MATERI AJAR BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING
BIDANG STUDI ILMU PENGETAHUAN ALAM
MODUL 6
KLASIFIKASI MATERI, SIFAT DAN
KEGUNAANNYA
Kegiatan Belajar 1: Partikel dan Materi
Oleh
Markus Heri Prasetyo, S. T.
NIM : 20323299454
NO UKG : 201502998781
Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam-Pendidikan Profesi Guru
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2021
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih karunia-Nya sehingga Materi Ajar Berbasis Problem Based Learning Modul 6 Pendalaman Materi Ilmu Pengetahuan Alam Kegiatan Belajar 1 Partikel dan Materi ini dapat terselesaikan. Materi Ajar Berbasis Problem Based Learning Modul 6 Pendalaman Materi Ilmu Pengetahuan Alam Kegiatan Belajar 1 Partikel dan Materi ini disusun untuk memenuhi tugas dan tagihan mahasiswa PPG Dalam Jabatan tahun 2021 Universitas Negeri Yogyakarta pada tahap Pendalaman Materi yaitu Penyusunan Materi Ajar Berbasis Masalah untuk mengidentifikasi permasalahan pembelajaran yang dialami Mahasiswa PPG yang disebabkan oleh defisit kompetensi maupun miskonsepsi. Dalam materi ajar ini penyusun menyajikan beberapa refrensi dan solusi untuk mengatasi defisit kompetensi dan miskonsepsi dalam pembelajaran Modul 6 Ilmu Pengetahuan Alam Kegiatan Belajar 1 Partikel dan Materi. Materi ajar ini dikembangkan dengan mengedepankan pendekatan Higher Order Thinking skill (HOTs) dan mengintegrasikan kerangka berpikir Technological, Pedagogical, Content and Knowledge (TPaCK). Saya mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan bahan ajar ini. Terimakasih atas kerja keras dan masukan berharganya dan semoga materi ajar ini bermanfaat untuk mahasiswa PPG, ucapan terimakasih penulia sampaikan kepada:
1. …..selaku Dosen Pembimbing.
2. …..selaku Dosen Pembimbing
3.
Akhir kata semoga materi ajar ini bermanfaat bagi Mahasiswa PPG.
Surakarta, 26 Juli 2021
Penulis
Daftar Isi i
Peta Konsep
Pendahuluan ii
Deskripsi Singkat ii
Relevansi ii
Petunjuk Belajar iii
Inti
Tujuan Pembelajaran
Uraian Materi
Materi dan keadaannya
Partikel materi: Atom, molekul, dan ion
Sifat Fisika dan Kimia Materi
Perubahan Materi dan Energi
Penggolongan Materi Berdasarkan Sifat Kimia
Unsur, senyawa, dan campuran
Teknik Pemisahan Campuran
3. Diskusi
Penutup
Latihan
Glossarium
Daftar Pustaka
Pendahuluan
Deskripsi Singkat
Mempelajari ilmu kimia bertujuan untuk menemukan zat-zat kimia yang langsung bermanfaat bagi kesejahteraan umat manusia serta untuk memahami berbagai peristiwa alam yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, mengetahui, hakikat materi serta perubahannya, menanamkan metode ilmiah, mengembangkan kemampuan dalam mengajukan gagasan-gagasan, dan memupuk ketekunan serta ketelitian bekerja. Untuk dapat mencapai tujuan tersebut, maka memahami karakteristik ilmu kimia adalah keniscayaan.
Aspek ilmu kimia, sebagian ada yang bersifat “kasat mata” (visible), artinya dapat dibuat fakta konkritnya dan sebagian lagi bersifat abstrak atau “tidak kasat mata” (invisible), artinya tidak dapat dibuat fakta konkritnya. Namun aspek kimia yang tidak dapat dibuat fakta konkritnya, harus bersifat “kasat logika”, artinya, kebenarannya dapat dibuktikan dengan logika matematika sehingga rasionalitasnya dapat dirumuskan atau diformulasikan. Dengan demikian, ilmu kimia dalam hal-hal tertentu yang bersifat teoritis menggunakan teori kebenaran koherensi, dan dalam hal-hal yang berhubungan dengan fakta konkrit (data empiris) menggunakan teori kebenaran korespondensi (Depdiknas, 2003).
Secara umum ilmu kimia mempelajari gejala-gejala alam, tetapi secara khusus mempelajari struktur, susunan, sifat, dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan materi. Pembahasan tentang struktur materi mencakup struktur partikel-partikel penyusun materi (molekul, atom, ion) dan bagaimana partikel-partikel penyusun materi yang sangat kecil itu bergabung satu sama lain membentuk materi yang berukuran besar dan dapat diamati. Pembahasan tentang susunan materi mencakup komponen-komponen penyusun materi dan perbandingan banyaknya tiap komponen dalam materi itu. Sifat materi yang digambarkan atau dideskripsikan dalam ilmu kimia mencakup sifat fisis (wujud dan kenampakan/tampilan) dan sifat kimia (kecenderungan untuk berubah) materi. Perubahan materi meliputi perubahan fisis, yang perubahan yang tidak menimbulkan materi baru, dan perubahan kimia, yaitu perubahan yang menimbulkan materi baru. Pembahasan tentang energi yang menyertai perubahan materi mencakup jumlah dan jenis energi, serta perubahan dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi lainnya.
Ilmu kimia dibangun melalui pengembangan keterampilan-keterampilan proses sains, yaitu: 1) Mengobservasi atau mengamati, termasuk di dalamnya menghitung, mengukur, mengklasifikasi dan mencari hubungan ruang/waktu, 2) Menyusun hipotesis, 3) Merencanakan penelitian atau eksperimen, 4) mengendalikan atau memanipulasi variabel, 5) menginterpretasi atau menafsirkan data, 6) menyusun kesimpulan sementara (interferensi), 7) meramalkan atau memprediksi, 8) menerapkan atau mengaplikasikan, dan 9) mengkomunikasikan.
Cara paling mudah memahami adalah dengan praktik dan pengamatan langsung, misal pengamatan di dapur.
Dapur merupakan salah satu tempat menarik untuk mengamati perubahan zat, berbagai macam campuran, dan bagaimana memisahkan campuran. Contohnya ketika kita memanaskan air sampai mendidih terjadi perubahan wujud dari cair menjadi uap atau gas. Di dapur terdapat beberapa senyawa kimia, seperti gula, garam, asam cuka, minyak goring, sayuran, dan buahbuahan serta beberapa bumbu masak. Beberapa senyawa kimia tersebut jika digunakan untuk memasak akan saling bercampur dan akan mengalami perubahan komposisi materi dan membentuk senyawa baru. Bahan- bahan tersebut memiliki klasifikasi yang berbeda, ada yang merupakan zat tunggal (unsur dan senyawa) dan ada juga yang sudah merupakan campuran.
Inti
Capaian Pembelajaran
Menganalisis konsep materi dan partikel serta hubungannya
Sub Capaian Pembelajaran
Setelah mempelajari Kegiatan Belajar 1 pada modul 6 ini, Anda diharapkan mampu:
Menganalisis susunan partikel pada materi berbentuk padat, cair, dan gas melalui ilustrasi gambar mikroskopik keadaan materi.
Menganalisis bahan ajar yang sesuai dengan teori perkembangan atom
Menganalisis perbedaan perubahan fisika dan perubahan kimia berdasarkan perbedaan sifat materi yang diamati sebelum dan sesudah terjadi perubahan melalui contoh-contoh peristiwa kimia dan fisika yang diberikan.
Menganalisis penggolongan materi yang meliputi zat tunggal (unsur dan senyawa) dan campuran.
Menentukan alat evaluasi yang tepat sesuai dengan materi unsur dan senyawa.
Menganalisis teknik pemisahan campuran dalam kehidupan sehari-hari
Uraian Materi
Materi dan keadaannya
Saturnus mungkin adalah planet yang paling indah dari Tata Surya. Ini telah membuat para astronom terpesona karena cincin misteriusnya, lihat gambar dibawah ini.
(Gambar 1). Saturnus dan cincinnya membentuk siluet melawan Matahari: foto yang diambil oleh wahana Cassini. Cincinnya terbuat dari es dan debu.
Pioneer, Voyager dan Cassini–Huygens space-probe mengirim kembali banyak informasi tentang alam cincin dan massa Saturnus itu sendiri.
Setiap cincin terdiri dari aliran es partikel, mengikuti satu sama lain hidung-ke-ekor di sekitar planet. Partikelnya bisa sangat bervariasi ukuran. Cincinnya menyerupai badai salju, di mana kepingan salju kecil bercampur dengan bola salju hingga ukuran sebuah rumah. Es yang mengelilingi salah satu planet paling spektakuler di tata surya kita terbuat dari air – zat yang sama (dengan formula yang sama) yang mencakup begitu banyak bumi permukaan.
Planet Saturnus terbuat dari gas terutama hidrogen dan helium. Jauh di tengah gas ringan ini adalah inti berbatu kecil, dikelilingi oleh lapisan gas cair. Hidrogen cair karena tekanan tinggi di daerah bagian dalam planet yang paling dekat dengan inti. Hidrogen cair berperilaku dengan sifat logam.
Studi tentang struktur fisik Saturnus menekankan
bagaimana zat yang kita ketahui di Bumi bisa ada di keadaan fisik yang tidak biasa di lingkungan yang berbeda.
Bagaimana perubahan kondisi mempengaruhi penampilan, sifat dan perilaku yang berbeda dari suatu zat?
Ada banyak sekali jenis materi/zat yang berbeda. Kata itu digunakan untuk mencakup semua zat dan bahan penyusun alam semesta. Semua bahan memiliki dua sifat yang sama: masing-masing menempati ruang (memiliki volume) dan memiliki massa. Kimia adalah studi tentang bagaimana materi berperilaku, dan bagaimana satu jenis zat dapat diubah menjadi yang lain. Zat kimia apa pun yang kita pelajari, kita temukan bahwa zat itu dapat ada dalam tiga bentuk (atau keadaan fisik) yang berbeda tergantung pada kondisinya. Ketiga wujud materi yang berbeda ini dikenal sebagai padat, cair, dan gas. Perubahan suhu dan/atau tekanan dapat mengubah wujud zat. Keadaan fisik yang berbeda memiliki karakteristik umum tertentu yang benar, apa pun zat kimia yang dipertimbangkan.
Ketiga Wujud materi menunjukkan perbedaan dalam cara masing-masing materi merespons perubahan suhu dan tekanan. Sebagai contoh, semua zat menunjukkan peningkatan volume (ekspansi) ketika suhu dinaikkan, dan penurunan volume (kontraksi) ketika suhu diturunkan. Efeknya jauh lebih besar untuk gas daripada zat padat atau cair. Volume gas pada suhu tetap dapat dengan mudah dikurangi dengan meningkatkan tekanan pada gas. Gas mudah dikompresi. Zat cair, di sisi lain, hanya sedikit kompresibel, dan volume padatan tidak terpengaruh oleh perubahan tekanan.
Kata kunci:
Materi atau zat adalah sesuatu yang mempunyai massa dan memiliki ruang atau volume. Ada tiga wujud zat, yaitu padat, cair dan gas.
Teori Kinetika Partikel menjelaskan sifat materi dari tiga wujud zat. Partikel zat padat, cair dan gas memiliki energi yang berbeda, ketiga wujud zat tersebut susunannya berbeda dan bergerak berbeda pula.
Tabel berikut meringkas susunan dan gerak partikel dalam zat padat, cair dan gas.
Zat padat
Zat cair
Zat gas
Perubahan Wujud
source: Chemistry Coursebook IGCSE, 4th edition, Ian Harwoord, Cambridge University Press
source: https://bam.files.bbci.co.uk/bam/live/content/z32v9j6/large
Perubahan suhu dan tekanan dapat mengakibatkan perubahan yang lebih dari sekedar mengembang atau berkontraksi, perubahan suhu dan tekanan yang besar padat mengakibatkan perubahan wujud zat.
Perubahan wujud zat ditunjukkan di gambar berikut. Pada tekanan atmosfer, perubahan wujud dapat terjadi karena adanya kenaikan suhu maupun penurunan suhu zat tersebut.
Kalor atau panas harus ditambahkan ke suatu zat agar zat tersebut meleleh, menguap ataupun mendidih. Sebagai contohnya, kalian memerlukan panas untuk melelehkan es krim, dan kalian membutuhkan panas untuk membuat uap air.
Kalor atau panas harus dikurangi pada zat tersebut agar zat tersebut terkondensasi atau zat tersebut membeku, dengan kata lain zat tersebut didinginkan.
Pada kondisi tertentu, beberapa zat padat berubah langsung menjadi gas ketika dipanaskan. Proses ini disebut penyubliman. Contohnya adalah karbon dioksida padat yang dikenal dengan “dry ice”, pada tekanan atmosfer dry ice berubah menjadi gas karbon dioksida. Karbon dioksida cair dapat terbentuk pada tekanan tinggi, sebagai contohnya APAR (Alat Pemadam Api Ringan). Yodium menyublim, berubah dari kristal berwarna ungu hitam menjadi gas ungu ketika dipanaskan.
Partikel materi: Atom, molekul, dan ion
Sejak zaman Yunani kuno para pakar filsafat telah memikirkan tentang struktur materi. Pemikiran mereka bertolak dari pembelahan materi. Jika suatu materi dipecah-pecah menjadi butiran itu dipecah lagi sampai halus, maka apabila pembelahan materi itu dilanjutkan menimbulkan dua pendapat yang berbeda. Menurut aristoteles, pembelahan materi sifatnya sinambung, artinya dapat dibelah sampai tak terhingga. Menurut Democritus, pembelahan materi sifatnya tidak
sinambung, artinya pada suatu ketika pembelahan akan sampai kepada suatu partikel terkecil yang tidak dapat dibelah lagi. Partikel itu dinamakan atom.
Bagian terkecil dari suatu materi dinamakan partikel. Partikel dapat berupa atom, molekul dan ion. Contohnya besi, tersusun atas atom-atom besi. Atom-atom besi adalah partikel, sebab merupakan bagian terkecil dari materi besi. Contoh lain adalah garam dapur, garam ini tersusun atas ion-ion natrium dan ion-ion klorida. Ion natrium dan ion klorida adalah partikel dari garam dapur, sebab merupakan bagian terkecil dari garam dapur.
Atom
Selama beberapa abad lamanya, konsep tentang atom yang dikemukakan Democritus dilupakan orang. Baru pada tahun 1803, seorang guru kimia dan matematika dari Inggris, Jhon Dalton menemukan konsep tentang atom yang didasarkan pada pengukuran kuantitatif dan reaksi-reaksi kimia. Teori atom ini terus berkembang dan mengalami penyempurnaan seperti penjelasan berikut.
Teori atom Dalton
Pada teori ini dijelaskan bahwa materi tersusun atas sejumlah partikel yang sangat kecil yang tidak dapat dipecah-pecah lagi. Atom-atom dalam suatu unsur identik dalam segala hal. Tetapi berbeda dengan ataom-atom unsur lain. Dalam reaksi kimia, terjadi pengabungan atau pemisahan dan penataan ulang atom-atom dari satu komposisi tertentu membentuk komposisi lain. Atom dapat bergabung dengan atom lain membentuk suatu senyawa dengan perbandingan bulat dan sederhana.
Teori Atom Thomson
Pada tahun 1897 J. J. Thompson menemukan elektron. Berdasarkan penemuannya tersebut, kemudian Thompson mengajukan teori atom baru yang dikenal dengan sebutan model atom Thomson. Thomson adalah orang pertama yang membayangkan bentuk atom ditinjau dari sudut kelistrikan. Model atom Thompson dianalogkan seperti sebuah roti kismis, di mana atom terdiri atas materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis. Karena muatan positif dan negatif bercampur jadi satu dengan jumlah yang sama, maka secara keseluruhan atom menurut Thompson bersifat netral.
Gambar 1.7. JJ. Thomson Gambar 1.8. Model Atom Thomson Sumber : http://science.abc.com Sumber : http://ilmukimia.com
Teori Atom Rutherford
Menurut Rutherford melalui eksperimen penghamburan sinar alfa menerangkan bahwa seluruh muatan positif dari atom terpusat pada suatu inti yang sangat kecil. Dari penelitian penghamburan sinar alfa dan dari penelitian lainnya, Rutherford menarik kesimpulan bahwa atom terdiri atas suatu inti yang kecil (jari-jari 10-13) dengan muatan listrik positif di mana praktis seluruh muatan atom terpusat, dan elektron-elektron sebanyak Z yang bergerak mengelilingi inti. Z adalah sesuai dengan nomor atom.
Teori Atom Bohr
Dua tahun berikutnya, yaitu pada tahun 1913, seorang ilmuwan dari Denmark yang bernama Niels Henrik David Bohr (1885-1962) menyempurnakan model atom Rutherford. Model atom Bohr menyertakan gagasan tentang gerakan elektron dalam orbit melingkar, namun ia memasukkan syarat yang ketat. Tiap elektron dalam atom hidrogen hanya dapat menempati orbit tertentu. Karena tiap orbit memiliki energi tertentu, energi yang berkaitan dengan gerakan elektron pada orbit yang diizinkan harus mempunyai nilai yang konstan atau terkuantisasi artinya Elektron-elektron dalam atom hanya dapat melintasi lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit-kulit atau tingkattingkat energi, yaitu lintasan di mana elektron berada pada keadaan stationer, artinya tidak memancarkan energi.
Teori Atom Mekanika Kuantum
Pada tahun 1926, fisikawan Austria Erwin Schrodinger mengembangkan teori atom mekanika kuantum dengan merumuskan suatu persamaan yang menggambarkan perilaku dan energi partikel submikroskopis secara umum yang dinamakan persamaan Schrodinger. Mekanika kuantum menjelaskan bahwa kita dapat menunjuk posisi elektron dalam atom. Konsep kerapatan elektron memberikan peluang elektron akan ditemukan pada daerah tertentu dalam atom. Daerah dengan kerapatan tinggi menyatakan daerah yang berpeluang tinggi untuk ditempati elektron sedangkan kebalikannya berlaku untuk daerah dengan kerapatan yang lebih rendah. Untuk membedakan deskripsi mekanika kuantum dari atom model Bohr, kita sebut orbital atom (atomic orbital), bukan orbit. Orbital atom dapat dianggap sebagai fungsi gelombang dari elektron dalam atom. Orbital atom mempunyai energi yang khas dan distribusi elektron yang khas juga.
Setelah anda mengetahui berbagai teori atom diatas, Anda dituntut untuk bisa menentukan bahan ajar yang tepat sesuai dengan konten yang akan dijelaskan. Teori atom yang bersifat abstrak memungkinkan suatu penganalogian dalam bentuk ilustrasi/animasi yang tidak cukup dijelaskan dengan teks dan gambar saja, tetapi perlu adanya animasi. Sehingga bahan ajar yang tepat dapat berupa video infografis yang dilengkapi dengan animasi model atom dapat dilihat pada link berikut https://www.youtube.com/watch?v=v4xQz4GRd8k.
Struktur Atom
Setiap unsur mempunyai jenis atom yan berbeda dengan atom unsur lain. Sampai saat ini baru ditemukan 118 macam unsur, maka dapat dipastikan bahwa jenis atom yang ada sampai saat ini sebanyak 118 macam. Beberapa materi yang tersusun atas atom-atom sejenis diataranya emas, besi, perak, tembaga, raksa, krom, intan belerang, dan grafit. Pada umumnya, logam-logam yang terdapat bebas di alam tersusun atas atom-atomnya. Namun demikian, sedikit sekali unsur- unsur terdapat dalam keadaan unsur bebas di alam, mereka cenderung bergabung
dengan unsur-unsur lain membentuk suatu molekul unsur atau molekul senyawa. Keberadaan mereka di alam terdapat dalam wujud gas, cair atau padatan.
Dengan teknologi dan pengetahuan modern diperoleh informasi bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron bergerak mengelilingi inti. Inti atom tersusun atas proton dan neutron, kecuali hidrogen tidak memiliki neutron. Proton bermuatan positif; elektron bermuatan negatif; sedangkan neutron tidak bermuatan secara listrik. Pada atom netral, jumlah proton sama dengan elektron. Jumlah proton dalam inti atom menyatakan nomor atom; jumlah neutron plus proton menyatakan massa atom. Ketiga macam partikel subatom (proton, elektron, dan neutron) ini tergolong partikel dasar penyusun atom, sebab atom- atom unsur dibentuk dari partikel tersebut. Penjelasan atom dan struktur atom secara lebih rinci bisa dilihat pada link youtube berikut https://www.youtube.com/watch?v=o-3I1JGW-Ck. Massa dan muatan masing- masing partikel subatom ditunjukkan pada Tabel 1.2.
Tabel 1.1. Partikel dasar penyusun atom.
Elektron. Elektron merupakan partikel dasar penyusun atom yang bermuatan negatif. Elektron ditemukan berdasarkan percobaan sinar katoda pada tahun 1897 oleh fisikawan Inggris yang bernama Joseph John Thomson (1856 - 1940). Dari hasil percobaannya, J. J. Thomson menyimpulkan bahwa partikel sinar katode tidak bergantung pada bahan katode. Semua bahan katoda hanya menghasilkan satu jenis partikel sinar katode yang bermuatan listrik negatif yang kemudian disebut elektron.
Proton. Proton merupakan partikel dasar penyusun atom yang bermuatan positif. Proton ditemukan oleh fisikawan Jerman yang bernama Eugene Goldstein pada tahun 1886. Proton ditemukan berdasarkan eksperimen dengan tabung sinar katode yang telah dimodifikasi. Dari hasil eksperimennya, ternyata ditemukan seberkas sinar yang berbeda dengan sinar katode yang melewati lubang katode dan bergerak dari arah anode. Sinar itu disebut sinar terusan atau sinar saluran atau sinar anoda atau sinar positif yang kemudian dinamakan proton yang secara jelas. https://www.youtube.com/watch?v=h6bd4csi2DY.
Neutron. Neutron merupakan partikel dasar penyusun atom yang tidak bermuatan. Netron ditemukan oleh fisikawan Inggris yang bernama James Chadwick pada tahun 1932. Penemuan proton didasarkan pada eksperimen James Chadwick dengan cara menembaki atom berilium dengan sinar alfa (α). Dari hasil penembakan itu terdeteksi adanya partikel tidak bermuatan yang mempunyai massa hampir sama dengan proton yang disebu neutron. Video penemuan neutron dapat dilihat pada link berikut https://www.youtube.com/watch?v=XPqoGlKP5IY .
Gambar 1.13. Struktur Atom Sumber: http://sahabatnesia.com
Atom suatu unsur memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda dengan atom unsur lainnya. Untuk menunjukkan jumlah proton, elektron dan neutron yang ada dalam suatu atom, pada masing-masing lambang atom diberi identitas nomor atom dan nomor massa. Nomor atom suatu atom unsur melambangkan jumlah proton yang terkandung dalam atom unsur tersebut. Nomor atom diberi simbol Z. Sementara itu, muatan inti atom merupakan muatan proton yang bermuatan
positif. Adapun yang mengelilinginya merupakan elektron yang bermuatan negatif. Karena jumlah muatan positif harus sama dengan jumlah muatan negatif, maka jumlah proton pun harus sama dengan jumlah elektron. Jadi, di samping menunjukkan jumlah proton, nomor atom pun secara tidak langsung juga menunjukkan jumlah elektron dalam suatu unsur. Nomor massa suatu atom menunjukkan jumlah proton dan neutron dalam inti atom (nukleon). Proton dan neutron sebagai partikel penyusun inti atom, dinamakan nukleon. Jumlah nukleon dalam atom suatu unsur dinyatakan sebagai nomor massa dengan lambang A.
Setiap unsur dibedakan berdasarkan jumlah proton yang terdapat dalam inti atom. Karena itu, unsur-unsur merupakan fungsi dari jumlah proton, atau nomor atom. Bila inti atom mengandung jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda dinamakan isotop dari atom itu. Selain isotop dikenal pula istilah isobar dan isoton. Isobar adalah atom-atom unsur yang berbeda (nomor atom berbeda) tetapi nomor massanya sama. Isoton adalah atom-atom unsur yang berbeda (nomor atom berbeda), tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama.
Molekul dan Ion
Atom-atom dapat bergabung dengan atom unsur sejenis maupun dengan atom unsur lain membentuk suatu molekul dalam komposisi yang sederhana. Molekul adalah gabungan dua atau lebih atom-atom yang berasal dari unsur yang sama atau dengan atom unsur yang berbeda jenis. Unsur-unsur yang berada di alam dalam keadaan bebas umumnya berbentuk molekul, seperti gas hidrogen, oksigen, belerang, dan phosfor. Dilain pihak diungkapkan bahwa senyawa dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana secara reaksi kimia. Partikel yang menyusun suatu senyawa adalah suatu molekul. Dengan kata lain, partikel suatu senyawa adalah molekul.
Terdapat dua jenis molekul, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa. Molekul unsur adalah gabungan atom-atom dari unsur-unsur sejenis, seperti gas diatomik (gas oksigen (O2); gas nitrogen (N2); gas klor (Cl2); dan gas lainya); sedangkan molekul senyawa adalah gabungan atom-atom unsur yang berbeda
jenis. Contoh molekul senyawa misalnya air (H2O); belerang dioksida (SO2); ammonia (NH3); dan karbon dioksida (CO2) serta molekul-molekul senyawa lain yang bukan ionik.
Rumus molekul adalah rumus kimia yang memberikan jumlah atom-atom unsur secara tepat dalam molekul. Molekul air mengandung dua atom hidrogen dan satu oksigen yang terikat secara kimia. Atom-atom dalam molekul tidak terikat secara acak, melainkan terikat secara kimia dengan orientasi yang terbatas. Rumus struktur adalah rumus kimia yang menunjukan bagaimana atom-atom terikat satu sama lain secara kimia di dalam molekul. Misalkan, diketahui bahwa setiap atom hidrogen di dalam molekul air terikat pada atom oksigen. Jadi rumus struktur air adalah molekul air terikat pada atom oksigen. Jadi rumus struktur air adalah H-O-H. Garis penghubung kedua atom hidrogen menyatakan ikatan kimia.
Selain atom dan molekul, sebagai partikel penyusun materi di alam, ada pula kelompok materi yang tersusun atas ion-ion. Ion adalah atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Jika muatannya negatif dinamakan anion, Jika muatanya positiif dinamakan kation. Oleh karena materi di alam bermuatan netral, maka suatu senyawa ion akan memiliki atom yang bermuatan postif dan negatif sama. Serta susunan kation dan anionya saling bergantian membentuk suatu makromolekul atau struktur raksasa.
Suatu senyawa ion adalah senyawa yang tersusun dari kation dan anion. Pada garam dapur (NaCl) mengandung jumlah ion Na- dan Cl- yang sama. Antaraksi elektrostatis yang kuat antara muatan positif dan negatif menjadikan ion-ion tersebut terikat bersama-sama secara kuat membentuk susunan teratur dalam ruang tiga dimensi. Pada NaCl misalnya, setiap ion Na+ dikelilingi oleh enam ion Cl- dan setiap ion Cl- dikelilingi oleh enam ion Na+. Susunan teratur dari ion-ion itu dalam segala arah menjadikan ion NaCl sebagai suatu kristal, yaitu suatu jenis zat padat yang memiliki bentuk geometri tertentu akibat keteraturan susunan atom-atom, molekul atau ion yang membangun zat itu. Ukuran kristal beraneka ragam bergantung jumlah ion-ion didalamnya.
Beberapa ion terdiri dari dua atau lebih atom yang terikat secara kimia tetapi memiliki kelebihan atau kekurangan elektron, sehingga satuan ion tersebut memiliki muatan listrik. Misalnya ion phosfat, PO 3-. Tik atas 3- menunjukan kelebihan tiga elektron dalam gugusan atom. Ion Mg2+ merupakan gugus atom yang kekurangan dua buah elektron, sehingga bermuatan positif dua. Jika ion magnesium bergabung dengan ion phosfat membentuk senyawa ion, maka senyawa yang terbentuk harus netral secara listrik. Oleh sebab itu, senyawa yang terbentuk adalah Mg3(PO4)2.
Sifat Fisika dan Kimia Materi
Seperti yang telah diuraikan pada bagian sebelumnya bahwa berdasarkan sifat fisiknya, materi dikelompokkan menjadi padat, cair, dan gas. Pengelompokkan materi (kemudian diistilahkan sebagai zat ketika menyiratkan ketiadaan materi lain di dalamnya) menjadi tiga keadaan didasarkan pada sifat fisika yang dimiliki oleh zat tersebut. Sifat fisika adalah karakteristik/ciri zat yang membedakan zat yang satu dengan zat lainnya yang tidak melibatkan perubahan apapun ke zat lain. Contoh sifat fisika diantaranya : titik leleh, titik didih, massa jenis, viskositas, kalor jenis, dan kekerasan. Ketika suatu zat memiliki sifat fisika yang persis sama, maka zat yang diduga berbeda tersebut pastilah zat yang sama, karena zat yang berbeda akan memiliki sifat fisis yang berbeda dari zat lainnya. Adapun sifat zat yang menyebabkan zat tersebut berubah baik dengan sendirinya maupun ketika berinteraksi dengan zat lain disebut dengan sifat kimia. Contoh sifat kimia diantara kemudahan untuk terbakar, kemudahan untuk mengelami proses perkaratan, kerentanan untuk mengalami pelapukan, dan sebagainya.
Setiap zat, misalnya gula, garam, perak, tembaga, emas, dan udara termasuk di dalamnya oksigen, nitrogen, hidrogen, helium dan sebagainya tentunya memiliki ciri-ciri khas yang membedakannya dari materi lainnya. Garam dapur memiliki ciri-ciri berbentuk padatan serbuk, berwarna putih, tidak berbau, dan larut baik dalam air. Ciri yang hampir sama ditunjukkan pula ketika Anda mengamati gula pasir. Namun, jika kita bandingkan rasa dari kedunya sangatlah
berbeda. Garam berasa asin, sedangkan gula berasa manis. Gula akan meleleh dan berubah menjadi coklat ketika dipanaskan lama, tetapi garam menunjukkan perubahan yang berbeda ketika dipanaskan lama atau dibakar. Lakukan percobaan sederhana di rumah untuk mengetahui perbedaan ciri yang ditunjukkan oleh kedua materi tersebut ketika dibakar dengan api. Catat dan jelaskan hasil pengamatan Anda kemudian identifikasi dan kelompokkan sifat fisika dan sifat kimia yang dimiliki oleh gula dan garam sebelum dan setelah dibakar.
Perubahan Materi dan Energi
Perubahan materi merupakan bagian penting dalam sains kimia, karena perubahan tersebut pada dasarnya dikaji untuk menghasilkan perubahan yang menguntungkan, sedangkan pemahaman mengenai perubahan yang merugikan ditujukan untuk mencegah perubahan tersebut sedini mungkin. Jika kita amati berbagai gejala yang ditunjukkan oleh bahan disekitar kita, maka kita akan menemukan bahan-bahan tersebut dapat berubah baik dengan sendirinya maupun ketika diberikan perlakuan yang disengaja berdasarkan pemahaman kita terhadap sifat dari materi tersebut. Bahan tumbuhan dan hewan meluruh, logam berkarat, besin terbakar, air membeku ketika suhu diturunkan dan mencair kembali ketika dipanaskan, tanah mengalami erosi, air danau dan laut menguap, dsb.
Bila sifat zat-zat yang mengalami perubahan tersebut dipelajari, maka perubahan tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua, yakni perubahan fisika dan perubahan kimia. Mengapa sifat zat yang dia mati? Ketika Anda ingin mengindentifikasi seseorang, maka Anda akan melihat karakteristik dari orang tersebut, misalnya tinggi dan berat badan, warna dan bentuk rambut, warna mata, sidik jari, bahkan saat ini pola DNA dari setiap individu turut diamati pula untuk memperoleh karakteristik khas dari individu yang bersangkutan. Hal yang dilakukan ketika kita diminta untuk mengindentifikasi suatu materi, maka pengamatan yang kita lakukan adalah sifat dari materi tersebut yang meliputi sifat kimia dan sifat fisika. Video tentang perubahan materi bisa dilihat pada link berikut ini https://www.youtube.com/watch?v=IwFkM6Jn2O4.
Pada perubahan fisika tidak terdapat perubahan pada komposisi. Perubahan fisika terjadi ketika suatu zat mengalami perubahan pada sifat fisikanya saja dan tidak pada komposisinya. Sebagai contoh, ketika es meleleh, beberapa sifat fisik dari es tersebut menjadi berubah, misalnya kekerasaanya, massa jenisnya, dan kemudahannya untuk mengalir. Tetapi komposisi dari sampel tersebut tetap dan tidak berubah yakni air. Pada perubahan fisika, zat yang terlibat akan sama antara sebelum dan setelah perubahan.
Air (s) → Air (l) (1)
Perubahan kimia atau lebih dikenal dengan reaksi kimia terjadi ketika suatu zat berubah menjadi zat yang lain. Contoh perubahan kimia yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari diantaranya proses perkaratan besi, penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen ketika diberikan arus listrik. Pada persamaan 2 ditunjukkan terjadi perubahan komposisi sehingga produk akhir berbeda dengan pereaksi semula.
Perubahan kimia: zat berbeda sebelum dan setelah perubahan
Air (s)
Aliran listrik
Hidrogen + Oksigen (2)
Untuk memperdalam pemahaman Anda tentang konsep perubahan materi, lakukan analisis terhadap sifat-sifat materi sebelum dan sesudah reaksi untuk zat- zat yang terlibat dalam proses fotosintesis seperti ditunjukkan pada Gambar 1.14. Kemudian tentukan apakah fotosintesis merupakan perubahan kimia atau fisika.
Perubahan materi sangat bermanfaat untuk memperoleh bahan-bahan baru. Salah satu pemanfaatan prinsip perubahan fisika adalah proses pengambilan bahan-bahan tertentu dari sumber bahan alam (ekstraksi) untuk diversifikasi pemanfaatannya dalam bidang kesehatan, energi, maupun pangan alternatif. Prinsip-prinsip perubahan kimia juga banyak dimanfaatkan untukmenghasilkan bahan-bahan baru yang memiliki nilai fungsional bagi manusia maupun lingkungan.
Gambar 1.14. Perubahan materi pada reaksi pembentukan glukosa melalui fotosintesis. Sumber: https://1.cdn.edl.io
Perubahan materi selalu disertai dengan energi. Dalam proses biologis makhluk hidup, pemecahan makanan yang melibatkan enzim sebagai katalis secara jumlah bersih menghasilkan energi yang diperlukan tubuh untuk beraktivitas. Pembentukan energi yang dihasilkan dari pengubahan glukosa yang dihasilkan dari bahan makanan melalui proses reaksi biologis (metabolisme). Video perubahan materi pada reaksi pembentukan glukosa melalui fotosintesis dapat dilihat pada link berikut https://www.youtube.com/watch?v=IP6YabCahKc.
Gambar 1.15. Perubahan materi pada reaksi metabolisme glukosa untuk pembentukan energi pada makhluk hidup.
Sumber: https://1.cdn.edl.io
Contoh lain perubahan materi yang termasuk reaksi kimia adalah reaksi logam merkuri dan oksigen membentuk merkuri oksida. Jika reaksi ini dilakukan dalam ruang tertutup, maka berlaku hukum kekekalan massa. Hukum kekekalan massa ini ditemukan oleh Antonie Laurent Lavoisier. Beliau adalah seorang ahli kmia yang berasal dari Perancis dan mempunyai julukan “Bapak Kimia Modern”. Hukum kekekalan massa ini banyak mendasari reaksi kimia. Bunyi dari hukum kekekalan massa suatu massa (pada sistem yang tertutup) akan tetap meski dalam reaksi terjadi beberapa proses. Jadi, dengan kata lain, jenis atom dan jumlahnya antara sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Namun dengan catatan bahwa reaksi harus berjalan atau terjadi pada sistem tertutup.
Salah satu cara untuk mempelajari perubahan fisika dan perubahan kimia dapat dilakukan dengan cara melakukan percobaan berikut ini.
Perubahan Fisika dan Kimia
Tujuan: Siswa dapat membedakan perubahan fisika dan perubahan kimia dengan melaksanakan percobaan.
Percobaan 1
Amati dan jelaskan mengenai tablet redoxon.
Potong-potong tablet tersebut menjadi bagian yang kecil. Apakah termasuk perubahan fisika atau kimia?
Gunakan gelas ukur untuk mengukur 50 mL air dan masukkan ke dalam gelas. Lalu masukkan satu tablet redoxon.
Amati perubahan yang terjadi. Apakah termasuk perubahan fisika atau kimia?
Percobaan 2
Letakkan satu potong es di dalam gelas kimia.
Amati dan rasakan bagaimana es tersebut.
Apakah termasuk perubahan fisika atau kimia?
Percobaan 3
Ukur jus lemon sebanyak 40 mL, masukkan ke gelas kimia besar.
Tambahkan 1 sendok soda kue ke dalam jus lemon tersebut.
Amati apa yang terjadi. Termasuk perubahan fisika atau kimia?
Percobaan 4
Amati bentuk dan warna playdoh.
Potong0potong playdoh menjadi bagian yang kecil.
Amati perubahan yang terjadi.
Termasuk perubahan fisika atau perubahan kimia.
Percobaan 5
Tambahkan 1 sendok soda kue ke dalam gelas kimia.
Ukur 10 mL asam cuka, lalu campurkan asam cuka dengan soda kue.
Amati perubahan yang terjadi.
Apakah termasuk perubahan fisika atau perubahan kimia.
Percobaan 6
Ukur 50 mL susu dan masukkan ke dalam gelas kimia.
Ukur 30 mL asam cuka kemudian masukkan ke dalam gelas kimia yang ada susunya.
Amati perubahan yang terjadi.
Termasuk perubahan fisika atau kimia.
Berdasarkan petunjuk percobaan di atas, susunlah Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) yang sesuai.
Penggolongan Materi Berdasarkan Sifat Kimia
Misalkan kita mengambil suatu sampel materi, yang mungkin berupa padatan, cairan, atau gas, dan memeriksa berbagai sifat atau membedakan cirinya seperti bau, warna, atau massa jenisnya. Berdasarkan sifat kimianya, materi digolongkan menurut komposisi dan sifat materi seperti ditunjukkan pada Gambar 1.16.
Gambar 1.16. Penggolongan materi berdasarkan sifat kimianya
Unsur, senyawa, dan campuran
Unsur merupakan komponen pembangun suatu materi. Saat ini di alam tersebar hampir ratusan unsur-unsur yang berbeda yang menyusun semua materi baik yang yang berbentuk padat, cair, maupun gas. Beberapa unsur murni yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari hari ditunjukkan pada Gambar 1.17. Materi-materi tersebut diantaranya: alumunium, tembaga, perak, karbon, emas, besi, dll. Dapatkah Anda mengindentifikasi masing-masing mineral unsur dalam gambar tersebut?
Gambar 1.17. Contoh beberapa mineral. Perlu digaris bawahi bahwa pada umumnya mineral-mineral tersebut terdapat dalam bentuk campuran dengan materi lainnya, sehingga beberapa metode pemurnian diperlukan untuk memperoleh unsur dalam keadaan murninya. Emas, intan, dan gas helium adalah contoh unsur yang ditemukan di alam dalam keadaan bebas.
Unsur
Natrium klorida (garam) merupakan zat yang berbentuk padat dan berwarna putih. Jika zat ini dilelehkan kemudian ke dalam lelehan garam tersebut dialirkan arus listrik, maka zat tersebut akan terurai (terdekomposisi) membentuk cairan berwarna keperakan dan gas berwarna hijau kekuningan, yang masing-masing secara berturut-turut merupakan lelehan natrium dan gas klorin. Persamaan reaksi untuk dekomposisinya dirangkum sebagai berikut:
Bagaimana cara mengevaluasi bahwa reaksi kimia diatas dapat terjadi? Pada proses reaksi tersebut natrium dan klorin dihasilkan sebagai produk penguraian natrium klorida menggunakan reaksi kimia. Namun, metode kimia biasa tidak akan mampu menguraian kembali natrium dan klorin yang dihasilkan menjadi
komponen materi yang lebih sederhana. Zat murni yang tidak dapat dipisahkan kembali menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana menggunakan reaksi kimia biasa disebut unsur. Klorin dan natrium adalah contoh unsur pada persamaan reaksi di atas.
Hingga saat ini ada total sekitar 118 unsur alam dan unsur buatan baik itu berbentuk unsur logam mauoun yang non logam. Unsur-unsur tersebut pada keadaan alaminya ada yang terdapat dalam bentuk unsur bebas, dan ada pula (umumnya) yang terdapat dalam bentuk persenyawaan dengan unsur lainnya membentuk materi lain dengan sifat yang berbeda. Keseluruhan unsur tersebut dikelompokkan berdasarkan sifat kimianya dalam bentuk tabel sistem periodik unsur seperti ditunjukkan pada Gambar 1.18.
Gambar 1.18. Tabel pengelompokkan unsur yang telah ditemukan.
Senyawa
Senyawa adalah gabungan dua unsur atau lebih yang terdapat dalam suatu materi yang dihasilkan melalui reaksi kimia biasa. Sifat senyawa berbeda dengan sifat-sifat dari unsur pembentuknya. Sebagai contoh senyawa garam natrium klorida (NaCl), salah satu senyawa yang terdapat dalam garam dapur adalah hasil dari reaksi antara unsur natrium (Na) dengan unsur klorin (Cl). Garam natrium klorida berbentuk padat pada suhu ruangan berbentuk padatan putih, memiliki kelarutan yang baik dalam air, dan tidak beracun bagi tubuh. Sifat dari garan NaCl tersebut berbeda dengan sifat dasar dari unsur-unsur pembentuknya, yakni natrium dan klorin. Unsur logam natrium sangat reaktif terhadap air sehingga unsur ini harus disimpan dalam minyak atau materi lainnya yang tidak bercampur dengan air dan klorin merupakan gas yang bersifat racun. Perubahan sifat baru materi yang berbeda dari keadaan materi awalnya yang pada bagian sebelumnya disebut sebagai perubahan kimia atau reaksi kimia. Pada Gambar 1.19 ditunjukkan perubahan sifat materi garam NaCl.
Gambar 1.19. Logam natrium direaksikan dengan gas klorin menghasilkan garam natrium klorida.
Contoh senyawa lainnya adalah magnesium oksida yang dihasilkan melalui reaksi pembakaran pita magnesium di udara (Gambar 1.20), dan pembentukan senyawa air dari reaksi unsur hidrogen dan unsur oksigen (Gambar 1.21). Masing- masing senyawa yang terbentuk pada kedua peristiwa tersebut memiliki sifat
fisika maupun sifat kimia yang berbeda dengan unsur-unsur asalnya. Pada Gambar 1.21 ditunjukkan bahwa dalam gas hidrogen, atom-atomnya berpasangan membentuk molekul unsur, begitu pula pada gas oksigen (atom pada masing- masing unsur diwakili oleh masing-masing lingkaran). Ketika terjadi reaksi kimia, maka gabungan kedua gas tersebut membentuk tatanan atom yang berbeda melibatkan ikatan kimia menghasilkan molekul air, sehingga dalam setiap molekul air kita akan menemukan 1 atom oksigen mengikat dua atom hidrogen. Tanpa reaksi gabungan kedua gas hidrogen dan gas oksigen tidak akan berubah, seperti halnya campuran gas-gas di udara. Jadi apakah perbadaan antara senyawa dan campuran?
Gambar 1.20. Pembakaran pita magnesium di udara. https://www.youtube.com/watch?v=uIxKRPJsy_o
Gambar1.21. Pembentukan air melalui reaksi gas hidrogen dan oksigen.
Berdasarkan paparan mengenai unsur dan senyawa diatas, alat evaluasi yang tepat dapat berupa teknik tes baik dalam bentuk tes tertulis, tes lisan maupun tes keterampilan. Penjelasan mengenai unsur dan senyawa serta sifat-sifatnya dapat dievaluasi menggunakan tes tertulis bisa berupa isian, pilihan ganda, dan benar atau salah. Tes lisan juga bisa dilakukan apabila ingin mengetahui pengetahuan individual seseorang dalam memahmi materi unsur dan senyawa. Dan terakhir tes keterampilan bisa diperlukan apabila dalam pembelajaran mengenai unsur dan senyawa dilakukan suatu eksperimen sehingga memungkinkan untuk menilai keterampilan siswa dalam melaksanakan suatu eksperimen seperti keterampilan dalam mengamati, menggunakan alat secara tepat, mengukur dan sebagainya. Penentuan jenis evaluasi yang tepat ini, tidak terlepas dari Kompetensi Dasar (KD) yang harus dicapai oleh siswa. Sebagai contoh jika ada KD “Memahami konsep campuran dan zat tunggal (unsur dan senyawa), sifat fisika dan kimia, perubahan fisika dan kimia dalam kehidupan sehari-hari”, maka alat evaluasi yang tepat adalah jenis tes tertulis. Apabila dalam memahami materi unsur dan senyawa ini diperlukan suatu eksperimen, marilah kita coba lakukan eksperimen di bawah ini.
Campuran
Campuran adalah materi yang tersusun atas dua atau lebih zat dengan komposisi tidak tetap dan masih memiliki sifa-sifat zat awalnya. Campuran tidak memiliki komposisi yang tetap dan terbentuk tanpa melalui reaksi kimia. Pada campuran senyawa-senyawa pembentuknya bergabung tanpa melibatkan ikatan kimia. Campuran dapat digolongkan menjadi campuran homogen (serbasama) (Gambar 1.20) dan campuran heterogen (serbaneka) (Gambar 1.21). Beberapa campuran yang tentu Anda kenal diantaranya campuran air teh manis yang merupakan campuran serbasama dari air dengan gula. Komposisi campuran air dan gula pada air teh manis dapat sangat beragam. Pada campuran serbasama ini, penyusun campuran tidak dapat dibedakan, namun sifat masing-masing komponen penyusunnya masih tampak. Misalnya rasa manis dari gula, warna coklat-merah dari teh, dan wujud cair dari air. Campuran serbasama lainnya adalah logam kuningan yang merupakan gabungan dari logam tembaga dan seng dengan variasi berkisar 10-60%. Air kopi, campuran tanah dengan pasir dan kerikil adalah sebagian contoh dari campuran serbaneka. Bagaimana membedakan zat tunggal (senyawa atau unsur) dari campuran? 1. Zat tunggal memiliki titik didih dan atau titik leleh yang tetap pada satu titik, sedangkan campuran titik didih atau titik lelehnya berentang karena senyawanya tidak murni. 2. Campuran dapat dipisahkan dengan menggunakan proses fisika, sedangkan zat tunggal senyawa hanya dapat dipisahkan menjadi unsur-unsurnya dengan menggunakan reaksi kimia.
Terdapat beberapa cara pemisahan campuran diantaranya berdasarkan perbedaan ukuran partikel (pengayakan atau penyaringan atau filtrasi), beradasarkan perbedaan titik didih (destilasi atau penyulingan), berdasarkan perbedaan muatan (elektroforesis), dan beradasarkan perbedaan kelarutan (ekstraksi, rekristralisasi, kromatografi).
Gambar 1.22. Contoh campuran serbasama dalam kehidupan sehari-hari.
Gambar 1.23. Contoh campuran serbaneka dalam kehidupan sehari-hari.
Sumber: https://www.slideshare.net/
Teknik Pemisahan Campuran
Filtrasi
Filtrasi atau penyaringan merupakan metode pemisahan untuk memisahkan zat padat dari cairannya dengan menggunakan alat berupa penyaring. Dasar pemisahan metode ini adalah perbedaan ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Proses filtrasi yang dilakukan adalah bahan harus dibuat dalam bentuk larutan atau berwujud cair kemudian disaring. Hasil penyaringan disebut filtrat sedangkan sisa yang tertinggal disebut residu (ampas).
Metode ini dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen (pengotor) pada air suntik injeksi dan obat-obat injeksi, dan
membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula. Penyaringan di laboratorium dapat menggunakan kertas saring dan penyaring buchner. Penyaring buchner adalah penyaring yang terbuat dari bahan kaca yang kuat dilengkapi dengan alat penghisap.
Sublimasi
Sublimasi tadalah metode pemisahan campuran dengan menguapkan zat padat tanpa melalui fasa cair terlebih dahulu sehingga kotoran yang tidak menyublim akan tertinggal. Bahan-bahan yang menggunakan metode ini adalah bahan yang mudah menyublim seperti kamfer dan iod. Proses yang dilakukan yaitu bahan dipanaskan untuk mempercepat penyubliman. Uap bahan ditampung dalam sebuah wadah dan didinginkan agar uap mengkristal. Metode ini dimanfaatkan untuk pemurnian kristal ion dan kamfer. Kamfer atau iod akan menguap sedangkan partikel pengotor akan tersisa, sehingga kamfer atau iod akan bersih dari pengotor. Kristal yang mengandung iod dan kotoran dipanaskan sehingga menyublim. Uap iod yang tidak mengandung kotoran membeku kembali pada bagian tutup yang kemudian didinginkan dengan memberi pecahan es. Kotoran yang tertinggal di bagian bawah.
Kristalisasi
Kristalisasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh zat padat yang terlarut dalam suatu larutan. Dasar metode ini adalah kelarutan bahan dalam suatu pelarut dan perbedaan titik beku. Kristalisasi ada dua cara yaitu kristalisasi penguapan dan kristalisasi pendinginan. Kristalisasi penguapan dilakukan dengan cara menguapkan larutan sampai semua pelarut menguap sehingga didapatkan bahan yang semula terlarut dalam larutan. Bahan yang dipisahkan harus tahan panas dan titik bekunya lebih tinggi dari pelarut. Metode ini dimanfaatkan pada industri pembuatan garam.
Kristalisasi pendinginan dilakukan dengan cara mendinginkan campuran
/larutan. Komponen yang mempunyai titik beku tertinggi akan membeku lebih dahulu, kemudian dilakukan filtrasi untuk memisahkan dengan pelarut dan zat campur yang belum membeku. Cara ini digunakan pada pertambangan belerang dengan metode Frasch.
Destilasi
Destilasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh suatu bahan yang berwujud cair yang terkotori oleh zat padat atau bahan lain yang titik didihnya berbeda. Dasar pemisahan adalah perbedaan titik didih. Bahan yang dipisahkan dengan metode ini dalam bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya terlalu dekat. Metode ini digunakan untuk memisahkan komponen minyak bumi, industri air suling, pemurnian alkohol, dan pemurnian bahan-bahan organik.
Contoh aplikasi teknik pemisahan campuran dalam kehidupan sehari-hari adalah penyulingan minyak kayu putih yang dilakukan secara tradisional. Kayu putih merupakan salah satu contoh senyawa atsiri yang bisa didapatkan melalui proses penyulingan dan ekstraksi daun jenis kayu putih. Kandungan yang ada dalam daun kayu putih selain kandungan minyak atsiri adalah air. Zat ini sangat diperlukan untuk proses fotosintesis, transpirasi, mempertahankan tekanan turgor dan memungkinkan pertumbuhan. Proses penyulingan yang dilakukan untuk mendapatkan minyak atsiri kayu putih dapat membuang kandungan air yang ada. Kandungan air yang sangat tinggi pada daun segar menyebabkan proses penyulingan menjadi lama dan membutuhkan energi yang lebih banyak. Kandungan air dalam kayu putih ini akan diuapkan yang kemudian dikondensasikan sebelum dipisahkan dari minyak kayu putih. Air yang dihasilkan dari proses penyulingan ini memiliki massa jenis yang lebih besar daripada minyak kayu putih, sehingga air yang dihasilkan akan berada di bawah dan minyak kayu putih yang dihasilkan akan berada di atasnya sehingga dengan
mudah kita dapat memisahkannya. Berikut ini adalah bagan alur penyulingan minyak kayu putih secara tradisional:
Gambar 1.24. Bagan Alur Proses Penyulingan Minyak Kayu Putih Sumber : https://agroindustrialtechnologydotcom.wordpress.com
Gambar 1.25. Alat Penyulingan Minyak Kayu Putih
Sumber : Sumber gambar : https://blog.samdhana.org/2018/10/28/berdaya- dengan-kayu-putih-aari-rimba-jaya/
Ekstraksi
Ekstraksi merupakan metode pemisahan dengan melarutkan bahan campuran dalam pelarut yang sesuai. Dasar pemisahan ini adalah kelarutan dalam pelarut tertentu. Ada beberapa macam ekstraksi diantaranya ekstraksi sederhana dan ekstraksi pelarut. Ekstraksi sederhana dilakukan dengan merendam bahan
dalam pelarut diaman zat yang diinginkan dapat melarut kemudian setelah beberapa waktu larutan dipisahkan dari ampasnya. Cara ini dimanfaatkan untuk meperoleh zat-zat yang terdapat dalam tumbuh-tumbuhan. Ekstraksi pelarut dilakukan dengan melarutkan bahan dalam larutan yang sesuai kemudian ditambah pelarut kedua dimana zat yang diinginkan akan melarut dan tidak bercampur dengan pelarut pertama. Larutan dikocok lalu didiamkan hingga terjadi dua lapisan yang dapat dipisahkan dengan bantuan corong pisah. Metode ini biasanya digunakan untuk memurnikan logam.
Kromatografi
Kromatografi adalah cara pemisahan berdasarkan perbedaan kerapatan zat- zat yang bergerak bersamaan dengan pelarutnya pada permukaan suatu benda penyerap. Dasar pemisahan metode ini adalah kelarutan dalam pelarut tertentu, daya absorbsi oleh penyerap, dan volatil (daya penguapan). Metode ini banyak digunakan untuk keperluan analisis produk industri maupun di laboratorium penelitian terutama untuk komponen berwarna. Jenis kromatografi sederhana yang sering digunakan adalah kromatografi kertas.
Sentrifugasi
Prinsip teknik pemisahan ini adalah adanya gaya sentrifugal yang diberikan pada partikel-partikel dalam campuran sehingga lama kelamaan partikel yang massa jenissnya lebih besar akan mengendap. Sehingga terjadi pemisahan antara partikel padat dan pelarutnya. Tahap pemisahan selanjutnya adalah dekantasi atau memipet cairan yang berada diatas padatannya lalu dipindahkan ke tempat lain contohnya adalah pemisahan partikel dalam darah dan pemisahan partikel dalam madu.
Gambar 1.26. Teknik Sentrifugasi untuk memisahkan partikel-partikel darah Sumber : Sumber gambar : https://rumus.co.id/pemisahan-campuran/
4. Forum Diskusi
Untuk memperdalam pemahaman Anda tentang materi yang telah dipelajari pada Kegiatan Belajar 1 maka diskusikanlah kegiatan berikut ini.
Titik leleh dan titik didih merupakan sifat fisika yang dimiliki oleh suatu materi dan khas untuk setiap materi. Pikirkan apa yang terjadi dengan partikel-partikel materi di dalamnya ketika materi tersebut mendidih atau meleleh? Buatlah sketsa gambar untuk merepresentasikan keadaan partikel pada kedua keadaan tersebut, kemudian tentukan perbedaan dan persamaan dari kedua proses tersebut.
Argon, helium, dan boron adalah contoh campuran gas yang terdapat di udara. Seorang siswa mengisi masing-masing balon dengan ketiga gas tersebut secara terpisah dan membiarkan balon tersebut beberapa waktu. Setelah didiamkan beberapa saat, siswa tersebut menemukan bahwa balon berisi gas helium dan neon menjadi mengecil, sedangkan balon berisi gas argon hanya berubah sedikit. Tarik kesimpulan terhadap percobaan siswa tersebut dan temukan percobaan sejenis untuk memberikan ekperimen lainnya kepada siswa.
Penutup
Rangkuman
Selamat, Anda telah menyelesaikan kegiatan belajar 1 mengenai materi dan perubahannya. Dengan demikian Anda telah menguasai kompetensi sebagai guru IPA yang mampu menjelaskan berbagai peristiwa yang ditemui dalam kehidupan sehari-hari dari aspek perubahan struktur yang terjadi pada suatu materi. Hal-hal penting yang telah Anda pelajari dalam kegiatan belajar 1 adalah sebagai berikut:
Perbedaan susunan partikel pada materi padat, cair dan gas menjadikan materi yang adal di alam terdapat pada tiga keadaan: padat, cair, dan gas. Sifat materi padat, cair, dan gas dimanfaatkan untuk penggunaan bahan- bahan tersebut dalam aplikasi teknologi kendaraan maupun dalam penggunaan sehari-hari seperti parfum.
Materi di alam mengalami perubahan secara berkesinambungan melalui perubahan fisis dan kimia atau keduanya.
Materi tersusun oleh partikel dasar materi yang berukuran sangat kecil berupa atom, ion, atau molekul.
Berdasarkan sifat kimianya, materi dikelompkkan menjadi zat tungal (unsur dan senyawa) dan campuran (homogen dan heterogen).
Partikel terkecil dari unsur adalah atom. Partikel terkecil senyawa adalah molekul.
Unsur adalah bahan dasar penyusun materi yang tidak dapat diraikanm kembali menjadi zat-zat yang lebih sederhana melalui reaksi kimia biasa.
Molekul adalah gabungan dua atau lebih unsur yang sama atau berbeda.
Senyawa adalah zat tunggal yang dapat dipisahkan kembali menjadi zat-zat sederhana melalui reaksi kimia. Senyawa merupakan gabungan dua unsur atau lebih melalu reaksi kimia dan memiliki komposisi tetap.
Campuran adalah gabungan dua senyawa atau lebih dengan komposisi yang tidak tetap dan dapat dipisakan kembali menjadi senyawa-senyawa pembentuknya menggunakan proses fisika.
Tes Formatif
Fotosintesis yang terjadi di daun tumbuhan dibantu oleh sinar matahari, terjadi reaksi kimia berikut:
Sinar matahari
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Pernyataan-pernyataan berikut yang benar mengenai reaksi diatas adalah ....
jenis atom dan jumlahnya antara sebelum dan sesudah reaksi fotosintesis sama
jenis unsur, molekul/senyawa, atau ion sebelum dan sesudah reaksi fotosintesis sama
pada saat musim kemarau, reaksi fotosintesis tidak akan terjadi karena tumbuhan tidak mendapatkan cukup air
proses fotosintesis memerlukan sinar matahari sehingga hanya akan berlangsung pada siang hari
jumlah molekul oksigen yang dihasilkan sama dengan jumlah karbondioksida yang dibutuhkan
Tumbuhan menangkap cahaya kemudian menggunakannya untuk mengubahnya menjadi makanan. Selain makanan dalam bentuk padatan, proses tersebut juga menghasilkan suatu gas yang berguna bagi kehidupan. Bagaimana sifat materi dari zat padat yang dihasilkan?
Zat yang dihasilkan dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan reaksi kimia.
Zat yang dihasilkan baik dalam bentuk padat atau gas memiliki sifat yang sama yaitu bisa ditemukan dalam keadaan bebas di alam.
Zat yang dihasilkan merupakan zat yang memiliki sifat yang sama dengan unsur-unsur penyusunnya.
Zat yang dihasilkan dapat bereaksi dengan air membentuk suatu zat baru.
Sifat materi dari zat yang dihasilkan adalah memiliki komposisi yang tidak tetap dan dapat dipisakan kembali secara fisika.
Perhatikan data tentang penggunaan bahan berikut.
[1]. Gas elpiji sebagai bahan bakar karena mudah terbakar dan menghasilkan kalor yang besar.
[2]. Tembaga sebagai kabel listrik karena memiliki daya hantar listrik yang baik.
[3]. Helium sebagai bahan pengisi balon udara karena memiliki massa yang ringan.
[4]. Alumunium sebagai bahan pembuatan alat memasak karena tidak mudah korosi.
Penggunaan bahan diatas yang memanfaatkan pasangan sifat fisika adalah....
1 dan 2
1 dan 3
2 dan 3
3 dan 4
4 saja
Perhatikan beberapa fenomena berikut: (1)
(2)
(3)
(4)
Berdasarkan gambar diatas, produk mana yang dihasilkan melalui reaksi kimia?
1 dan 2
2 dan 3
3 dan 4
1 dan 3
1 dan 4
Perhatikan sifat-sifat materi berikut ini.
[1]. Terbentuk dari dua macam zat atau lebih yang masih mempunyai sifat zat asal
[2]. Dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana secara kimia
[3]. Terbentuk dari dua macam zat yang atau lebih dengan perbandigan massa yang tetap.
[4]. Komponen komponen peyusunnya dapat dipisahkan kembali secara fisis [5]. Dapat direaksikan dengan air
Sifat senyawa ditunjukkan oleh nomor . . . .
1 dan 2
1 dan 3
2 dan 3
2 dan 4
3 dan 4
Raihan mencampurkan adonan mentah pancake dengan coklat chip. Ketika Ia menunggu sebagian pancake buatannya matang, ia melihat sebagian coklat chipnya keluar dari bagian bawah wadah. Campuran coklat chip dengan adonan pancake adalah contoh....
Pelarut
Zat terlarut
Larutan
Suspensi
Koloid
Senyawa merupakan suatu zat yang disusun atas dua jenis unsur atau lebih yang bergabung dengan perbandingan tertentu. Manakah dari diagram berikut yang menunjukkan gambar representasi partikel materi dalam bentuk senyawa?
Perhatikan gambar berikut.
Pemisahan suatu campuran berdasarkan gambar diatas memiliki prinsip pemisahan yaitu ....
Pemisaham zat betdasarkan perbedaan ukuran partikel
Pemisahan zat berdasarkan perbedaan titik didih
Pemisahan zat berdasarkan kelarutan pada pelarut tertentu
Pemisahan zat berdasarkan perbedaan titik leleh dan kelarutan dalam pelarut tertentu
Pemisahan berdasarkan perbedaan distribusi zat diantara fasa gerak dan fasa diam
Susi memiliki campuran yang disimpan di dalam gelas. Campuran tersebut terdiri dari naftalena, garam dan batu kapur. Semua zat tersebut menyatu dan berwarna sama yaitu putih. Susi ingin memisahkan zat-zat tersebut sehingga bisa memanfaatkannya. Urutan tahapan proses untuk pemisahan campuran yang harus dilakukan Susi adalah ....
Penyaringan-pelarutan-pengkristalan-penyubliman
Pelarutan-penyaringan-pengkristalan-penyubliman
Penyubliman-pelarutan-penyaringan-pengkristalan
Pelarutan-pengkristalan-penyaringan-penyubliman
Penhgkristalan-penyaringan-penyubliman-pelarutan
Perhatikan gambar percobaan berikut:
Melalui percobaan diatas, maka siswa dapat memahami bahwa ....
Unsur dapat dihasilkan dari suatu reaksi kimia yang bisa dipecah menjadi bagian yang terkecil dari materi.
Senyawa tersusun atas unsur-unsur dimana sifat senyawa tidak sama dengan unsur-unsur pembentuknya.
Unsur-unsur dapat bergabung membentuk suatu senyawa dengan perbandingan yang tetap.
Senyawa dapat dipisahkan secara kimia menjadi unsur-unsurnya yang sifatnya sama dengan senyawa asalnya.
Campuran air akan membentuk unsur-unsur gas jika dialiri arus listrik
Daftar Pustaka
Chang, Raymond. (2007). Chemistry, Edisi X. New York: Mc Graw Hill Inc. Yayan Sunarya. (2014). Kimia Dasar 1: Berdasarkan Prinsip-Prinsip Terkini,
Edisi III. Bandung: Alkemi Grasifindo Press.
Brigs JGR. (2004). Chemistry Insight, Edisi V. Singapore: Pearson Education Asia Pte. Ltd.
Brady dan Humiston. (1990). General Chemistry, Edisi IV. New York: John Wiley & Sons.
Tautan: https://www.superteacherworksheets.com/matter/matter-article_ https://www.youtube.com/watch?v=IP6YabCahKc https://www.youtube.com/watch?v=o-3I1JGW-Ck https://www.youtube.com/watch?v=qhfqsU0czsk https://www.youtube.com/watch?v=uIxKRPJsy_o https://www.youtube.com/watch?v=IP6YabCahKc https://www.youtube.com/watch?v=IwFkM6Jn2O4 https://www.youtube.com/watch?v=h6bd4csi2DY https://www.youtube.com/watch?v=XPqoGlKP5IY
No comments:
Write komentar