Pengantar Geokimia PDF [PDF]

Citation preview

KONSEP DASAR GEOKIMIA



PENDAHULUAN



Dr. Ulva Ria Irfan Dosen Teknik Geologi Universitas Hasanuddin



Program Studi Teknik Geologi Semester Awal 2020-2021 Gowa, Agustus 2020



Outline



 Pendahuluan  Atom,



Sifat Kimia Unsur  Ikatan Kimia  Prinsip Termodinamika & Kimia Kristal  Unsur dalam Geokimia



Buku Text



 Albarede,



F., 2003, Geochemistry: An Introduction, Cambridge University Press.  Faure, G., 1998, Principles and Aplications of Geochemistry, Prentice Hall.  Rollinson, H.R., 1993, Using Geochemical Data: evaluation, presentation, interpretation, Longman Scientific & Technical.  White, W.M., 2013, Geochemistry, WilleyBlackwell.



Sejarah Geokimia



 Schonbein,



memperkenalkan istilah geokimia  Clark (1884 – 1925) ahli kimia pada Geological Survey US: mengumpulkan data kelimpahan dan distribusi unsur pada batuan di kerak bumi.  Victor Goldschmidt (1888 - 1947): memberi kontribusi signifikan peran ukuran ion, koordinasi, & substitusi atom dalam kisi kristal.



Definisi Ilmu geokimia menguraikan kelimpahan, distribusi dan migrasi unsur-unsur kimia di bumi. Tujuan utama geokimia adalah melakukan perhitungan kuantitatif komposisi bumi dan bagiannya untuk menemukan hukum yang mengontrol penyebaran & migrasi unsur. Unit dasar dari geokimia adalah penyelidikan unsur-unsur berupa atom atau ion-ion.



Definisi



Studi geokimia mempelajari jumlah dan penyebaran dari unsur-unsur kimia di dalam mineral, batuan, cebakan, tanah, airtanah dan di atmosfer serta daur dari unsur-unsur kimia di alam berdasarkan sifat-sifat atom atau ionnya. Tidak terbatas pada penyelidikan unsur kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti atom.



Ruang Lingkup Bidang geokimia meliputi seluruh tata surya telah memberi kontribusi penting untuk memahami sejumlah proses termasuk konveksi mantel, pembentukan planet dan pembentukan batuan. Beberapa subbidang dari geokimia : Geokimia isotop, mencakup penelitian konsentrasi relatif dan absolut dari suatu elemen kimia dan isotopnya di bumi. Astrokimia meliputi analisis dan persebaran elemen dan isotopnya di alam semesta



Biogeokimia, bidang yang fokus pada studi efek kehidupan pada bahan-bahan kimia yang ada di bumi Geokimia perairan, mencakup studi peran berbagai elemen di dalam badan air, dan bagaimana mereka mengalami perubahan jumlah dan senyawa melalui proses yang melibatkan interaksi bumiatmosfer-perairan. Geokimia wilayah mencakup studi dan aplikasi geokimia di bidang lingkungan, hidrologi, dan eksplorasi mineral.



Ruang Lingkup



Trace element geochemistry Isotope geochemistry Petrochemistry Soil geochemistry Sediment geochemistry Marine geochemistry Atmospheric geochemistry Planetary geochemistry and Cosmochemistry Geochemical thermodynamics and kinetics Aquatic chemistry Inorganic geochemistry Organic geochemistry Biogeochemistry Environmental geochemistry



Unsur Kimia Unsur kimia adalah bagian dari materi/bahan (zat tunggal) yang tidak dapat diuraikan menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana melalui reaksi kimia biasa. Unsur dapat berubah melalui reaksi inti (nuklir). Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 115 unsur, ada yang ditemukan dalam keadaan bebas, tetapi sebagian besar ditemukan dalam keadaan terikat sebagai suatu senyawa. Unsur dapat dikelompokkan ke dalam unsur logam, nonlogam, dan metaloid/semilogam.



Atom Bagian terkecil dari suatu unsur adalah atom, terdiri dari inti atom yang biasanya mengandung proton (+) dan neutron; serta kulit yang berupa elektron (-)



 



 



Gabungan dari beberapa atom unsur. Partikel terkecil dari suatu unsur atau senyawa. Molekul unsur: O₂, Cl₂, P₄, S₈ Molekul senyawa: H₂O, CO₂



Molekul



Ion  Ion



adalah atom yang bermuatan listrik.  Kation: ion yang bermuatan listrik  Anion: ion bermuatan negatif  Kation & Anion dapat berupa ion tunggal yang terdiri dari satu jenis atom.  Ion poliatom: terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda.



Tabel Periodik Unsur



Nomor Atom: jumlah proton dalam inti atom. Nomor Massa: jumlah proton dan neutron dalam inti. Isotop: unsur yang mempunyai nomor atom sama, massa atom berbeda (jumlah proton sama; jumlah neutron berbeda) Examples for isotopic couples: Stable isotopes:



H-1, H-2 (D), H-3 (T) (or 1H, 2H, 3H) C-12, C-13, C-14 (or 12C, 13C, 14C)



O-16, O-18



Radiogenic isotopes: Fe-54, Fe-56 U-235, U-238



Simbol Periodik Unsur



Konfigurasi Elektron • Elektron mengelilingi ini sesuai sesuai dengan tingkat energinya yang disebut kulit atom. • Konfigurasi elektron : susunan elektron pada atom berdasarkan kulit atom



Elektron valensi Elektron yang berada pada orbital terluar



Elektron Valensi Unsur Transisi



Sifat Kimia Unsur 1. Energi Ionisasi Energi yang diperlukan atom/ion untuk melepas elektron. Besar kecilnya energi ionisasi sangat dipengaruhi oleh jarak dari inti ke elektron di kulit luar, jari-jari atom dan muatan intinya.



Dalam satu golongan, semakin jauh elektron terluar dari intinya, gaya tarik inti akan semakin lemah, maka elektron akan semakin mudah dilepaskan & energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron semakin kecil (energi ionisasinya semakin kecil).



Sifat Kimia Unsur 2. Afinitas Elektron • Afinitas elektron : energi yang dilepaskan oleh suatu atom (dalam wujud gas) ketika menangkap satu elektron membentuk ion negatif. • Energi ionisasi selalu ditekankan pada pembentukan ion positif. • Afinitas elektron ditekankan pada ion negatif. • Energi ionisasi &Afinitas elektron banyak dipakai untuk unsur-unsur pada Gol. 6 dan 7 pada tabel periodik. Berbeda dengan energi ionisasi, afinitas elektron dapat berharga positif atau negatif. Jika satu elektron ditambahkan kepada atom yang stabil dan sejumlah energi diserap maka afinitas elektronnya berharga positif. Jika dilepaskan energi, afinitas elektronnya berharga negatif. Mis: ketika gas Cl menerima elektron untuk membentuk ion negatif. Cl2 (g) + 2 e-



2Cl-



Sifat Kimia Unsur 3. Elektronegatifitas ion Elektronegatifitas ion: kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dari atom lain. Elektronegatifitas dapat dipangaruhi oleh jari-jari atom dan gaya tarik inti terhadap elektron terluar dari suatu atom. Keteraturan: Secara vertikal dalam golongan, keelektronegatifan suatu atom akan semakin kecil. Hal ini karena kekuatan gaya tarik inti semakin melemah dan cenderung melepaskan elektron. Secara horizontal, keelektronegatifan semakin ke kanan semakin besar. Hal ini karena semakin banyak elektron pada kulit terluar dan probability untuk menarik elektron lain semakin besar.



4. Jari-jari atom • Jari-jari atom adalah jarak elektron di kulit terluar dari inti atom. • Unsur yang terletak dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin besar nomor atomnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. • Unsur yang terletak dalam satu periode dari kiri ke kanan, nomor atomnya bertambah, muatan inti bertambah, jumlah kulit elektronnya tetap mengakibatkan tarikan inti terhadap elektron besar sehingga jari-jari atom semakin kecil. • Besarnya jari-jari atom ditentukan menggunakan sinar-X.



Sifat Kimia Unsur 5. Jari-jari ion



Senyawa ionik yang diukur adalah jari-jari ion karena tersusun dari ion positif dan ion negatif membentuk sistem kristal tertentu. Ukuran jari-jari kation lebih kecil dari anion jika dibandingkan dengan atom netralnya. Jari-jari atom semakin kecil dengan peningkatan muatan. Dalam reaksi geokimia, jari-jari ion penting untuk menjelaskan proses substitusi, daya larut (solubility), dan tingkat difusi. Comparison of some atomic and respective ionic radii (in nanometers)



Jari-jari atom & jari-jari ion



Sifat Periodik Unsur



TERIMA KASIH



Lanjut:



IKATAN KIMIA