MATERI Dan PERUBAHANNYA

Kegiatan Belajar 1

A. Tujuan Pembelajaran 

Setelah mempelajari kegiatan belajar 1, diharapkan anda dapat:

• Mengelompokkan sifat materi ke dalam sifat fisis dan sifat kimia.
• Membandingkan hasil pengamatan perubahan fisika dan perubahan kimia. 
• Mengklasifikasi perubahan fisika dan perubahan kimia dalam kehidupan sehari-hari dan mengkomunikasikannya. 
• Menjelaskan ciri-ciri terjadinya reaksi kimia. 

B. Uraian Materi 

Materi adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruangan (mempunyai volume). Segala benda yang ada di alam semesta termasuk kita sendiri, merupakan materi. Perhatikan bahwa massa yang digunakan dalam mendefinisikan materi tidak sama dengan berat. Massa di mana saja tempatnya adalah sama. Sedangkan berat tergantung gravitasi. Seorang astronot yang memiliki berat 60 kg ketika di bumi, akan memiliki berat 10 kg ketika berada di bulan. Sedangkan di ruang angkasa tidak mempunyai berat sehingga dapat melayang-layang. Massa astronot tersebut sama dan tidak berubah baik di bumi maupun di luar angkasa. 

Dalam kehidupan sehari-hari kita selalu berhubungan dengan benda-benda. Kalau kita cermati benda-benda tersebut banyak mengalami perubahan. Air jika direbus akan berubah menjadi uap, air jika didinginkan akan berubah menjadi es. Kertas jika dibakar akan menjadi abu. Besi jika dibiarkan diudara akan berkarat. Apakah semua logam jika dibiarkan di udara akan berkarat? Kita dapat mengenal suatu materi dan membedakannya dengan materi-materi yang lain berdasarkan sifat-sifatnya. Pada bagian ini akan dibahas sifat fisis dan sifat kimia pada materi. 

Sebelum membahas sifat fisis dan sifat kimia suatu benda, lakukan kegiatan berikut.

1. Ambil sebuah lilin
2. Catat semua informasi tentang lilin tersebut. 
3. Nyalakan lilin tersebut. 
4. Amati informasi baru pada saat lilin dinyalakan. 
5. Apakah ada perubahan sebelum dan setelah dinyalakan? 
6. Catatlah semua perubahan yang terjadi,
7. Apakah lilin yang meleleh di bawah api dapat diubah lagi menjadi lilin padat? 
8. Apakah lilin yang sudah terbakar dapat diubah lagi menjadi lilin padat? 



Gambar 1. Lilin
Sumber: quipper.com

Sifat Fisis

Anda dapat membengkokkan kawat tembaga, namun anda tidak dapat melakukannya pada sebatang lilin. Lilin tidak dapat bengkok - tapi patah. Kerapuhan/kegetasan tersebut merupakan salah satu ciri yang menggambarkan lilin. Selain itu, warna dan bentuknya juga merupakan penggambaran lilin. Ciri suatu materi yang dapat anda amati tanpa merubah zat-zat yang menyusun materi tersebut disebut sifat fisis.

Contoh-contoh sifat fisis adalah warna, bentuk, ukuran, kepadatan, titik lebur dan titik didih. Anda dapat menggambarkan suatu zat menggunakan sifat-sifat fisis. Apakah anda telah menuliskan sifat fisis lilin secara lengkap? 

Beberapa sifat fisis menggambarkan penampakan suatu benda. Sebuah paku besi dapat digambarkan sebagai silinder berujung lancip yang terbuat dari bahan padat berwarna kelabu pudar. Dengan menggambarkan bentuk, warna dan keadaan paku tersebut, anda telah mengetahui beberapa sifat fisisnya. Beberapa sifat fisis dapat diukur. Sebagai contoh, anda dapat menggunakan sebuah penggaris untuk mengukur salah satu sifat paku itu, yaitu panjangnya. Sifat fisis paku apa yang diukur dengan timbangan? 

Jika anda mempunyai minuman ringan dalam sebuah gelas, anda dapat mengukur volume dan suhunya, serta menggambarkan baunya. Masing-masing ciri tersebut merupakan sifat fisis minuman ringan.  Beberapa sifat fisis menggambarkan sifat suatu materi atau zat. Mungkin anda tahu, semua benda yang terbuat dari besi dapat ditarik oleh daya magnet. Daya tarik besi terhadap magnet ini merupakan sifat zat besi. Setiap zat mempunyai sifat fisis yang membedakannya dari zat lain. 

Gambar 2. Campuran Kerikil dan Pasir

Gambar 2 menunjukkan campuran kerikil dan pasir. Anda dapat mengidentifikasi kerikil dan butiran pasir melalui warna, bentuk dan ukurannya. Dengan menggeser-geser/mengocok campuran tersebut, anda dapat memisahkan kerikil dari butiran pasir karena keduanya berbeda ukuran.

Sekarang perhatikan campuran serbuk besi dan pasir yang ditunjukkan pada Gambar 3. Mustahil memisahkan campuran ini dengan pengayakan karena serbuk besi dan pasir mempunyai ukuran yang sama. Cara yang lebih efisien adalah dengan mendekatkan magnet pada campuran itu.

Gambar 3. Campuran Serbuk Besi dan Pasir

Ketika magnet dilewatkan di atas campuran tersebut, serbuk besi akan ditarik oleh magnet sedangkan pasir tidak. Dalam hal ini, perbedaan sifat fisis, seperti ketertarikan pada magnet, dapat digunakan untuk memisahkan zat dari campuran. 

Sifat Kimia 

Pernahkah anda memperhatikan peringatan yang dipasang di stasiun pengisian bahan bakar umum (SPBU)? Setiap SPBU selalu memberi peringatan ”dilarang merokok”. Peringatan itu menyatakan bahwa bahan bakar tersebut mudah terbakar. Kecenderungan suatu zat untuk terbakar merupakan contoh sifat kimia. Sifat kimia adalah ciri-ciri suatu zat yang menyatakan apakah zat itu dapat mengalami perubahan kimia tertentu. Banyak zat lain yang mudah terbakar, seperti LPG, bensin, spiritus, minyak tanah. Dengan mengetahui bahan mana yang mengandung zat-zat yang memiliki sifat kimia ini, anda akan dapat menggunakannya secara aman.

Jika anda melihat-lihat dalam toko obat, anda mungkin melihat banyak obat-obatan yang disimpan dalam botol-botol gelap. Obat-obatan tersebut mengandung senyawa dengan sifat kimia yang serupa. Perubahan kimia akan terjadi pada senyawa tersebut jika terkena cahaya. 

Ketika logam dibiarkan di udara, beberapa jenis logam akan mengalami korosi. Perkaratan besi merupakan salah satu contoh korosi. Karat besi adalah senyawa oksida besi, yaitu besi yang telah mengikat oksigen. Karat besi bersifat rapuh dan berpori, sehingga logam besi yang berada di bawahnya akan terus mengalami korosi lebih lanjut. 

Gambar 4. Korosi pada Besi
Sumber: quipper.com

Aluminium juga bereaksi dengan oksigen yang ada di udara membentuk aluminium oksida. Tidak seperti karat besi, aluminium oksida akan membentuk lapisan tipis yang melindungi aluminium di bawahnya sehingga proses korosi terhenti.

Tembaga adalah contoh logam lain yang dapat mengalami korosi jika dibiarkan di udara. Ketika tembaga terkorosi, akan membentuk lapisan yang berwarna hijau. Lapisan hijau tersebut merupakan senyawa tembaga karbonat. 

Emas tidak bereaksi dengan oksigen yang ada di udara. Mudah tidaknya suatu logam bereaksi dengan oksigen merupakan sifat kimia logam. 

Perubahan Fisika

Jika anda mematahkan sebatang lilin, ukuran dan bentuk aslinya berubah. Anda telah menyebabkan perubahan sebagian sifat fisisnya. Akan tetapi anda tidak merubah identitas zat yang membentuk lilin tersebut. 

Perubahan-perubahan yang telah anda pelajari di atas merupakan contoh perubahan fisika. Jika suatu zat membeku, mendidih, menguap, tersublimasi, atau terkondensasi, maka zat tersebut mengalami perubahan fisika. Pada perubahan ini terjadi perubahan energi, namun jenis zat atau identitas suatu unsur dan senyawa tidak mengalami perubahan.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 5, besi akan berubah keadaannya jika menyerap atau melepaskan cukup energi. Pada masing-masing keadaan, besi tetap mempunyai sifat fisis yang mengidentifikasikannya sebagai zat besi. 

Gambar 5. Besi meleleh ketika dipanaskan

Kayu gelondongan digergaji, dipotong-potong kemudian digunakan untuk membuat perabot rumah tangga seperti kursi, meja, pintu dan lain-lain. Perubahan kayu gelondongan menjadi kursi hanya mengubah bentuk kayu saja. Sifat kayu pada kayu gelondongan dan sifat kayu pada kursi adalah sama. Proses tersebut merupakan contoh perubahan fisika. 

Perubahan ukuran, bentuk, atau keadaan zat disebut perubahan fisika. Terkadang perubahan warna menunjukkan perubahan fisika. Perubahan fisika tidak mengubah identitas zat dalam suatu materi.

Seperti halnya sifat fisis, perubahan fisika juga dapat digunakan untuk memisahkan suatu campuran. Misalnya, jika anda membiarkan air garam dalam gelas selama seminggu, anda akan menemukan bahwa air telah menguap, sehingga yang tertinggal hanya kristal garam. 

Perubahan Kimia

Dari pengamatan tentang apa yang terjadi di sekitarmu, anda mengetahui bahwa perubahan yang mengubah identitas suatu zat memang terjadi. Kembang api meledak, lilin terbakar, telur membusuk, rangka mobil dan sepeda berkarat. Apa persamaan yang dimiliki perubahan-perubahan tersebut? 

Roti bakar, sup, dan sate yang hangus, semua berbau hangus. Bau tersebut berbeda dengan bau roti, sup ataupun stik. Bau tersebut merupakan petunjuk bahwa telah dihasilkan suatu zat baru. Perubahan suatu zat dalam suatu materi menjadi zat yang berbeda disebut perubahan kimia. Banyak tanda yang menunjukkan terjadinya perubahan kimia. Misalkan, tablet evervesen yang berbusa dalam segelas air, segelas susu yang dibiarkan beberapa hari akan menimbulkan bau tidak sedap dan bau udara di pembuangan sampah menunjukkan bahwa telah terbentuk zat baru. Dalam beberapa perubahan kimia, petunjuk dapat berupa produksi energi yang cepat, seperti cahaya dan bunyi petasan yang meletus. 

Jika besi bersentuhan dengan oksigen dan air di udara, besi dan oksigen perlahan-lahan akan membentuk zat baru, yaitu karat. Ketika gas hidrogen terbakar dalam mesin roket, unsur-unsur hidrogen dan oksigen bercampur membentuk air. Pembakaran dan pengkaratan merupakan perubahan kimia karena dihasilkan zat baru. 

Pelapukan,Apakah perubahan kimia atau perubahan fisika?

Pengaruh-pengaruh kekuatan alam pada permukaan bumi memberikan banyak kesempatan untuk mengamati perubahan-perubahan yang dramatis. Dinding ngarai yang curam, bukit pasir yang bergeser, dan pembentukan batu kapur yang aneh mudah diamati di berbagai tempat. Apakah anda akan menggolongkan perubahan-perubahan yang menyebabkan pembentukan-pembentukan ini sebagai perubahan fisika atau perubahan kimia? Para ahli geologi, menggunakan kriteria yang anda pelajari pada bagian ini, akan menggolongkan sebagian perubahan karena cuaca tersebut sebagai perubahan fisika, dan sebagian sebagai perubahan kimia. 

Karang yang besar dapat pecah jika air merembes ke dalam celah-celah kecil, lalu membeku dan memuai. Akan tetapi, pecahan karang  tersebut masih mempunyai sifat-sifat yang sama dengan sampel awal. Perubahan ini merupakan perubahan fisika. 

Batu kapur yang ditunjukkan pada Gambar 6, mungkin terkena hujan dan sungai yang mengalir, dan merupakan perubahan fisika yang lain. Namun terkadang air tersebut bersifat asam. Jika hal ini terjadi, perubahan tersebut mungkin menghasilkan produk baru. 

Gambar 6. Kalsium karbonat ditemukan pada pembentukan gua dan tebing

Kalsium karbonat padat, senyawa yang terdapat pada batu kapur, tidak mudah larut dalam air. Tetapi jika kalsium karbonat bereaksi dengan asam, ia akan berubah menjadi zat baru, kalsium hidrogen karbonat, yang larut dalam air. Perubahan ini digolongkan sebagai perubahan kimia karena adanya perubahan kalsium karbonat. Mineral felspar juga rentan terhadap pengaruh asam.



Ciri-ciri Reaksi Kimia 

Terjadinya suatu reaksi kimia dapat diketahui dari perubahan yang diakibatkan oleh reaksi tersebut. Beberapa perubahan tersebut adalah terbentuknya endapan, terjadinya perubahan warna, terbentuknya gas, dan adanya perubahan suhu. 

1. Reaksi kimia menghasilkan endapan 

Di sekitar kita banyak dijumpai reaksi kimia yang dapat menghasilkan endapan. Coba amati dasar panci yang digunakan untuk merebus air, apakah ada zat yang menempel di dasar panci tersebut? Zat tersebut adalah senyawa karbonat yang terbentuk ketika air yang mengandung kapur dipanaskan. 

Pada kegiatan lab mini, ketika air kapur ditiup, maka akan terjadi reaksi antara air kapur dengan karbondioksida hasil pernapasan. Terjadinya reaksi dapat diamati terbentuknya kalsium karbonat (CaCO3) berwarna putih yang mengendap di dasar gelas jika dibiarkan beberapa saat. Reaksi tersebut merupakan salah satu contoh reaksi kimia yang menghasilkan endapan. 

Pengendapan dengan reaksi kimia telah lama dimanfaatkan untuk proses penjernihan air. Air sumur yang keruh akibat bercampur lumpur dapat dijernihkan dengan penambahan tawas. Tawas tersebut akan mengikat partikel-partikel lumpur sehingga menggumpal dan akhirnya mengendap.

Reaksi antara air kapur dengan gas CO2

a. Ambil setengah gelas air kapur
b. Dengan bantuan selang, tiup air kapur dalam gelas tersebut hingga terjadi perubahan warna
c. Diamkan beberapa saat dan amati perubahan yang terjadi.

Analisis 
1. Apa bukti telah terjadi reaksi antara air kapur dengan gas karbondioksida?
2. Apa hasil reaksi antara air kapur dengan gas karbondioksida?
3. Sebutkan pereaksi dan hasil reaksi.

2. Reaksi kimia menghasilkan perubahan warna

Pernahkan anda memperhatikan perubahan yang terjadi pada saat buah apel dipotong dan dibiarkan beberapa saat? Buah apel yang segar tersebut lama kelamaan akan berubah menjadi berwarna coklat. Perubahan warna ini menunjukkan bahwa zat kimia pada apel telah bereaksi dengan oksigen di udara. 

Reaksi antara larutan tepung kanji dengan iodium tintur dapat diketahui dari perubahan warna yang terjadi. Larutan kanji berwarna jernih, iodium berwarna coklat. Jika keduanya dicampurkan akan membentuk warna biru. Jika ditambahkan vitamin C maka iodium akan bereaksi dengan vitamin C membentuk zat kimia lain yang tidak berwarna. Jadi terjadinya reaksi kimia dapat diketahui dari perubahan warna yang terjadi. 

Perhatikan alat-alat rumah tangga yang terbuat dari logam, benda-benda tersebut lama kelamaan akan berubah warna. Alat dari besi akan berkarat sehingga menjadi berwarna hitam, alat dari tembaga akan berubah warna menjadi kehijauan, alat dari perak akan berubah warna menjadi hitam. Perubahan warna tersebut menunjukkan bahwa telah terjadi reaksi kimia pada alat-alat tersebut. Warna baju yang kita pakai lama-kelamaan akan memudar karena bereaksi dengan bahan kimia yang terdapat dalam detergen. 

Reaksi tepung dengan iodium
a. Ambil setengah gelas air.
b. Tambahkan tepung sebanyak seperempat sendok makan, aduklah
c. Tetesi dengan iodium (obat luka), amati perubahan yang terjadi.
d. Tambahkan satu tablet vitamin C dan aduklah, amati perubahan yang terjadi.

Analisis
1. Apa bukti telah terjadi reaksi antara iodium dengan tepung?
2. Apakah vitamin C juga bereaksi dengan zat yang ada di dalam gelas?

3. Reaksi kimia menghasilkan gas

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak kita temui reaksi kimia yang ditandai dengan terbentuknya gas. Ketika karbit dicampur dengan air, akan menghasilkan gas karbit. Gas ini umumnya digunakan untuk keperluan penyambungan logam dengan pengelasan. Selain itu gas karbit juga dapat digunakan untuk mempercepat pemasakan buah (Gambar 7).

Gambar 7. Karbit jika dicampur dengan air akan menghasilkan gas
karbit yang dapat digunakan untuk mengelas dan mempercepat
pemasakan buah

Ketika membuat kue, ke dalam adonan tersebut ditambahkan soda kue. Pada saat adonan dipanaskan, soda kue akan terurai menghasilkan gas karbon dioksida. Gas inilah yang menyebabkan kue dapat mengembang. Apa yang terjadi jika dalam adonan kue tidak ditambahkan soda kue? 

4. Reaksi kimia menghasilkan perubahan suhu

Apakah anda pernah melihat petasan meledak? Ledakan tersebut merupakan hasil dari reaksi kimia. Semua reaksi selalu melibatkan energi, beberapa reaksi menyerap energi dan ada yang melepaskan energi. Energi yang menyertai reaksi kimia berupa panas, cahaya, suara, atau energi listrik. 

Suatu reaksi kimia yang menghasilkan energi dinamakan reaksi eksoterm. Jika energi tersebut berupa panas, anda dapat mengetahuinya dengan mengukur kenaikan suhunya. Reaksi pembakaran merupakan contoh reaksi eksoterm. 

Pada saat anda mereaksikan karbit dengan air, anda dapat merasakan kenaikan suhu pada dinding gelas tempat reaksi dilakukan. Besar kenaikan suhu dapat diukur dengan termometer. 

Suatu reaksi kimia yang memerlukan energi dinamakan reaksi endoterm. Reaksi pada proses fotosintesis merupakan contoh reaksi endoterm, dimana pada reaksi tersebut membutuhkan energi dari sinar matahari.

RANGKUMAN

• Materi adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruangan (mempunyai volume). 
• Sifat fisis adalah ciri suatu materi yang dapat diamati tanpa merubah zat-zat yang menyusun materi tersebut. Contoh-contoh sifat fisis adalah warna, bentuk, ukuran, kepadatan, titik lebur dan titik didih. 
• Sifat kimia adalah ciri-ciri suatu zat yang menyatakan apakah zat itu dapat mengalami perubahan kimia tertentu. Contoh sifat kimia adalah mudah tidaknya suatu logam berkarat. 
• Perubahan fisika adalah perubahan materi yang tidak menimbulkan terjadinya zat baru. 
• Perubahan kimia adalah perubahan materi yang menimbulkan terjadinya zat baru. Perubahan kimia lazim disebut sebagai reaksi kimia. 
• Terjadinya suatu reaksi kimia dapat diketahui dari perubahan yang diakibatkan oleh reaksi tersebut, seperti terbentuknya endapan, terjadinya perubahan warna, terbentuknya gas, dan adanya perubahan suhu.