Materi
Belajar Kimia-Materi didefinisikan sebagai sesuatu yang mempunyai masa dan menempati ruang. Materi dapat berwujud padat, cair dan gas. Emas, tembaga, besi, garam, air dan udara adalah contoh – contoh materi. Materi yang berwujud padat biasanya memiliki bentuk dan volume tetap, selama tidak ada pengaruh dari luar.
Materi berupa zat cair dapat berubah – ubah bentuknya , tergantung bentuk tempatnya. Walaupun bentuknya dapat berubah, volume zat cair tetap.
Materi yang berupa gas akan mengisi seluruh ruang yang tersedia. Jadi bentuk dan volume gas tidak tetap.
1. Sifat – sifat materi
Pada umumnya sifat materi dibagi 2 macam, yaitu sifat intensif dan sifat ekstensif. Sifat intesif adalah kualitas yang bersifat khas dari tiap contoh zat, tidak peduli bentuk dan ukuran zat. Sedangkan sifat ekstentif adalah sifat yang tidak khas dari zat dan tergantung pada bentuk dan ukuran zat tersebut.
Selain itu, sifat – sifat materi dapat digolongkan dalam sifat kimia dan sifat fisika. Sifat kimia adalah kualitas yang khas dari suat zat yang menyebabkan zat itu berubah, baik sendirian maupun interaksi dengan zat lain, dan dengan berubah itu membentuk zat yang berlainan. Dengan kata lain, sifat kimia zat menyatakan interaksi antara zat – zat. Sifat kimia adalah sifat intensif, misalnya reaksi suatu zat dengan oksigen, kelarutan dalam asam, dsb.
Sifat fisika adalah karakteristik suatu zat yang membedakannya dari zat – zat yang lain, sehingga dapat digunakan untuk menerangkan penampilan suatu zat. Contoh fisika adalah titik didih, rapatan, warna, kilap, dsb.
2. Perubahan Materi
Perubahan materi dapat dibedakan menjadi :
a. Perubahan kimia, yaitu perubahan yang mengakibatkan terbentuknya zat –zat baru. Zat baru hasil perubahan kimia ini biasanya mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan zat pembentuknya. Perubahan kimia ini biasanya diikuti dengan perubahan energy yang besar.
Contoh :
- Besi berkarat : sepotong besi yang dibiarkan dalam keadaan lembab dank arena reaksi udara, beberapa waktu kemudian akan timbul karat yang merupakan materi baru hasil reaksi.
- Pembakaran : sehelai kertas yang dibakar akan menghasilkan abu
b. Perubahan fisika, yaitu perubahan yang tidak mengakibatkan terbentuknya zat baru, dan hanya mengakibatkan perubahan wujud. Pada perubahan fisika, sifat kimia zat tidak berubah dan biasanya hanya disertai dengan perubahan energy yang kecil.
Contoh :
-penguapan : air yang dipanaskan akan berubah menjadi uap air
-pembekuan : air yang didinginkan sampai 0ºCmakan membeku menjadi es.
Jadi perubahan materi secara fisika termasuk perubahan tingkat wujud materi, seperti menguap, membeku, melarut, manghablur, dsb.
3. Klasifikasi Materi
Materi yang ada di sekitar kita berada dalam banyak bentuk yang berbeda – beda sehingga untuk memudahkan kita dalam mempelajarinya perlu dilakukan pengklasifikasian.
Materi dapat digolongkan sebagai zat murni dan campuran.
a. Zat murni dapat dibedakan lagi menjadi unsur dan senyawa.
Unsur adalah zat – zat yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan kimia sederhana menjadi dua zat atau lebih.
Contoh : emas, perak, tembaga, dll.
Unsur biasanya dibedakan menjadi unsur logam dan non logam. Emas, tembaga, perak adalah unsur logam, sedangkan karbon, belerang adalah unsur non logam.
Senyawa adalah zat dengan susunan atau komposisi tertentu yang dapat diuraikan oleh proses kimia sederhana menjadi dua zat atau lebih yang berlainan.
Garam dapur, Natrium Klorida (NaCl), merupakan contoh senyawa. Zat ini dapat diuraikan menjadi Natrium dan Klor. Sifat zat yang diperoleh dengan penguraian suatu senyawa ini berbeda dengan sifat senyawanya.
b. Campuran adalah bahan yang mengandung 2 zat berlainan atau lebih, dimana sifat masing – masing zat penyusunnya masih ada. Campuran dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen.
Pada campuran homogen, tiap bagian komposisinya sama, tidak ada bagian yang dapat dibedakan satu sama lain. Contoh campuran homogen adalah larutan gula dalam air.
Pada campuran heterogen, tiap bagian, komposisinya bermacam – macam. Pada campuran ini terdapat bagian – bagian yang nampak berlainan, Komponen – komponen pada campuran ini dapat memisahkan diri secara fisis karena perbedaan sifatnya. Contoh campuran heterogen adalah campuran garam dan merica.
Tabel Periodik Unsur
Mencari keteraturan adalah salah satu aspek terpenting dalam kegiatan ilmu. Boyle sebagai pelopor ilmu kimi modern adalah orang pertama yang memberikan definisi bahwa unsur adalah suatu zat yang tidak dapat dibagi – bagi lagi menjadi dua zat atau lebih dengan cara kimia. Sejak itu orang menyimpulkan bahwa unsur – unsur mempunyai sifat yang jelas dan ada kemiripan diantara sifat unsur –unsur itu. Akhirnya ditemukan bahwa kemiripan ini muncul secara teratur dan secara periodic jika unsur – unsur ini diatur menurut bobot atom. Keteraturan ini, tahun 1896, dikenal sebagai keperiodikan yang dinyatakan dalam suatu daftar sebagai susunan berkala atau sistem periodik.
Perkembangan sistem periodik dimulai pada akhir abad 18 dan permulaan abad 19.
1. Lavoisier (1769)
Setelah Boyle memberikan penjelasan tentang konsep unsur, Lavoisier pada tahun 1769 menerbitkan suatu daftar unsur – unsur.
Lavoisier membagi unsur – unsur dalam logam dan non logam. Pada waktu itu baru dikenal kurang lebih 21 unsur.
Setelah ditemukan unsur – unsur lain lebih banyak tidak mungkin bagi Lavoisier mengelompokkan unsur – unsur itu lebih lanjut.
2. Dalton
Pada permulaan abad ke 19 setelah teori atom Dalton disebar luaskan, orang berusaha mengklasifikasikan unsur secara langsung atau tidak langsung berdasarkan teori ini.
Meskipun teori atom Dalton tidak mengandung hal – hal yang menyangkut pengklasifikasian unsur, tetapi teori ini telah mendorong orang untuk mencari hubungan antara sifat – sifat unsur dengan atom. Pada waktu itu bobot atom merupakan sifat yang dapat dipakai untuk membedakan atom suatu unsur dengan atom unsur yang lain.
3. Johann W. Dobereiner (1817)
Adalah orang yang pertama kali menemukan hubungan antara sifat unsur dan bobot atomnya. Pada tahun 1817 ia mengamati beberapa kelompok 3 unsur yang mempunyai kemiripan sifat yang disebut triade. Salah satu kelompok 3 unsur itu adalah klor, brom dan yod. Debereiner menemukan bahwa bobot brom 80, merupakan rata – rata bobot atom klor 35 dan bobot atom yod 127.
4. J.A.K.Newland
Newland menyusun unsur – unsur yang telah dikenal pada waktu itu menurut bobot atomnya. Ditemukan pengulangan sifat pada setiap unsur kedelapan. Oleh karena itu unsur pertama, unsur ke delapan, unsur ke lima belas dan seterusnya merupakan awal suatu kelompok seperti oktaf dalam nada music. Oleh karena itu keteraturan ini dikenal dengan hukum oktaf.
5. Begeyer De Chancourtois
Ia adalah orang pertama yang menyusun unsur secara periodik. Ia menunjukkan fakta bahwa jika unsur – unsur disusun menurut penurunan bobot atom, diperoleh secara periodik unsur yang sifatnya mirip. Ia mengelompokkan unsur – unsur dengan membuat kurva pada permukaan badan silinder yang disebut dengan telluric screw.
6. Lothar Meyer
Meyer menemukan hubungan yang lebih jelas antara sifat unsur dan bobot atom. Meyer mengukur volume atom setiap unsur dalam keadaan padat. Volume atom setiap unsur adalah bobot atom unsur dibagi dengan kerapatannya.
7. Dimitri Mendeleev
Mendeleev lebih menemukan sifat kimia unsur – unsur. Salah satu kelebihan Medeleev, ia telah memperhitungkan unsur – unsur yang belum ditemukan. Mendeleev kemudian mengemukakan tentang adanya hubungan antara sifat –sifat bobot atom unsur-unsur. Ia kemudian menyusun daftar unsur berdasarkan kenaikan bobot atom dan unsur – unsur dengan sifat – sifat hampir sama ditempatkan dalam satu golongan.
Ia mengamati adanya beberapa sifat yang berkala dan kemudian mengemukakan hukum berkala, yang menyatakan bahwa sifat unsur – unsur merupakan fungsi berkala dari bobot atom. Daftar ini dikenal dengan Daftar Periodik Mendeleev. Pada daftar ini ditemukan dua penyimpangan yaitu, pada unsur tellurium dengan yod, dan kalium dengan argon yang penempatannya tidak sesuai dengan kenaikan bobot atom.
Meseley memperbaiki susunan daftar ini, yaitu urutan unsur – unsur dalam sistem periodik adalah berdasarkan nomor atom.
Sistem periodik yang dipakai sekarang adalah sistem periodik bentuk panjang yang disusun berdasarkan kenaikan nomor atom unsur, serta mengikuti aturan Aufbau dan aturan Hund.
Unsur – unsur dalam sistem periodik dapat dikelompokan dalam perioda dan golongan. Pengelompokan secara horizontal disebut dengan periode yang teridiri dari 7 periode, sedangkan pengelompokan secara vertical disebut golongan yang terdiri dari 2 golongan, yaitu A dan B.
Unsur – unsur golongan A disebut unsur – unsur representative (unsur-unsur utama) yang diterdiri dari 8 golongan yaitu golongan IA-VIIIA. Unsur unsur golongan B disebut unsur – unsur transisi yang terdiri dari 8 golongan yaitu golongan IB – VIIIB.
Energi
Energi adalah kemampuan suatu benda atau sistem untuk melakukan kerja. Di dalam IPA yang dimaksud dengan energy adalah usaha gerak melawan hambatan. Seorang yang mengangkat sebuah benda ke atas, berarti melakukan usaha gerak melawan gaya tarik bumi atau gravitasi. Usaha gerak melawan hambatan itulah kerja yang menggunakan energy.
Energi dapat memindahkan materi dari suatu tempat ke tempat lain. Energi dapat mempunyai berbagai bentuk, antara lain : gerak, cahaya, panas, tenaga kimia, tenaga atom, dsb.
Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Perubahan bentuk energi ini disebut transformasi energi. Misalnya energi potensial dapat diubah menjadi energi listrik, dsb.
Walaupun energi dapat diubah menjadi energi yang setara, tetapi energi itu tidak dapat dimusnahkan dan juga tidak dapat dibuat. Hal ini disebut hukum kekekalan energi.
Macam – macam energi
1. Energi mekanik
Energi mekanik dapat dibedakan atas dua pengertian, yaitu energi potensial dan energi kinetic. Jumlah kedua energi tersebut dinamakan energi mekanik.
Setiap benda baik dalam keadaan diam atau bergerak, memiliki energi. Misal energi yang tersimpan dalam air yang dibendung pada sebuah waduk bersifat tidak aktif dan disebut energi potensial (energi tempat). Bila waduk dibuka, air mengalir dengan deras, energi air menjadi aktif, mengalirnya air ini dengan energi kinetic.
Air waduk juga mempunyai energi potensial karena letaknya. Makin tinggi letak air waduk terhadap permukaan air laut, makin besar energi potensialnya.
2. Energi Panas
Energi panas atau disebut juga kalor. Pemberian panas kepada suatu benda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu, bahkan kadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran atau volume benda itu.
Pada waktu merebus air, energi panas diberikan kepada air, sehingga suhunya naik. Jika pemberian energi panas diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan berubah bentuk menjadi uap air.
3. Energi magnetic
Setiap magnet mempunyai 2 macam kutub, yaotu kutub positif dan negative. Jika dua batang magnet saling didekatkan kutub-kutubnya maka akan saling bertolak menolak bila kutubnya sejenis, sedangkan akan tarik menarik jika kutubnya berlainan.
Kedua kutub magnet itu memiliki kemampuan untuk saling melakukan gerakan. Kemampuan itu adalah energi yang tersimpan dalam magnet dan disebut energi magnetic. Makin besar energi magnetic yang dimiliki suatu magnet, maka makin besar pula gaya yang ditimbulkan magnet tersebut.
4. Energi listrik
Benda – benda di ala mini mengandung muatan listrik yang terjadi sebagai akibat gesekan benda – benda tersebut. Saat udara kering pada beberapa benda dapat terjadi penimbunan muatan listrik.
Alexander Volta berhasil membuat sel listrik dengan menggunakan lempengan –lempengan seng dan tembaga yang disusun sejajar dan disisipi kertas sebagai separator. Susunan semacam itu disebut elektroda. Elektroda yang bermuatan positif disebut anoda dan yang bermuatan negative disebut katoda. Elektroda – elektroda itu dimasukan dalam larutan garam yang disebut elektrolit. Aliran listrik timbul karena ada perbedaan potensial dalam sel listrik.
5. Energi Nuklir
Energi nuklir didapatkan apabila suatu atom pecah menjadi atom yang lain, dan pecahnya atom tersebut disertai pembebasan energi.
Inti atom mengandung proton dan neutron yang terikat satu sama lain. Proton bermuatan positif sedangkan neutron tidak bermuatan. Disekeliling inti bergerak electron yang bermuatan negative.
Proton dan neutron terikat kuat oleh timbunan tenaga ikat. Tenaga ikat tersebut sangat kuat sehingga untuk melepaskannya harus digunakan tenaga yang sangat besar.
Enrico Fermi secara kebetulan berasil memecah inti atom dan menghasilkan tenaga yang luar biasa besarnya dalam bentuk radiasi. Tenaga yang kuat tersebut merupakan kumpulan energi yang disebut energi nuklir.
6. Energi Matahari
Energi matahari adalah energi yang paling besar di ala mini. Matahari memancarkan energinya dalam bentuk gelombang – gelombang radiasi. Di antara jumlah energi yang dipancarkan itu bumi hanya menerima sedikit sekali dibandingkan dengan seluruh energi yang dipancarkan.
Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan :
a. Pemakaian satelit buatan
b. Proses fotosintesis
c. Pembangkit listrik tenaga surya
d. Penyulingan air, dll
