Isabella Lugoski Karle, kimiawati dengan empat gelar doktor kehormatan

Salah satu pencapaian Isabella Lugoski Karle yang patut dicatat adalah pengembangan “Prosedur Adisi Simbol” olehnya, yang menjadi metode pilihan untuk penetapan struktur dari data difraksi sinar X pada material kristal. Atas hasil ini, ia mendapat Medali Sains Nasional oleh President Clinton pada tahun 1995.

Isabella Lugoski, putri dari orang tua imigran Polandia, dilahirkan pada tanggal 2 Desember 1921, di Detroit, Michigan. Guru kimianya di SMU adalah seorang wanita yang memotivasi Isabella untuk menjadi ahli kimia. Ia memiliki kemajuan cepat dalam pendidikannya, menyelesaikan gelar B.S. dalam bidang kimia di Universitas Michigan pada usia 19. Ia menetap di Universitas Michigan, di mana ia mendapat gelar M.S. dan Ph.D. dalam kimia fisika. Sebagai mahasiswa pasca sarjana, Lugoski mendapat beasiswa oleh Asosiasi Wanita Universitas Amerika yang memungkinkannya mendapat studi lebih lanjut karena pada waktu yng sama di Departemen Kimia Universitas Michigan tidak memberikan beasiswa mengajar kepada wanita. Salah satu profesor kimianya, Dr. Lawrence O. Brockway, menginspirasikan untuk mengejar penelitian difraksi elektron oleh molekul gas. Pada titik waktu ini, ia juga memulai kerjasama panjangnya dengan Jerome Karle yang merupakan mahasiswa pasca sarjana di Universitas Michigan. Isabella diberi penghargaan Ph.D. dalam kimia fisika pada tahun 1944.

Karena pada saat itu, sangat sulit bagi wanita untuk bekerja di lingkungan akademik, Isabella dan Jerome Karle diterima sebagai posisi peneliti di Labarotirium Penelitian Akademi Angkatan Laut (Naval Research Laboratory) di Washington DC.  Mereka bekerja sebagai tim, Isabella mengembangkan terapan praktis dari teori Jerome. Awalnya, mereka beralih dari studi difraksi elektron ke studi sinar X dalam kristalografi. Sejak tahun 1959, Isabella telah menjadi kepala seksi Difraksi Sinar X untuk Struktur Bahan di NRL. Pada tahun 1966, ia dan Jerome mempublikasikan paper mereka sebagai Simbolic Addition Procedure (Prosedur Adisi Simbol) untuk menetapkan struktur molekular  dari percobaan difraksi sinar X terhadap  molekul secara langsung. Isabella berhasil menerapkan metode ini  untuk banyak zat yang penting dan menarik, dan di antaranya untuk penelitian medis dan biokimia. Sebagai contoh, ia menetapkan struktur kristal toksin yang diisolasi dari bisa kodok, yang digunakan untuk studi transmisi saraf dan struktur valinomisin, sebuah polipeptida siklis yang terlibat dalam transpor ion kalium menyebrangi membran sel.

Isabella Karle mendapat penghargaan Medali Garvan tahun 1976 dari Himpunan Kimia Amerika. Pada tahun yang sama, ia adalah ketua dari Asosiasi Kristalografi Amerika. Pada tahun 1985, ia mendapat penghargaan Pionir Kimia oleh Institut Ahli Kimia Amerika. Ia memiliki lebih dari 200 paper yang telah dipublikasikan dan mendapat penghargaan empat gelar doktor kehormatan, tiga gelar dalam bidang sains dan satu gelar dalam bidang kemanusiaan. Sebagai tambahan Isabella Karle turut menjadi editor dalam jurnal profesional dan konsultan sains.

Isabella Lugoski dan Jerome Karle menikah pada tahun 1942. Mereka memiliki tiga puteri.

 



Pengenalan Alat Dan Bahan Laboratorium

1. Alat untuk mengekstrak (ekstraktor)

Pemisahan suatu senyawa dari campurannya atau lebih dikenal dengan istilah pemurnian dapat dilakukan dengan berbagai metoda. Metoda yang dapat ditempuh adalah metoda ekstraksi, distilasi, atau dengan kromatografi.

Ektraksi merupakan salah satu langkah untuk mendapatkan senyawa dari sistem campuran. Berdasarkan fasanya, ektraksi dikelompokkan menjadi ekstraksi cair-cair dan padat-cair. Ektraksi cair-cair dilakukan untuk mendapatkan suatu senyawa dalam campuran berfasa cair dengan pelarut lain yang fasanya cair juga. Prinsip dasar pemisahan ini adalah pemisahan senyawa yang memiliki perbedaan kelarutan pada dua pelarut yang berbeda. Alat yang digunakan adalah corong pisah.

Ekstraksi padat-cair dilakukan bila ingin memisahkan suatu komponen dalam suatu padatan dengan menggunakan suatu pelarut cair. Alat yang digunakan adalah ektraktor soxhlet. Misalnya untuk mengekstrak minyak non-atsiri (senyawa yang terdapat pada bahan alam yang tidak mudah menguap). Larutan pengekstrak ditempatkan pada labu alas bulat (a). sampel yang telah dibungkus dengan kertas saring ditempatkan pada tabung ektraktor (b). Bagian ujung atas (c) merupakan pendingin Allihn atau pendingin bola. Ekstraktor soxhlet ini merupakan ektraktor kontinyu, pelarut pada labu (a) dipanaskan dan akan menguap, terkondensasi pada pendingin (c), selanjutnya pelarut akan masuk pada ektraktor (c). Apabila pelarut telah mencapai batas atas kapiler pelarut yang telah kontak dengan sampel akan masuk pada labu (a). Begitu seterusnya.

2. Alat untuk distilasi (distiler)

Distilasi adalah metode pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen yang ada di dalam campuran. Distilasi biasa dilakukan untuk pemisahan campuran yang memiliki perbedaan titik didih yang cukup besar. Sedangkan distilasi uap dilakukan untuk pemisahan campuran yang memiliki perbedaan tekanan uap jenuh yang cukup antara komponen-komponen yang ada pada campuran. Pada distilasi uap, uap yang digunakan biasanya berupa uap air. Selain itu distilasi juga dapat dilakukan pada tekanan di bawah tekanan atmosfer. Metode ini dikenal sebagai distilasi pengurangan tekanan. Distilasi pengurangan tekanan dilakukan apabila komponen akan mengalami dekomposisi pada titik didihnya. Bila selisih titik didih komponen-komponen yang ada pada campuran kecil maka komponen alat distilasi ditambah dengan kolom vigreux.

3. Alat untuk reflux

Reaksi kimia kadang dapat berlangsung sempurna pada suhu di atas suhu kamar atau pada titik didih pelarut yang digunakan pada sistem reaksi. Salah satu alat yang dapat digunakan untuk reaksi-reaksi yang berlangsung pada suhu tinggi adalah seperangkat alat refluks. Beberapa alat refluks ditampilkan pada gambar di samping. Ada beberapa tipe alat refluks.

Alat refluks paling sederhana [1] dilengkapi dengan labu alas bulat (a) dan pendingin Liebig (b), [2] seperangkat alat refluks dilengkapi dengan labu alas bulat (a), pendingin Liebig (b) dan corong pisah (c), [3] seperangkat alat refluks dilengkapi dengan labu alas bulat (a), pendingin Liebig (b), corong pisah (c), dan pengaduk atau termometer (d).

4. Penyaring buchner

Penyaring Buchner digunakan untuk proses penyaringan yang tidak dapat dilakukan dengan penyaring biasa. Penyaringan biasa dilakukan dengan memanfaatkan gaya grafitasi, sedangkan pada penyaring buchner, filtrat dipisahkan dari sistem campuran dengan cara disedot atau divakum.

5. Tabung pengembang (chamber)

Alat gelas ini digunakan pada percobaan kromatografi lapis tipis (KLT). Digunakan untuk tempat eluen (larutan pengembang) dan plat KLT yang telah dibubuhi (ditotol) sampel atau standar.

 

Pengenalan Alat Gelas

Sebelum mulai melakukan praktikum di laboratorium, praktikan harus mengenal dan memahami cara penggunaan semua peralatan dasar yang biasa digunakan dalam laboratorium kimia serta menerapkan K3 di laboratorium. Berikut ini diuraikan beberapa peralatan yang akan digunakan pada Praktikum Kimia Dasar. Gambar 1 menunjukkan contoh peralatan gelas laboratorium.

1. Labu Takar : Digunakan untuk menakar volume zat kimia dalam bentuk cair pada proses preparasi larutan. Alat ini tersedia berbagai macam ukuran.

2. Gelas Ukur : Digunakan untuk mengukur volume zat kimia dalam bentuk cair. Alat ini mempunyai skala, tersedia bermacam-macam ukuran. Tidak boleh digunakan untuk mengukur larutan/pelarut dalam kondisi panas. Perhatikan meniscus pada saat pembacaan skala.

3. Gelas Beker : Alat ini bukan alat pengukur (walaupun terdapat skala, namun ralatnya cukup besar). Digunakan untuk tempat larutan dan dapat juga untuk memanaskan larutan kimia. Untuk menguapkan solven/pelarut atau untuk memekatkan.

4. Pengaduk Gelas : Digunakan untuk mengaduk suatu campuran atau larutan kimia pada waktu melakukan reaksi kimia. Digunakan juga untuk menolong pada waktu menuangkan/mendekantir cairan dalam proses penyaringan.

5. Botol Pencuci : Bahan terbuat dari plastic. Merupakan botol tempat akuades, yang digunakan untuk mencuci, atau membantu pada saat pengenceran.

6. Corong : Biasanya terbuat dari gelas namun ada juga yang terbuat dari plastic. Digunakan untuk menolong pada saat memasukkan cairan ke dalam suatu wadah dengan mulut sempit, seperti : botol, labu ukur, buret dan sebagainya.

7. Erlenmeyer : Alat ini bukan alat pengukur, walaupun terdapat skala pada alat gelas tersebut (ralat cukup besar). Digunakan untuk tempat zat yang akan dititrasi. Kadang-kadang boleh juga digunakan untuk memanaskan larutan.

8. Tabung Reaksi : Terbuat dari gelas. Dapat dipanaskan. Digunakan untuk mereaksikan zat zat kimia dalam jumlah sedikit.

9. Kuvet : Bentuk serupa dengan tabung reaksi, namun ukurannya lebih kecil. Digunakan sebagai tempat sample untuk analisis dengan spektrofotometer. Kuvet tidak boleh dipanaskan. Bahan dapat dari silika (quartz), polistirena atau polimetakrilat.

10. Rak Untuk tempat Tabung Reaksi : Rak terbuat dari kayu atau logam. Digunakan sebagai tempat meletakkan tabung reaksi.

11. Kawat Kasa : Terbuat dari bahan logam dan digunakan untuk alas saat memanaskan alat gelas dengan alat pemanas/kompor listrik.

12. Penjepit : Penjepit logam, digunakan untuk menjepit tabung reaksi pada saat pemanasan, atau untuk membantu mengambil kertas saring atau benda lain pada kondisi panas.

13. Spatula : Terbuat dari bahan logam dan digunakan untuk alat Bantu mengambil bahan padat atau kristal.

14. Kertas Lakmus : Merupakan indikator berbentuk kertas lembaran-lembaran kecil, berwarna merah dan biru. Indikator yang lain ada yang berbentuk cair missal indikator Phenolphtalein (PP), methyl orange (MO) dan sebagainya. Merupakan alat untuk mengukur atau mengetahui tingkat keasaman (pH) larutan.

15. Gelas Arloji : Terbuat dari gelas. Digunakan untuk tempat zat yang akan ditimbang.

16. Cawan Porseleinn: Alat ini digunakan untuk wadah suatu zat yang akan diuapkan dengan pemanasan.

17. Pipet Pasteur (Pipet Tetes) : Digunakan untuk mengambil bahan berbentuk larutan dalam jumlah yang kecil.

18. Sikat : Sikat dipergunakan untuk membersihkan (mencuci) tabung.

19. Pipet Ukur : Adalah alat yang terbuat dari gelas, berbentuk seperti gambar di bawah ini. Pipet ini memiliki skala. Digunakan untuk mengambil larutan dengan volume tertentu. Gunakan propipet atau pipet pump untuk menyedot larutan, jangan dihisap dengan mulut.

20. Pipet Gondok : Pipet ini berbentuk seperti dibawah ini. Digunkan untuk mengambil larutan dengan volume tepat sesuai dengan label yang tertera pada bagian yang menggelembung (gondok) pada bagian tengah pipet. Gunakan propipet atau pipet pump untuk menyedot larutan.

21. Buret : Terbuat dari gelas. Mempunyai skala dank ran. Digunakan untuk melakukan titrasi. Zat yang digunakan untuk menitrasi (titran) ditempatkan dalam buret, dan dikeluarkan sedikit demi sedikit melalui kran. Volume dari zat yang dipakai dapat dilihat pada skala.

Pengenalan Bahan – Bahan Kimia

Pengetahuan sifat bahan menjadi suatu keharusan sebelum bekerja di laboratorium. Sifat-sifat bahan secara rinci dan lengkap dapat dibaca pada Material Safety Data Sheet (MSDS) di dalam buku, CD, atau melalui internet. Pada tabel berikut disajikan sifat bahaya bahan berdasarkan kode gambar yang ada pada kemasan bahan kimia. Peraturan pada pengepakan dan pelabelan bahan kimia diwajibkan mencantumkan informasi bahaya berdasarkan tingkat bahaya bahan kimia khususnya untuk bahan yang tergolong pada hazardous chemicals atau bahan berbahaya dan beracun (B3).

Bahan berdasarkan fasa :

  1. Padat
  2. Cair
  3. gas

Bahan berdasarkan kualitas

  1. teknis
  2. special grade : pro analyses (pa)
  3. special grade : material referrences

pengenalan Simbol bahaya (Hazard symbol)

  1. Harmful (Berbahaya).

Bahan kimia iritan menyebabkan luka bakar pada kulit, berlendir, mengganggu sistem pernafasan. Semua bahan kimia mempunyai sifat seperti ini (harmful) khususnya bila kontak dengan kulit, dihirup atau ditelan.

2. Toxic (beracun)

Produk ini dapat menyebabkan kematian atau sakit yang serius bila bahan kimia tersebut masuk ke dalam tubuh melalui pernafasan, menghirup uap, bau atau debu, atau penyerapan melalui kulit.

3. Corrosive (korosif)

Produk ini dapat merusak jaringan hidup, menyebabkan iritasi pada kulit, gatal-gatal bahkan dapat menyebabkan kulit mengelupas. Awas! Jangan sampai terpercik pada Mata.

4. Flammable (Mudah terbakar)

Senyawa ini memiliki titik nyala rendah dan bahan yang bereaksi dengan air atau membasahi udara (berkabut) untuk menghasilkan gas yang mudah terbakar (seperti misalnya hidrogen) dari hidrida metal. Sumber nyala dapat dari api bunsen, permukaan metal panas, loncatan bunga api listrik, dan lain-lain.

5. Explosive (mudah meledak)

Produk ini dapat meledak dengan adanya panas, percikan bunga api, guncangan atau gesekan. Beberapa senyawa membentuk garam yang eksplosif pada kontak (singgungan dengan logam/metal)

6. Oxidator (Pengoksidasi)

Senyawa ini dapat menyebabkan kebakaran. Senyawa ini menghasilkan panas pada kontak dengan bahan organik dan agen pereduksi (reduktor)

 

Miskonsepsi Kimia

Kesalahan-kesalahan dalam pemahaman konsep (miskonsepsi) kimia akan memberikan penyesatan lebih jauh jika tidak dilakukan pembenahan. Anehnya miskonsepsi itu sering sekali tidak disadari oleh pengajar kimia.

Bahasan mengenai miskonsepsi tentang pelajaran kimia sudah sangat banyak diteliti oleh para guru, mahasiswa, peneliti2 di Indonesia. Namun dari apa yg mereka hasilkan itu sangat sedikit yg dipublikasikan di internet. Entah alasannya apa, mungkin takut dijiplak. Padahal jika hasiln – hasil ya dipublikasikan tentu akan sangat berguna bagi praktisi pengajar untuk mata pelajaran yg menjadi fokus penelitiannya.

Tapi kalo kita melakukan penjelajahan dengan search engine dengan menggunakan bahasa inggris maka kita bisa jumpai banyak hal terkait miskonsepsi dalam pelajaran kimia ini.

Berikut ini ada beberapa hal tentang miskonsepsi kimia.

Misconception

“Proper” concept (to date, of course!)

Atoms

Atoms can be seen with a microscope. Atoms cannot be seen with a microscope. The extent of an atom’s small size is often not well understood. For example, there are about one million atoms across the width of human hair, but many students guess a number in the hundreds or thousands.
Atoms are alive (because they move) Atoms vibrate because they all possess some thermal energy. They do not possess the characteristics of living things (i.e. needing energy to survive, producing wastes, reproduction, adaptability, etc.). The nuclei of cells and atoms are not synonymous.
Atoms are like cells with a membrane and nucleus
Atoms can reproduce after the nuclei divide
Atoms have electrons circling them like planets around a star Electrons do not follow a simple circular pattern around the nucleus.
An electron shell is like an eggshell or clamshell, thin and hard Shells are not physical shells like eggshells. They are not thin or hard. They are regions around the nucleus where electrons can be found.
The electron shell is there to protect the nucleus, like an eggshell and a yolk
The electron cloud is like a rain cloud, with electrons suspended in it like droplets of water.The cloud contains the electrons but is made of something else Electrons are not suspended motionless in the “electron cloud”. Instead, they are constantly moving throughout the “cloud”, which is not made of any other kind of matter.
The electron shell is a matrix of some kind of stuff with electrons embedded in it
Atoms “own” their electrons There are not different kinds of electrons for different atoms. Atoms do not “possess” their specific electrons. Electrons are the same and can be transferred from one atom to another.

Molecules

Molecules are basic, simple, indivisible entities Molecules are made of smaller entities (atoms) which reorganized into different molecules. Therefore molecules are divisible.
Molecules of solids are hard, molecules of gases are soft Molecule shape, size and mass do not change between solid and gas phases. Just because the phase as a whole appears different, e.g. often the gas is less visible than when in the solid form, doesn’t mean that the molecules themselves have changed, only the forces between them. Changes of state are physical changes.
Molecules of solids are biggest, molecules of gases are smallest
Molecules of solids are cubes, molecules of gases are round
Vapour molecules weigh less than solid molecules (e.g. water vapour vs. ice)
Molecules expand when heated Molecules themselves do not expand. The substance heated may appear to expand because heat causes molecules to move faster (and further apart).

Chemical Bonds

Molecules are glued together Forces of attraction hold molecules together, not glue.
Bonds store energy,Breaking chemical bonds releases energy,Bond making requires energy Not all bonds release energy when broken or require energy to form. Exothermic reactions can form new molecules in which the products possess less energy than the reactants; hence, release energy when the bonds form and require energy to be broken.
Ionic pairs, such as Na+ and Cl, are molecules Ions are not considered molecules, which contain covalent bonds. A better word to use for ionic pairs in ionic compounds may be formula unit.
The chemical bond is a physical thing made of matter Chemical bonds are not made of a separate form of matter, but the electrons that are shared and forces of attraction.

Chemical Bonds –Ionic

Ionic compounds form neutral molecules, such as Na+Cl molecules, in water In water, ionic compounds dissociate into their ions, which are not neutral molecules because they possess a charge and the solution can act as an electrolyte.
Bonds within “ionic molecules” are stronger than inter-molecular forces Ionic compounds are not composed of “molecules”, but of ions which are attracted to one another. For example, an Na+ ion that is surrounded by Cl ions is attracted to all of the Cl ions, even though they are not all considered part of the “formula unit”. It is these bonds that are broken when the ionic compound is dissolved in water, resulting in Na+ and Cl ions.
Na+Cl bonds are not broken in dissolving; only inter-molecular bonds are broken

Chemical Bonds –Covalent

Electrons know which atom they came from There are not different kinds of electrons for different atoms. Atoms do not “possess” their specific electrons. Electrons are the same and can be transferred from one atom to another.
Atoms know who owes them an electron
Electron pairs are equally shared in all covalent bonds Electrons pairs are not shared equally in all covalent bonds. In some, one atom attracts the electron pair more than the other atom (i.e. a difference in electronegativity), and causes the electron pair to be closer to it than to the other atom.
The strengths of covalent bonds and intermolecular forces are similar The strength of a covalent bond, an intramolecular force (within the molecule, i.e. between atoms), is much greater than that of intermolecular forces (between molecules). Hence, molecules can be pulled apart more easily than breaking apart the molecules themselves.

Chemical Reactions

Freezing and boiling are examples of chemical reactions Freezing and boiling are examples of changes of state, which are physical reactions, not chemical. Other changes of state include melting, condensation, and sublimation. One characteristic that changes of state do share with chemical changes: energy is either added or removed from the system, unlike other physical changes.
Physical changes are reversible while chemical changes are not A very common misconception. Chemical changes are also reversible. Consider equilibrium reactions in which forward and backward reactions are both occurring at the same time, as well as Le Chatalier’s Principle. Some physical changes are also hard to reverse, for example, crushing a rock.
The original substance vanishes “completely and forever” in a chemical reaction The original substance can be produced if the reaction can be reversed under the necessary conditions.
Mass is conserved, but not the number or species of atoms Atoms are not created or destroyed in standard chemical reactions. Therefore, the number and species of atoms do not change, and hence mass is also conserved.
Reactions that proceed more rapidly also proceed further (more completely.) This shows a discrepancy between the concepts of speed and completeness. A reaction can reach equilibrium before it has been “completed”, regardless of how fast the reaction proceeds.
Chemical reactions will continue until all the reactants are exhausted Reactions can reach equilibrium before the reactants are exhausted. Equilibrium constants and Le Chatalier’s Principle.
Chemical equilibrium is a static condition Students may believe that no reactions are occurring at equilibrium because the net reaction is zero. However, this means that reactions are still occurring—both forward and backward reactions are occurring at the same rate, and no net change is observed. Chemical equilibrium is dynamic.
A candle burning is endothermic, since heat is needed to initiate the reaction Heat is needed at the beginning to initiate, or activate, the reaction. Once activated, the reaction proceeds without further energy input, and releases energy in the form of light. Therefore, it is an exothermic reaction. Another example is heating a piece of magnesium metal in a Bunsen burner, which causes it to combine with the oxygen in the air, releasing a bright light and forming magnesium oxide.
Energy is used up in chemical reactions.
Energy is created in chemical reactions.
Energy is not “used up” or “created” in chemical reactions. Instead, they are released or stored in the form of chemical bonds between atoms.
Miscellaneous
Oil doesn’t mix with water because oil and water molecules repel each other Oil molecules are actually attracted to water molecules more than to their own molecules. This can be shown when a drop of oil, which is originally spherical in shape which minimizes the number of molecules which are not surrounded by its own molecules, is dropped onto the surface of water. When it hits the water, the oil droplet spreads out instead of staying spherical, showing that the attraction between oil and water is greater than between oil and oil. Oil and water remain in separate phases, however, because the water-water attractive forces are still much greater than oil-water attraction. It would require an input of energy for the oil molecules to come between water molecules.
Adding salt to water decreases the amount of time cooking Adding salt to water does increase the boiling point. However, it takes longer for the water to reach this higher temperature (with a constant supply of heat from the stove), and the once the water has reached the higher temperature, the change is so small that it is not significant.
Strength (of acids and bases) and concentration mean the same thing Concentration is the number of moles of solute that are dissolved in one liter of solvent. Strength is the percentage of those molecules that dissociate into ions.
An interesting fact: some weak acids (e.g. acetic) actually increase in strength as their concentration decreases.