Kelas Kimia

  Diabetes adalah penyakit di mana tubuh seseorang tidak membuat cukup insulin, zat yang meningkatkan penyerapan gula dari darah. Akibatnya, penderita diabetes memiliki kadar gula darah yang tinggi, yang dapat (dari waktu ke waktu) menyebabkan sejumlah komplikasi, termasuk gagal ginjal, serangan jantung, stroke, kebutaan, dan kerusakan saraf. Salah satu pengobatan untuk diabetes adalah injeksi insulin, yang dapat membantu mengelola kadar gula darah dan mengurangi risiko komplikasi ini. Insulin adalah protein manusia dan tidak mudah disintesis di laboratorium. Jadi di mana penderita diabetes mendapatkan insulin yang menyelamatkan jiwa? Selama bertahun-tahun, sumber utama adalah hewan, terutama babi dan sapi. Meskipun insulin hewan bekerja untuk menurunkan kadar gula darah, beberapa pasien tidak bisa menerimanya.  Saat ini, penderita diabetes menyuntikkan insulin manusia. Dari mana asalnya? Sumbernya adalah salah satu kisah sukses bioteknologi. Para ilmuwan mampu mengambil gen untuk insu

  Pernahkah Anda memperhatikan bahwa rambut Anda menjadi lebih panjang saat basah? Mengapa ini terjadi? Rambut tersusun atas protein yang disebut keratin. Struktur sekunder dari keratin adalah α-helix, artinya protein tersebut memiliki struktur heliks yang berputar putar. Seperti yang kita pelajari sebelumnya, struktur ini dipertahankan oleh ikatan hidrogen. Masing-masing serat rambut tersusun atas beberapa helai keratin yang saling melilit. Ketika rambut kering, protein keratin melilit dengan kuat, menghasilkan panjang rambut normal yang kering. Namun, ketika rambut menjadi basah, molekul air mengganggu ikatan hidrogen yang mempertahankan struktur heliks. Hasilnya adalah relaksasi struktur heliks dan pemanjangan serat rambut. Rambut yang benar-benar basah 10 hingga 12% lebih panjang dari rambut kering. Sumber :Nivaldo J. Tro, Introductory Chemistry

  Pada tahun 1965, Stephanie Kwolek, yang bekerja untuk DuPont mengembangkan serat polimer baru, melihat produk keruh yang aneh dari reaksi polimerisasi. Beberapa peneliti mungkin telah menolak produk tersebut, tetapi Kwolek bersikeras untuk memeriksa propertinya dengan lebih hati-hati. Hasilnya mencengangkan: Ketika polimer dipintal menjadi serat, itu lebih kuat dari serat lain yang dikenal sebelumnya. Kwolek telah menemukan Kevlar, bahan yang beratnya lima kilogram lebih kuat dari baja. Kevlar adalah polimer kondensasi yang mengandung cincin aromatik dan ikatan amida:  Ikatan amida adalah ikatan antara karbonil (C=O) dan nitrogen. Rantai polimer di dalam Kevlar mengkristal dalam pengaturan paralel (seperti mie spageti kering dalam sebuah kotak), dengan ikatan silang yang kuat antara rantai tetangga karena ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terbentuk antara gugus –NH pada satu rantai dan gugus C=O pada rantai tetangga: Struktur ini bertanggung jawab atas kekuatan Kevlar dan sifat-sifat

  Runtuhnya vitalisme membuka kehidupan itu sendiri (termasuk asal usulnya) ke penyelidikan kimia. Jika senyawa organik dapat dibuat di laboratorium, dan jika makhluk hidup terdiri dari senyawa organik, apakah mungkin untuk membuat kehidupan di laboratorium? Apakah mungkin untuk mensimulasikan bagaimana kehidupan dimulai di Bumi? Pada tahun 1953, seorang ilmuwan muda bernama Stanley Miller, bekerja dengan Harold C. Urey di University of Chicago, melakukan percobaan dalam upaya untuk menjawab pertanyaan ini. Miller menciptakan kembali lingkungan Bumi purba dalam sebuah labu berisi air dan gas-gas tertentu termasuk metana, amonia, dan hidrogen — semuanya diyakini, pada saat itu, merupakan komponen-komponen atmosfer awal. Dia melewati arus listrik melalui sistem untuk mensimulasikan petir. Setelah beberapa hari, Miller menganalisis isi labu. Apa yang dia temukan menjadi berita utama. Labu itu tidak hanya mengandung senyawa organik, tetapi juga mengandung senyawa organik yang penting bagi

  Kafan Turin (yang disimpan di Katedral Turin di Italia) adalah kain linen tua yang menyandang gambar seorang pria yang tampaknya telah disalibkan. Gambar menjadi lebih jelas jika kain kafan dipotret dan dilihat secara terbalik. Banyak yang percaya bahwa kain kafan itu adalah kain penguburan asli Yesus Kristus, yang secara ajaib tercetak dengan gambar-Nya. Pada tahun 1988, Gereja Katolik Roma memilih tiga laboratorium independen untuk melakukan penanggalan radiokarbon di kain kafan. Laboratorium mengambil sampel dari kain kafan dan mengukur kandungan karbon-14. Mereka semua mendapat hasil yang serupa— kain kafan itu terbuat dari linen yang berasal sekitar tahun 1313 M. Meskipun ada yang membantah hasilnya, dan meskipun tidak ada uji ilmiah yang 100% dapat diandalkan, surat kabar di seluruh dunia dengan cepat mengumumkan bahwa kafan itu tidak mungkin kain penguburan Yesus. Sumber :Nivaldo J. Tro, Introductory Chemistry

  Radon (gas radioaktif ) adalah salah satu produk dari seri peluruhan radioaktif uranium. Di mana pun ada uranium di tanah, ada kemungkinan radon merembes ke udara. Radon dan nuklida turunannya (yang menempel pada partikel debu) dapat dihirup ke dalam paru-paru, di mana mereka membusuk dan meningkatkan risiko kanker paru-paru. Peluruhan radioaktif radon sejauh ini merupakan satu-satunya sumber terbesar paparan radiasi manusia. Rumah yang dibangun di daerah dengan cadangan uranium yang signifikan di tanah menimbulkan risiko terbesar. Rumah-rumah ini dapat mengakumulasi kadar radon yang di atas kadar yang dianggap aman oleh Badan Perlindungan Lingkungan (EPA). Kit uji sederhana tersedia untuk menguji udara dalam ruangan dan menentukan kadar radon. Semakin tinggi kadar radon, semakin besar risikonya. Risiko ini bahkan lebih tinggi bagi perokok yang tinggal di rumah-rumah ini. Kadar radon dalam ruangan yang terlalu tinggi membutuhkan pemasangan sistem ventilasi untuk membersihkan radon da

  Polisi menggunakan alat yang disebut breathalyzer untuk mengukur jumlah etil alkohol dalam aliran darah seseorang yang diduga mengemudi di bawah pengaruh alkohol.  Breathalyzers bekerja karena jumlah etil alkohol dalam napas seseorang sebanding dengan jumlah etil alkohol dalam aliran darahnya. Satu jenis Breathalyzer menggunakan sel bahan bakar untuk mengukur jumlah alkohol dalam napas. Sel bahan bakar terdiri dari dua elektroda platinum (Gambar 16.18). Ketika seorang tersangka mengembuskan nafas ke dalam breathalyzer, setiap etil alkohol dalam napas dioksidasi menjadi asam asetat di anoda. Di katoda, oksigen berkurang. Reaksi keseluruhan hanyalah oksidasi etil alkohol menjadi asam asetat dan air Jumlah arus listrik yang dihasilkan tergantung pada jumlah alkohol dalam napas. Arus yang lebih tinggi mengungkapkan tingkat alkohol dalam darah yang lebih tinggi. Ketika dikalibrasi dengan benar, Breathalyzer dapat secara tepat mengukur tingkat alkohol dalam darah dari seorang pengemudi yan

  Semua makhluk hidup membutuhkan energi, dan sebagian besar energi itu berasal dari matahari. Energi matahari mencapai Bumi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Radiasi ini membuat planet kita pada suhu yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita tahu berkembang. Tetapi panjang gelombang yang membentuk cahaya tampak memiliki peran tambahan dan sangat penting untuk dimainkan dalam pemeliharaan kehidupan. Tumbuhan menangkap cahaya ini dan menggunakannya untuk membuat molekul organik yang kaya energi seperti karbohidrat. Hewan mendapatkan energinya dengan memakan tanaman atau memakan hewan lain yang telah memakan tanaman. Jadi pada akhirnya, hampir semua energi untuk kehidupan berasal dari sinar matahari. Tetapi dalam istilah kimia, bagaimana energi ini ditangkap, ditransfer dari organisme ke organisme, dan digunakan? Reaksi kunci dalam proses ini semua melibatkan oksidasi dan reduksi. Sebagian besar makhluk hidup menggunakan energi kimia melalui proses yang dikenal sebagai respirasi.

  Banyak daerah di Amerika Serikat memperoleh air dari danau atau waduk yang memiliki konsentrasi CaCO 3 dan MgCO 3 yang signifikan. Garam-garam ini larut ke dalam air hujan saat mengalir melalui tanah yang kaya akan CaCO 3 dan MgCO 3 . Air yang mengandung garam ini dikenal sebagai air sadah. Air sadah tidak mebahayakan kesehatan karena kalsium dan magnesium merupakan bagian dari diet sehat, tetapi kehadirannya dalam air bisa mengganggu. Misalnya, karena konstanta kelarutan garam yang relatif rendah, air sadah dapat dengan mudah menjadi jenuh dengan CaCO 3 dan MgCO 3 . Tetesan air, misalnya, menjadi jenuh dengan CaCO 3 dan MgCO 3 saat menguap. Larutan jenuh seperti ini mengendapkan beberapa ion terlarutnya. Endapan ini muncul sebagai endapan bersisik pada keran, bak cuci, atau peralatan masak. Mencuci mobil atau piring dengan air sadah meninggalkan bercak CaCO3 dan MgCO3 ketika tetesan air mulai kering. Sumber :Nivaldo J. Tro, Introductory Chemistry

  Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana bayi dalam kandungan mendapat oksigen? Tidak seperti Anda dan saya, janin tidak bisa bernapas. Namun seperti Anda dan saya, janin membutuhkan oksigen. Dari mana datangnya oksigen itu? Pada orang dewasa, oksigen diserap di paru-paru dan dibawa dalam darah oleh molekul protein yang disebut hemoglobin, yang banyak terdapat dalam sel darah merah. Hemoglobin (Hb) bereaksi dengan oksigen sesuai dengan persamaan kesetimbangan berikut: Konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini tidak besar atau kecil, tetapi menengah. Akibatnya, reaksi bergeser ke arah kanan atau kiri, tergantung pada konsentrasi oksigen. Ketika darah mengalir melalui paru-paru, di mana konsentrasi oksigen tinggi, keseimbangan bergeser ke kanan (hemoglobin memuat oksigen). Ketika darah mengalir melalui otot dan organ yang menggunakan oksigen (di mana konsentrasi oksigen telah terkuras), keseimbangan bergeser ke kiri (hemoglobin melepaskan oksigen). Janin memiliki sistem peredaran darah s

  Sebagian besar jenis zat antibeku yang digunakan dalam mobil adalah larutan etilen glikol. Setiap tahun, ribuan anjing dan kucing mati karena keracunan etilen glikol karena mereka mengonsumsi zat antibeku yang tidak disimpan dengan benar atau zat antibeku yang bocor keluar dari radiator. Antibeku memiliki rasa yang agak manis, yang menarik anjing atau kucing. Anak kecil juga berisiko mengalami keracunan etilen glikol. Tahap pertama keracunan etilen glikol adalah keadaan mabuk. Etilena glikol adalah alkohol, dan ini mempengaruhi otak anjing atau kucing seperti halnya minuman beralkohol. Namun, begitu etilen glikol mulai dimetabolisme, tahap kedua dan yang lebih mematikan dimulai. Etilen glikol dimetabolisme di hati menjadi asam glikolat (HC 2 H 3 O 3 ), yang memasuki aliran darah. Jika jumlah antibeku murni yang dikonsumsi signifikan, asam glikolat membanjiri sistem buffer alami darah, menyebabkan pH darah turun ke tingkat yang sangat rendah. Pada titik ini, kucing atau anjing mungkin

Alkaloid adalah basa organik yang muncul secara alami di banyak tanaman yang sering memiliki fungsi sebagai obat. Morfin, misalnya, adalah obat alkaloid yang kuat yang ditemukan pada opium poppy dan digunakan untuk menghilangkan rasa sakit yang hebat. Morfin adalah contoh narkotika, obat yang menumpulkan indra dan menginduksi tidur. Zat ini menghasilkan kelegaan dan ketidakpedulian terhadap rasa sakit. Morfin juga dapat menghasilkan perasaan euforia dan kepuasan, yang mengarah pada penyalahgunaannya. Morfin sangat adiktif, baik secara psikologis maupun fisik. Seseorang yang menyalahgunakan morfin dalam jangka waktu yang lama menjadi tergantung secara fisik pada obat dan menderita gejala penarikan yang parah setelah penghentian penggunaan. Amfetamin adalah obat kuat lain yang terkait dengan efedrin alkaloid. Sementara morfin memperlambat transmisi sinyal saraf, amfetamin meningkatkannya. Amphetamine adalah contoh stimulan, obat yang meningkatkan kewaspadaan dan kesadaran. Amphetamine ba

  Dokter dan orang lain yang bekerja di bidang kesehatan sering memberikan larutan infus kepada pasien. Tekanan osmotik dari larutan ini dikendalikan untuk efek yang diinginkan pada pasien. Larutan yang memiliki tekanan osmotik kurang dari cairan tubuh disebut hypoosmotic. Larutan ini cenderung memompa air ke dalam sel. Ketika sel manusia ditempatkan dalam larutan hypoosmotic (seperti air murni) air masuk ke dalam sel, terkadang menyebabkannya pecah. Larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih besar daripada cairan tubuh disebut hyperosmotic. Larutan ini cenderung mengeluarkan air dari sel dan jaringan. Ketika sel manusia ditempatkan dalam larutan hyperosmotic, biasanya sel akan menyusut karena kehilangan air. Larutan infus (yang diberikan secara langsung ke dalam pembuluh darah pasien) harus memiliki tekanan osmotik yang sama dengan cairan tubuh. Larutan ini disebut isoosmotik. Ketika seorang pasien diberikan infus di rumah sakit, sebagian besar cairan biasanya merupakan larutan garam

Di luar, katak kayu (Rana sylvatica) terlihat seperti kebanyakan katak lainnya. Panjangnya beberapa inci dan memiliki kulit berwarna coklat kehijauan. Namun, katak kayu bertahan hidup di musim dingin dengan cara yang luar biasa — mereka sebagian membeku. Dalam keadaan beku, katak tidak memiliki detak jantung, sirkulasi darah, pernapasan, dan aktivitas otak. Namun, dalam 1 hingga 2 jam setelah pencairan, fungsi-fungsi vital ini kembali, dan katak melompat untuk mencari makanan. Bagaimana ini mungkin? Kebanyakan hewan berdarah dingin tidak dapat bertahan hidup pada suhu beku karena air di dalam selnya membeku. Ketika air membeku, ia mengembang, merusak sel-sel dimana kerusakan ini tidak dapat dikembalikan/diperbaiki lagi. Ketika katak kayu berhibernasi untuk musim dingin, ia mengeluarkan sejumlah besar glukosa ke dalam darahnya dan masuk ke bagian dalam selnya. Ketika suhu turun di bawah titik beku, cairan tubuh ekstraseluler, seperti yang ada di rongga perut, membeku. Namun, cairan di d

  Sejumlah bahan kimia yang berpotensi berbahaya - seperti DDT, dioxin, dan bifenil poliklorinasi (PCB) - dapat mencapai sumber air kita dari pembuangan industri, emisi atmosfer, pertanian, dan pembuangan rumah tangga. Karena tanaman, ternak, dan ikan semuanya bergantung pada air, mereka juga dapat mengakumulasi bahan kimia ini dari air. Konsumsi makanan atau air oleh manusia yang terkontaminasi bahan kimia ini menyebabkan sejumlah penyakit dan efek kesehatan yang merugikan seperti peningkatan risiko kanker, kerusakan hati, atau kerusakan sistem saraf pusat. Pemerintah di seluruh dunia telah bergabung untuk melarang produksi sejumlah bahan kimia ini (disebut polutan organik persisten atau POPs). Perjanjian antar negara ini menargetkan 12 senyawa yang disebut selusin polutan (Tabel dibawah).  Masalah sulit yang ditimbulkan oleh bahan kimia ini adalah kestabilannya. Begitu mereka masuk ke lingkungan, mereka tinggal di sana untuk waktu yang lama. Masalah kedua adalah kecenderungan mereka

  Pernahkah Anda melihat foto close-up tetesan air kecil (gambar diatas) atau air yang diawasi dengan hati-hati saat jatuh bebas? Dalam kedua kasus, efek gravitasi yang terdistorsi berkurang, dan air membentuk bola yang hampir sempurna.  Pada pesawat ulang-alik, ketiadaan gravitasi sepenuhnya menghasilkan bidang air yang mengambang (Gambar dibawah). Mengapa? Tetesan air berbentuk bulat karena tegangan permukaan yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antar molekul air. Sama seperti gravitasi yang menarik materi di dalam planet atau bintang ke dalam untuk membentuk bola, demikian pula gaya antarmolekul menarik molekul air ke dalam untuk membentuk bola. Bola meminimalkan rasio luas permukaan terhadap volume, sehingga meminimalkan jumlah molekul di permukaan. Percobaan kelereng magnetik menyediakan model fisik setetes air yang baik. Setiap marmer magnetik seperti molekul air, tertarik pada kelereng di sekitarnya. Jika Anda sedikit menggerakkan kelereng ini, sehingga mereka dapat menemukan

  Pemanis buatan, seperti aspartame (Nutrasweet ™), rasanya manis tetapi memiliki sedikit atau tanpa kalori. Mengapa? Karena rasa dan nilai kalori merupakan dua sifat makanan yang tidak berhubungan. Nilai kalori suatu makanan tergantung pada jumlah energi yang dilepaskan ketika makanan dimetabolisme. Sukrosa (gula meja) dimetabolisme dengan oksidasi menjadi karbon dioksida dan air: C 12 H 22 O 11 + 6O 2 🡪 12CO 2 + 11H 2 O   ΔH = -5644 kJ Ketika tubuh Anda memetabolisme satu mol sukrosa, ia memperoleh energi 5644 kJ. Beberapa pemanis buatan, seperti sakarin, tidak dimetabolisme sama sekali — mereka hanya melewati tubuh tidak berubah — dan karenanya tidak memiliki nilai kalori. Pemanis buatan lainnya, seperti aspartam, dimetabolisme tetapi memiliki kandungan kalori yang jauh lebih rendah (untuk jumlah rasa manis tertentu) daripada sukrosa. Rasa makanan, bagaimanapun, tidak tergantung pada metabolismenya. Sensasi rasa berasal dari lidah, di mana sel-sel khusus yang disebut sel-sel ra

  Apa pun yang Anda lakukan saat ini, pompa kecil di setiap triliunan sel yang membentuk tubuh Anda bekerja keras. Pompa ini, yang terletak di membran sel, memindahkan sejumlah ion yang berbeda masuk dan keluar dari sel. Ion-ion tersebut yang paling penting adalah natrium dan kalium yang kebetulan dipompa ke arah yang berlawanan. Ion natrium dipompa keluar dari sel, sedangkan ion kalium dipompa ke dalam sel. Hasilnya adalah gradien kimia untuk setiap ion: Konsentrasi natrium lebih tinggi di luar sel daripada di dalam, sedangkan sebaliknya justru berlaku untuk kalium. Pompa ion dalam membran sel dianalogikan dengan pompa air di gedung bertingkat tinggi yang memompa air melawan gaya gravitasi ke tangki di atap. Struktur lain di dalam membran, yang disebut saluran ion, seperti keran bangunan. Ketika mereka membuka sejenak, semburan ion natrium dan kalium, didorong oleh gradien konsentrasi mereka, mengalir kembali melintasi membran— natrium mengalir masuk dan kalium mengalir keluar. Denyut

  Sinar-X dan sinar gamma kadang-kadang disebut radiasi pengion karena memiliki energi tinggi sehingga dapat mengionisasi atom dan molekul. Ketika radiasi pengion berinteraksi dengan molekul biologis, radiasi ini dapat secara permanen mengubah atau bahkan menghancurkannya. Akibatnya, kami biasanya mencoba membatasi paparan radiasi pengion. Namun, dokter dapat menggunakan radiasi pengion untuk menghancurkan molekul dalam sel yang tidak diinginkan seperti sel kanker. Dalam terapi radiasi (atau radioterapi), dokter mengarahkan sinar X atau sinar gamma pada sel tumor/kanker. Radiasi pengion merusak molekul dalam sel tumor yang membawa informasi genetik (informasi yang diperlukan sel untuk tumbuh dan membelah) sehingga sel itu mati atau berhenti membelah. Radiasi pengion juga merusak molekul di dalam sel yang sehat; namun, sel kanker membelah lebih cepat daripada sel sehat, membuatnya lebih rentan terhadap kerusakan genetik. Meskipun demikian, sel-sel yang sehat sering secara tidak sengaja

  Di laboratorium, kita sering menggunakan pembakar Bunsen sebagai sumber panas. Pembakar ini biasanya menggunakan bahan bakar metana. Persamaan yang seimbang untuk pembakaran metana adalah: CH 4 + 2O 2 🡪 CO 2 + 2H 2 O Sebagian besar pembakar Bunsen memiliki mekanisme untuk menyesuaikan jumlah udara (yang didalamnya terdapat oksigen) yang dicampur dengan metana. Jika Anda menyalakan kompor dengan udara yang benar-benar tertutup, Anda mendapatkan api kuning dan berasap yang tidak terlalu panas. Saat Anda meningkatkan jumlah udara yang masuk ke kompor, maka akan dihasilkan nyala biru, lebih sedikit berasap, dan lebih panas. Ketika Anda mencapai penyesuaian optimal, nyala api memiliki segitiga biru dalam yang tajam, tanpa asap, dan cukup panas untuk melelehkan kaca dengan mudah. Terus meningkatkan jumlah udara akan menyebabkan nyala menjadi lebih dingin lagi dan bahkan dapat memadamkan api bunsen. Sumber :Nivaldo J. Tro, Introductory Chemistry

  Berikut adalah persamaan kimia seimbang untuk pembakaran oktana, komponen bensin, 2C 8 H 18 + 25O 2 🡪 16CO 2 + 18H 2 O Kita juga telah belajar bagaimana persamaan kimia seimbang memberikan hubungan numerik antara reaktan. Persamaan sebelumnya menunjukkan bahwa 25 mol oksigen dibutuhkan untuk bereaksi sempurna dengan 2 mol oktana. Bagaimana jika tidak ada oksigen cukup dalam silinder mesin mobil untuk sepenuhnya bereaksi dengan sejumlah oktan yang mengalir ke dalam silinder tersebut? Untuk banyak reaksi, kekurangan satu reaktan berarti berkurangnya jumlah produk yang dihasilkan. Namun, untuk beberapa reaksi, kekurangan satu reaktan menyebabkan reaksi lain (disebut reaksi samping) terjadi bersamaan dengan reaksi yang diinginkan. Dalam kasus oktana dan komponen utama bensin lainnya, reaksi samping tersebut menghasilkan polutan seperti karbon monoksida (CO) dan ozon. Pada tahun 1990, Kongres AS, dalam upaya menurunkan polusi udara, meloloskan amendemen UU Udara Bersih yang mensyarat