Materi dan Perubahan Materi

Para pakar sains mendefinisikan materi sebagai segala sesuatu yang memiliki ruang dan massa. Pengertian ruang menggambarkan bahwa materi memiliki tempat hunian yang dapat ditentukan dari volumenya, sedangkan massa menggambarkan jumlah partikel yang dikandungnya.

1.      Perubahan Materi

Kajian penting dari ilmu kimia adlah mempelajari perubahan materi dan mekanisme perubahannya. Adanya perubahan dapat dikenali dari keadaan awal materi yang berbeda dengan keadaan akhir materi setelah mengalami perubahan.  Keadaan materi dapat dikenali berdasarkan sifat fisik maupun sifat kimianya. Sifat fisik suatu materi dinyatakan melalui wujud, warna, titik leleh dll. Sifat kimia materi dapat diketahui dari kemampuan melakukan perubahan/reaksi kimia. Misalnya : Bensin lebih mudah terbakar disbanding minyak tanah.

a)      Perubahan Fisika

Perubahan materi yang tidak disertai dengan pembentukan zat yang jenisnya baru.

Contoh : Pencampuran gula kedalam air membentuk larutan gula, Perubahan air menjadi                                     es, Perubahan air menjadi uap air.

b)      Perubahan Kimia

Suatu perubahan yang menghasilkan jenis dan sifat materi berbeda dari zat semula dinamakan perubahan kimia/reaksi kimia. Misalnya, pembakaran kayu, jika kayu dibakar

Akan menghasilkan arang kayu. Jika dibandingkan antara kayu dan arang kayu, keduanya memiliki jenis dan sifat yang berbeda, karena itu pembakaran kayu bukan perubahan fisika, tetapi tergolong perubahan kimia. Dalam perubahan kimia dihasilkan jenis materi yang berbeda dengan materi semula, sehingga terdapat dua istilah yang digunakan dalam reaksi kimia, yaitu zat semula dinamakan reaktan atau pereaksi, sedangkan zat yang terbentuk dinamakan hasil reaksi atau produksi reaksi.

c)      Manfaat Perubahan Materi

Dalam industri obat-obatan dab pestisida, perubahan fisika berperan penting terutama pada proses pengeluaran zat-zat yang terkandung dalam suatu bahan alam, yang diperlukan untuk bahan baku obat-obatan.Contoh pengeluaran yang sering kita lakukan misalnya membuat secangkir kopi di pagi hari. Menyeduh kopi dengan air panas tiada lain adalah melakukan eksternasi kafein dari kopi agar larut kedalam air panas, sehingga ketika diminum terasa segar dan nikmat.

2.      Penggolongan Materi

Ada dua cara untuk menggolongkan materi, yaitu secara fisik dan secara kimia. Penggolongan secara fisik lebih menekankan pada wujud materi, seperti padat, cair dan gas. Sedangkan penggolongan secara kimia lebih menekankan terhadap komposisi dan struktur materi, seperti zat tunggal dan campuran.

a)      Padat, Cair dan Gas

Ciri utama suatu zat padat adalah memiliki sifat tegar. Perbedaan antara bentuk gas dan cairan adalah sifat kedapatmampatan. Gas mudah dimampatkan, sedangkan cairan sukar dimampatkan. Kedua sifat itu, yakni ketegran dan kemampatan dapat digunakan untuk mendefinisikan ketiga wujud materi.

b)      Unsur, senyawa dan campuran

Unsur adalah zat murni yang tidak dapat diuraikan menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana dengan reaksi kimia biasa. Unsur-unsur yang ditemukan dalam keadaan bebas di alam misalnya intan, belerang, emas dan gas hileum.

Berbeda dengan unsur, senyawa adalah zat murni yang dapat terurai melalu reaksi kimia.

Air tergolong senyawa sebab dengan cara elektrolisi air dapat terurai menjadi gas hydrogen dan gas oksigen, komposisi keduanya lebih sederhana dari air.

3.  Partikel-Partikel Materi

           Sejak zaman yunani kuno para pakar filsafat telah memikirkan tentang struktur materi. Pemikiran mereka bertolak dari pembelahan materi. Bagian terkecil dari suatu materi dinamakan Partikel. Partikel dapat berupa atom, molekul, atau ion. Contohnya, besi  tersusun atas atom-atom besi, atom-atom besi adalah partikel, sebab merupakan bagian terkecil dari materi besi.

a)       Atom Postulat Dalton

             Posultat Dalton diantaranya adalah :

1. Materi tersusun atas sejumlah partikel sangat kecil yang tidak dapat dipecah-pecah lagi yang dinamakan atom
2. Atom-atom dalam suatu unsur identic dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain
3. Dalam reaksi kimia, terjadi penggabungan atau pemisahan dan penataan ulang atom-atom dari satu komposisi tertentu membentuk komposisi yang baru
4. Atom dapat bergabung dengan atom lain emmbentuk suatu senyawa dengan perbandingan bulat dan sederhana.

b)       Partikel senyawa (molekul dan ion)

      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 dialam dalam keadaan bebas umumnya berbentuk molekul, seperti gas hidrogen, pksigen, belerang, dan fosfor.partikel terkecil dari suatu senyawa adalah molekul

Terdapat dua jenis molekul, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa. Molekul unsur adalah gabungan atom-atom dari unsur sejenis, seperti gas-gas diatomic seperti gas oksigen (O₂) gas Nitrogen (N₂) gas klorin (CL₂) . Sedangkan  molekul senyawa adalah gabungan atom-atom unsur yang berbeda jenis.

Rumus molekul adalah rumus kimia yang memberikan jumlah atom-atom unsur secara tepat dalam molekul.

Rumus struktur adalah rumus kimia yang menunujukan bagaimana atom atom terikat satu sama lain secara kimia didalam molekul.

Suatu senyawa ion adalah senyawa yang tersusun dari kation dan anion. Pada garam (NaCl) mengandung ion Na⁺ dan ion Cl^- yang sama.

            4.   Hukum-hukum Dasar Perubahan Materi

Dari hasil pengkajian secara eksperimen dengan menggunakan metode ilmiah terhadap materi, telah melahirkan beberapa hokum dasar diantaranya hokum konservasi massa, hokum perbandingan tetap, hokum perbandingan berganda dan hokum perbandingan volum.

a.       Hukum  Konservasi  Massa (Hukum Lavoiser)

Sejak dulu disadari bahwa dalam reaksi kimia disertai perubahan energy. Hal ini telah dirumuskan oleh Einstein, bahwa massa dapat diubah menjadi energy. Menurut  teori ini, jika kapur raksa (oksida logam) dibakar akan logam raksa dan suatu gas. Gas tersebut dinamakan udara tak berflogiston, yaitu sesuatu yang dilepaskan dari materi yan terbakar. Artinya terjadi pengurangan massa.

Menurut Lavoiser, pembakaran dalam wadah terbuka, zat-zat yang terbakar menyerap sesuatu yang terbuka, zat-zat yang terbakar menyerap sesuatu dari udara yang berakibat  terjadinya penambahan massa. Sedangkan dalam wadah tertutup, tidak ada materi yang diserap maupun dibebaskan, sehingga massa total zat yang terbakar tidak berubah. Dari percobaan tersebut, Lavoiser menyimpulkan bahwa massa zat-zat sebelum bereaksi sama dengan massa zat-zat setelah bereaksi.  Pernyataan Lavoiser tersebut sampai kini dikenal sebagai hokum konservasi massa, yaitu massa zat-zat sebelum dan sesudah bereaksi bersifat tetap.

Dari temuan ini, Lavoiser mengemukakan bahwa udara mengandung gas oksigen. Pada saat pembakaran, terjadi reaksi antara zat yang dibakar dengan oksigen di udara. Sebagai gambaran dari hokum konservasi massa dalam reaksi kimi adalah sebagai berikut :

1,00 g natrium + 1,54 g klorin à 2,54 g natrium klorida

2,00 g natrium + 3,08 g klorin à 5,08 g natrium klorida

3,00 g natrium + 4,62 g klorin à 7,62 g natrium klorida

b.      Hukum  Komposisi Tetap (Hukum Proust)

Seorang pakar kimia bernama Joseph Louis Proust telah melakukan sederetan percobaan mengenai perbandingan jumlah zat-zat yang bereaksi. Misalnya pada pembentukan senyawa natrium klorida dari unsur-unsurnya, perbandingan jumlah natrium dan klorin dalam suatu reaksi selalu tetap, yaitu 39,0% natrium dan 61,0% klor. Demikian pula untuk reaksi kimia yang lain seperti :

                        Hidrogen + oksigen   à  air

                        Besi + sulfur (belerang) à besi sulfide

                        Karbon + oksigen à karbon dioksida

c.       Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Jenis senyawa paling sederhana yang dapat dipahami adalah senyawa berupa gabungan dua unsur atau senyawa biner, tiap unsur menyumbang satu atom untuk membentuk molekul. Namun demikian, sejak abad ke-18 pakar kimia telah mengenal bahwa dua macam unsur dapat bergabung membentuk lebih dari satu macam senyawa dengan komposisi tertentu. Contoh, pembakaran unsur karbon oleh oksigen pada kondisi berbeda dapat membentuk dua macam senyawa yang berbeda.

Jika dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, maka massa salah satu unsur yang bergabung dengan massa unsur lain yang dibuat tetap,  berbanding sebagai kelipatan bilangan bulat dan sederhana.

d.      Hukum Perbandingan Volume

Pada suhu dan tekanan tetap, volume gas-gas yang bereaksi  dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. Setiap kali percobaan, volume salah satu pereaksi divariasikan sementara pereaksi yang lain dibuat tetap, misalnya reaksi antara gas hydrogen dan gas oksigen dalam eudiometer membentuk air.

e.       Teori molekul dari Avogadro

Berkaitan dengan fakta yang ditemukan Gay-Lussac, pada tahun 1811, seseorang pakar kimia Italia bernama Amadeo Avogadro mengajukan hipotesis “konsep molekul” untuk menjelaskan fakta yang ditemukan Gay-Lussac. Hipotesis itu berbunyi “pada suhu dan tekanan tetap, semua gas apapun yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Hipotesis Avogadro didasarkan pada sejumlah cuplikan dari jenis gas yang sama dengan volume berbeda dan didasarkan pada cupklikan gas yang volumenya sama tetapi jenis gas berbeda.

Penjelasan Avogadro untuk reaksi pembentukan gas hidrogen klorida yang ditemukan Gay-Lussac adalah sebagai berikut :

1 Volume Hidrogen + 1 volume klorin à 2 Volume hidrogen klorida

n molekul hidrogen + n molekul klorin à 2n molekul hydrogen klorida

1 molekul hydrogen + 1 molekul klorin à 2 molekul hydrogen klorida 


Daftar pustaka :
Sunarya, yayan. 2014. "Kimia Dasar 1" Bandung; Yrama Widya