Ilmu Kimia Dasar: Sifat, Perubahan, dan Klasifikasi Materi

 Oleh : Aziz Affandi (@V04-Aziz)

Pendahuluan

lmu kimia merupakan ilmu yang sangat luas penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Perkembangan yang pesat dalam bidang kimia banyak memberi sumbangan terhadap kemajuan dalam pelbagai bidang, seperti bidang kesehatan, lingkungan, industri, dan bidang lainnya yang sangat erat kaitannya dengan kimia.

Ilmu Kimia merupakan bagian dari salah satu bidang sains yang mempelajari tentang susunan, komposisi, struktur, sifat-sifat materi dan perubahannya, serta energi yang menyertai perubahan tersebut.

Materi dan Sifatnya

Materi adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Istilah materi meliputi segala sesuatu yang dapat dilihat dan disentuh (seperti air, pohon, dan tanah), serta yang tidak dapat dilihat dan disentuh (seperti udara).

Setiap materi memiliki sifat tertentu yang khas, yang memudahkannya untuk dikenali dan dibedakan dengan zat lainnya. Sifat materi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan sifat kimia.

Sifat fisika suatu materi dapat dilihat dan diukur secara langsung, yang termasuk sifat fisika misalnya warna, bau, kerapatan, titik leleh, titik beku, kelenturan, dan kekuatan. Sifat kimia ialah sifat yang berhubungan dengan kemampuan sebuah zat untuk bereaksi atau berubah menjadi zat lain. Untuk mengukur dan mengamati sifat kimia hanya dapat dilakukan melalui reaksi. Contohnya, gas hidrogen dapat berubah menjadi air jika direaksikan dengan gas oksigen. Setelah gas hidrogen dan gas oksigen bereaksi, dihasilkan zat baru, yaitu air yang sifatnya berbeda dengan sifat zat pembentuknya

Perubahan Materi

Materi dapat mengalami perubahan. Air akan berubah menjadi uap air bila didihkan dan akan berubah menjadi es bila dibekukan. Uap air bila didinginkan akan berubah menjadi air dan es bila dipanaskan akan berubah kembali menjadi air. Perubahan wujud yang terjadi pada air termasuk ke dalam perubahan fisika, yaitu perubahan materi yang tidak menghasilkan zat baru. Pada perubahan fisika, susunan komponen zat tidak berubah. Contoh perubahan fisika lainnya adalah kapur barus menyublim menjadi gas, gandum yang digiling menjadi tepung terigu, benang diubah menjadi kain, batang pohon dipotong-potong menjadi kayu balok dan triplek.

1. Padat menjadi cair disebut mencair, contohnya es krim yang mencair.
2. Cair menjadi gas disebut menguap, contohnya air bila dipanaskan akan menguap.
3. Gas menjadi padat disebut menghablur/mengkristal contohnya pembuatan pupuk ammonium nitrat, garam dari air laut.
4. Padat menjadi gas disebut menyublim, contohnya kapur barus
5. Gas menjadi cair disebut mengembun, contohnya embun di pagi hari pada daun-daun.
6. Cair menjadi padat disebut membeku, contohnya pembuatan agar-agar atau jely.

Klasifikasi Materi

• Secara Fisika

Secara fisika, berdasarkan wujudnya, materi dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu padat, cair dan gas.

1. Zat Padat

Sifat yang dimiliki oleh zat padat adalah mempunyai bentuk dan volume tertentu, partikel-partikel zat padat mempunyai energi yang sangat rendah, jarak partikelnya sangat rapat sehingga partikelnya tidak dapat bergerak bebas. Jika zat padat dipanaskan, terjadi penambahan energi yang menyebabkan partikel-partikelnya bervibrasi (bergetar). Jika suhu dinaikkan maka getaran semakin cepat sehingga terjadi proses pemuaian dan jarak partikelnya semakin merenggang dan menjauh, yang menyebabkan perubahan fase padat mulai mencair.

2. Zat Cair

Sifat yang dimiliki oleh zat cair adalah mempunyai volume tertentu, tetapi tidak memiliki bentuk yang tetap. Jarak antar partikelnya lebih renggang, memiliki energi yang lebih besar daripada zat padat, dan partikelnya dapat bergerak bebas. Bila dilakukan pemanasan, getaran antar partikelnya semakin cepat, ikatan antar partikelnya semakin lemah sehingga partikelnya dapat bergerak bebas dan saling menjauh satu sama lain. Jika pemanasan terus dilakukan maka akan terjadi perubahan zat cair menjadi gas.

3. Gas

Molekul zat gas selalu bergerak, ikatan dari antarpartikel semakin lemah dan semakin menjauh sehingga jarak antarpartikel semakin besar karena bergerak sangat bebas dan mempunyai susunan tidak beraturan.

Keadaan akan semakin menjauhkan molekul satu dengan lainnya dan bergerak bebas di mana keadaan tersebut akan terjadi bila suhu dinaikkan.

• Secara Kimia

Secara kimia, materi dapat dikelompokkan ke dalam zat tunggal dan campuran. Zat tunggal dapat dibedakan menjadi dua golongan, yaitu unsur dan senyawa. Sedangkan campuran dikelompokkan menjadi campuran homogen dan heterogen.

1. Zat Tunggal atau Zat Murni

Dari bagan di atas diketahui bahwa materi dikelompokkan menjadi dua, yaitu zat tunggal (zat murni) dan campuran. Zat tunggal adalah bentuk materi yang memiliki komposisi yang tetap dan sifat yang khas. Contohnya, air, emas, oksigen, dan garam dapur. Zat tunggal dapat dibedakan dengan zat tunggal lainnya dengan melihat komposisinya dan dapat diidentifikasi melalui penampakannya, baunya, rasanya, dan sifat lainnya. Zat tunggal dapat dikelompokkan menjadi unsur dan senyawa.

a. Unsur

Unsur merupakan zat tunggal yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat- zat lain dengan reaksi kimia biasa (bukan reaksi nuklir). Alam semesta ini mengandung unsur yang sangat banyak, tetapi yang baru diketahui dan dipelajari oleh para ahli adalah sebanyak 118 macam unsur dimana diantaranya lebih dari 22 unsur adalah merupakan unsur buatan. Daftar dari nama-nama unsur tersebut dapat diketahui dalam Daftar Periodik Unsur-unsur Sistem Berkala.

Unsur dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu unsur logam dan unsur non logam. Contoh unsur logam adalah besi, emas, perak, alumunium, tembaga, natrium, kalium, dan magnesium. Unsur-unsur logam tersebut memiliki sifat- sifat, seperti semua unsur logam berupa zat padat (kecuali raksa yang berwujud cair), merupakan penghantar listrik dan panas yang baik, memiliki titik leleh dan titik lebur yang tinggi, dapat ditempa dan memiliki kilap khusus dipermukaannya. Sedangkan unsur non logam tidak memiliki sifat-sifat tersebut. Contoh unsur non logam adalah oksigen, nitrogen, belerang, karbon, klorin dan iodium.

b. Senyawa

Senyawa adalah zat kimia yang terbentuk dari dua atau lebih unsur. Oleh karena itu, senyawa dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana melalui proses kimia. Perhatikan contoh berikut: molekul air yang memiliki rumus kimia H2O merupakan suatu senyawa yang tersusun dari 2 buah atom hidrogen dan 1 buah atom oksigen. Molekul air dihasilkan dari reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen, menurut persamaan reaksi berikut:

2H2(g) + O2(g)  2H2O(c)

Melalui proses elektrolisis, molekul air yang terbentuk dari reaksi tersebut dapat diuraikan kembali menjadi gas hidrogen dan gas oksigen.

2H2O(c)  2H2(g) + O2(g)

Sifat zat yang menyusun senyawa berbeda dengan sifat senyawa yang terbentuk. Pada contoh di atas, gas oksigen dan gas hidrogen berwujud gas dan mudah terbakar, sedangkan air berwujud cair dan digunakan untuk memadamkan api.

2. Campuran

Campuran adalah kombinasi atau gabungan beberapa zat yang terbentuk tanpa melalui reaksi kimia. Misalnya, bila kita mencampurkan 1 gelas pasir dengan 2 gelas serbuk besi maka akan terbentuk campuran pasir dan besi. Contoh lainnya, bila garam dapur dilarutkan dalam air, maka akan terbentuk campuran antara air dengan garam yang disebut larutan garam.

Campuran terbagi menjadi dua, yaitu campuran homogen dan heterogen.

Campuran homogen adalah campuran yang serba sama, contohnya udara, larutan garam dapur, campuran alkohol 70% dengan air, dan bensin, dimana zat penyusun campurannya sangat sulit untuk dibedakan dan tidak terlihat lagi bahan semulanya.

Campuran heterogen yaitu campuran antara dua zat atau lebih, masih nyata sifat masing-masing, contoh campuran terigu dan gula pasir, serbuk besi-pasir. Komponen-komponen dalam campuran dapat dipisahkan secara fisika.

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk memisahkan campuran adalah dengan cara:

1. penyaringan (filtrasi),
2. penyulingan (destilasi),
3. pengkristalan (kristalisasi)
4. kromatografi, dan
5. sublimasi.

Daftar Pustaka

Chang, Raymond. (1994).Chemistry. New York: Mc-Graw-Hill.

David W. Ostoby. (2001). Prinsip-prinsip Kimia Modern. Jilid I dan II. Diterjemahkan oleh Suminar.

F.G. Winarno. (1992). Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Medika Jurnal Kedokteran Indonesia. Maret 2006.

Padmono, dkk. (2006). Kimia Terapan. Jakarta: Universitas Terbuka. Team Prevensi Badan Narkotika Provinsi DKI Jakarta 2007.