangat penting dalam dunia sains, terutama karena membuka jalan bagi penemuan teori baru.

Teori adalah penjelasan yang diajukan tentang apa yang mungkin terjadi di dunia kita menggunakan metode ilmiah. Sebagai contoh, sebuah teori dapat mencoba menjelaskan mengapa atom-atom tertentu dalam molekul berperilaku dengan cara tertentu.

Tujuan Kimia Fisik

Selain tujuan utama ini, kimia fisik menawarkan banyak cabang dalam bidang yang memiliki tujuan unik masing-masing, diantaranya yaitu:

  1. Elektrokimia

Elektrokimia adalah studi tentang proses kimia yang menyebabkan elektron bergerak. Pergerakan elektron ini disebut listrik, yang dapat dihasilkan oleh pergerakan elektron dari satu elemen ke elemen lainnya dalam reaksi yang dikenal sebagai reaksi reduksi-reduksi (“reaksi redoks“).

  1. Fotokimia

Fotokimia adalah cabang kimia yang peduli dengan efek kimia cahaya. Secara umum, istilah ini digunakan untuk menggambarkan reaksi kimia yang disebabkan oleh penyerapan ultraviolet (panjang gelombang dari 100 hingga 400 nm), cahaya tampak (400 hingga 750 nm) atau radiasi inframerah (750 hingga 2500 nm).

  1. Termokimia

Termokimia adalah studi tentang energi panas yang terkait dengan reaksi kimia dan / atau transformasi fisik. Suatu reaksi dapat melepaskan atau menyerap energi, dan perubahan fasa dapat melakukan hal yang sama, seperti dalam peleburan dan pendidihan.

Termokimia berfokus pada perubahan energi ini, terutama pada pertukaran energi sistem dengan lingkungannya. Termokimia berguna dalam memprediksi jumlah reaktan dan produk selama reaksi yang diberikan. Dalam kombinasi dengan penentuan entropi, ia juga digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi spontan atau non-spontan, menguntungkan atau tidak menguntungkan.

  1. Spektroskopi

Spektroskopi adalah studi tentang interaksi antara materi dan radiasi elektromagnetik (melalui spektroskopi elektron, spektroskopi atom, dan lain-lain). Secara historis, spektroskopi berasal melalui studi cahaya tampak yang terdispersi menurut panjang gelombangnya, oleh sebuah prisma.

  1. Kinetika Kimia

Kinetika kimia, juga dikenal sebagai kinetika reaksi, adalah cabang kimia fisik yang berkaitan dengan pemahaman laju reaksi kimia. Ini harus dikontraskan dengan termodinamika, yang berkaitan dengan arah di mana suatu proses terjadi tetapi dalam dirinya sendiri tidak mengatakan apa-apa tentang laju.

Kinetika kimia mencakup penyelidikan tentang bagaimana kondisi eksperimental mempengaruhi kecepatan reaksi kimia dan menghasilkan informasi tentang mekanisme reaksi dan keadaan transisi, serta pembangunan model matematika yang juga dapat menggambarkan karakteristik reaksi kimia.

Contoh Kajian Kimia Fisik

Studi Kimia Fisik umumnya melibatkan penggunaan teori, pengukuran, dan teknik yang biasanya lebih terkait dengan fisika – untuk mempelajari, memahami dan menjelaskan jenis zat kimia. Beberapa contoh teori dan teknik berikut ini dapat digunakan atau dijelaskan dalam kimia fisik tingkat sekolah/perguruan tinggi:

  1. Listrik Statis, yaitu muatan berlawanan menarik tetapi muatan serupa ditolak

Teori ini digunakan untuk menjelaskan beberapa jenis ikatan kimia. Sebagai contoh, ia dapat diterapkan pada ion (atom yang memiliki elektron ‘hilang’ atau ‘diperoleh’, karenanya memiliki muatan positif atau negatif), yang karenanya membentuk susunan yang stabil dengan jenis ion lain (bermuatan berlawanan).

Listrik Statis juga digunakan untuk menjelaskan gaya van der Waal antara molekul atau bagian dari molekul yang sama, yaitu gaya antara dipol permanen dan yang sesuai. 

  1. Hukum Gas dan teori-teori terkait

Misalnya. Hukum Boyle, Hukum Charles, Persamaan Gas Ideal, Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial, Hipotesis Avogadro, Hukum Gay Lussac, dan lain-lain.

  1. Difraksi Sinar-X

Difraksi sinar-X yang ada dalam kimia fisik pada hakekatnya dipergunakan untuk analisis struktur kristal, termasuk Persamaan Bragg.

  1. Analisis Larutan dan Daya Larut

Misalnya menggunakan Prinsip Le Chatelier, Hukum Henry, Koefisien Absorpsi, Hukum Raoult, Fraksi Mol, Tekanan Uap, Tekanan Sebagian, dan komposisi Molar.

  1. Hukum Termodinamika dan penilaian energetika lainnya

Misalnya perubahan yang enteng (dan pengukuran perubahan entalpi), Hukum Hess, Born-Haber Cycle, dan konsep ‘Free Energy G‘.

Kesimpulan

Dari penjelasan yang dikemukakan dapatlah dikatakan bahwa ahli kimia fisik berfokus pada pemahaman sifat-sifat fisik atom dan molekul, cara kerja reaksi kimia, dan apa yang diungkapkan oleh sifat-sifat ini. Pekerjaan mereka melibatkan menganalisis bahan, mengembangkan metode untuk menguji dan mengkarakterisasi sifat-sifat bahan, mengembangkan teori tentang sifat-sifat ini, dan menemukan potensi penggunaan bahan.

Menggunakan peralatan dan peralatan canggih selalu menjadi aspek penting dari kimia fisik. Sebagian besar laboratorium kimia fisik penuh dengan instrumen analitis, yang dapat mencakup laser, spektrometer massa, resonansi magnetik nuklir, dan mikroskop elektron.

Penemuan ahli kimia fisik didasarkan pada pemahaman sifat-sifat kimia dan menggambarkan perilaku mereka menggunakan teori fisika dan perhitungan matematis. Ahli kimia fisik memprediksi sifat dan reaksi bahan kimia, kemudian menguji dan memperbaiki prediksinya.

Mereka menggunakan analisis dan statistik matematika pada kumpulan data besar, terkadang dengan jutaan titik data, untuk mengungkap informasi tersembunyi tentang senyawa, bahan, dan proses. Mereka juga dapat melakukan simulasi, mengembangkan persamaan matematika yang memprediksi bagaimana senyawa akan bereaksi dari waktu ke waktu.

Demikianlah saja artikel yang bisa kami bagikan pada semua pembaca berkenaan dengan pengertian kimia fisik menurut para ahli, ruang lingkup, tujuan, dan contoh kajian yang bisa dilakukan. Semoga memberi edukasi bagi semuanya.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *