BAB I MATERI 1.1 Pengertian Materi Dalam Ilmu Kimia kita mempelajari bangun (struktur) materi dan perubahan yang dialami materi, baik dalam proses-proses alamiah maupun dalam eksperimen yang direncanakan. Jadi dalam Ilmu Kimia tersebut kita dapat mengetahui bagaimana benda atau materi di alam raya dapat diubah dari bentuk yang ada dengan sifatsifat tertentu menjadi bentuk-bentuk lain dengan sifat-sifat yang berbeda. Sebagai contoh : Ilmu kimia memberikan pengetahuan yang memungkin-kan untuk perubahan bentuk minyak alami menjadi berbagai jenis bahan baku sejumlah plastik, obat-obatan dan pestisida. Dengan Ilmu Kimia pula kita dapat mencari bahan atau logam yang tepat untuk membuat semikonduktor. Dan dapat menentukan kombinasi yang tepat antara semikonduktor, sehingga menjadi komponen penentu yang handal dalam pembuatan komputer kecepatan tinggi dan sebagainya. Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang. Massa suatu benda menyatakan jumlah materi yang ada pada benda itu. Massa benda berbeda dengan berat benda. Massa benda di segala tempat tetap. Berat menyatakan tarikan gravitasi bumi terhadap benda itu, dan besarnya bergantung pada letak benda itu. Hukum Kekekalan Materi menyatakan bahwa : Materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. 1.2 Sifat Dan Perubahan Materi 1.2.1 Sifat Materi Tiap materi (misalnya air, gula, garam, perak dan lainnya) memiliki seperangkat sifat atau ciri (karakteristik) yang 1
membedakannya dari semua materi lain dan memberinya identitas yang unik. Contoh : Antara gula dan garam : Persamaan : berwarna putih, padat, kristalin, larut dalam air dan tidak berbau. Perbedaan : Gula : rasanya manis, bila dipanaskan dalam belanga akan meleleh dan berwarna coklat. terbakar di udara. Garam : rasanya asin, baru meleleh setelah dipanasi hingga membara dan tidak menjadi coklat betapapun dipanasi, tidak terbakar di udara. Sifat Instrinsik ( Kimia ) ialah kualitas yang bersifat khas tiap materi, tidak perduli bentuk dan ukuran materi itu. Misalnya : kestabilan dan kereaktifan. Sifat Ekstrinsik ( Fisika ) ialah suatu sifat yang besarnya bergantung pada bentuk dan ukuran (jumlah) materi. Misalnya : massa, volume, panjang, warna, kilap, rapatan, viskositas, titik didih, titik leleh dan kekerasan. 1.2.2 Perubahan Materi Perubahan materi di alam ini sering terjadi. Perubahan materi ada yang menghasilkan zat baru dan tidak menghasilkan zat baru. Contoh perubahan materi yang terjadi sehari-hari : Proses alam terjadinya hujan mulai dari air menguap, mengembun, dan membentuk titik-titik air yang kemudian menjadi hujan. Benda-benda dari besi bisa berkarat. Nasi yang dibiarkan saja di udara akan basi. Lilin akan habis jika dibakar sumbunya. Garam dalam air akan larut dan air terasa asin. 2
Perubahan Fisika adalah suatu proses perubahan penampilan fisik materi dengan identitas dasar tidak berubah. Perubahan fisika tidak akan menimbulkan zat baru. Contoh-contoh perubahan fisika: es mencair, lilin meleleh, kamper menyublim, uap sodium mengkristal, gas alam menjadi LPG, dan lain-lain. Perubahan Kimia adalah perubahan kualitas yang khas dari suatu materi yang menyebabkan materi itu berubah, baik materi itu sendiri maupun dengan berinteraksi dengan materi lain. Perubahan kimia akan merubah suatu materi menjadi materi yang berbeda. Contoh-contoh perubahan kimia: proses fotosintesa, pembusukan, pembakaran, dan peragian. 1.3 Klasifikasi Materi Materi berada dalam banyak bentuk dan sifat yang berbedabeda, sehingga perlu untuk dilakukan pengelompokan. Salah satu bagan pengelompokkan materi adalah sebagai berikut: Unsur adalah zat-zat yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan kimia sederhana menjadi dua zat berlainan atau lebih. Unsur-unsur yang telah ditemukan saat ini sebanyak 106 buah unsur. Kira-kira 90 berasal dari alam, sisanya didapat dari proses reaksi inti. Semua unsur dapat dilihat pada Tabel Periodik unsur. Contoh unsur-unsur pada bidang elektronika yaitu : Silicon (Si), tembaga (Cu), germanium (Ge), besi (Fe) dan lainnya. 3
Senyawa terbentuk oleh kombinasi kimia dari dua unsur atau lebih. Senyawa kimia yang telah diketahui sekarang jumlahnya jutaan, Sifat-sifat zat yang diperoleh dengan menguraikan suatu senyawa, sama sekali tidak berhubungan dengan sifat senyawa itu. Komposisi dan sifat suatu unsur atau senyawa, selalu sama dalam keseluruhan. Contohnya : air (H 2 O), garam (NaCl), protein hemoglobin, dan sebagainya Campuran adalah bahan yang mengandung dua zat berlainan atau lebih Suatu campuran tidak mempunyai sifat yang unik. Sifat suatu campuran merupakan sifat dari unsur-unsur penyusunnya. Campuran Homogen adalah bila tidak ada bagian-bagian yang dapat dibedakan satu dan yang lain, bahkan dengan mikroskop sekalipun, Misalnya : larutan gula dalam air, air laut, udara dan sebagainya. Campuran Heterogen adalah bila terdapat bagian-bagian yang tampak berlainan. Misalnya : campuran bubuk kopi dan gula 1.4 Hukum-Hukum yang Berhubungan Dengan Materi a. Hukum Kekekalan Massa Antoine Lavoiser di Perancis tahun 1789, merumuskan hukum Kekekalan Massa dari ribuan eksperimen yang berkembang pada abad ke-18. Hukum Kekekalan Massa menyatakan : Massa tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan dalam perubahan materi apa saja. Dengan perkataan lain massa sesudah reaksi sama dengan massa sebelum reaksi. Contoh : Cairan merkuri bereaksi dengan oksigen membentuk merkuri oksida berwarna merah. Bila merkuri oksida ini dipanaskan lagi, akan terurai dan menghasilkan sejumlah cairan merkuri dan gas oksigen yang 4
jumlahnya sama dengan yang dibutuhkan pada saat pembentukan merkuri oksida Untuk menentukan susunan suatu senyawa, seorang dapat menguraikan suatu sampel yang telah ditimbang dari senyawa itu menjadi unsur-unsur penyusunnya sehingga massa masingmasing penyusunnya dapat ditentukan. Atau sebaliknya, massa senyawa dapat ditentukan dari unsur-unsur yang massanya diketahui. Contoh soal : Dalam reaksi antara unsur Karbon (C) dan gas Oksigen (O) menghasilkan Karbondioksida (CO 2 ). Jika massa C adalah 9 gram dan CO 2 yang dihasilkan sebanyak 33 gram, Hitunglah massa O yang diperlukan dalam reaksi tersebut! Jawab : massa O = massa CO 2 massa C = 33 9 = 24 gram b. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Susunan Tetap) Penelitian Joseph Proust (1754-1826) tentang susunan senyawa menghasilkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Susunan Tetap). Pada tahun 1799 telah ditemukan bahwa tembaga karbonat, baik dari sumber alami maupun sintesis dalam laboratorium mempunyai susunan tetap. Hukum Perbandingan Tetap menyatakan : perbandingan massa unsur-unsur di dalam suatu senyawa kimia adalah tetap. Misalnya : Dalam senyawa dengan rumus XaYb maka perbandingan massa unsur X dan unsur Y di dalam senyawa itu adalah : ( a BA(X) : b BA(Y) ) ( BA = Berat Atom dapat dilihat pada Table Periodik Unsur ) 5
Contoh soal : Perbandingan massa unsur Al dan O di dalam senyawa Al 2 O 3 adalah : 2 BA(Al) : 3 BA(O) 2 x 27 : 3 x 16 54 : 48 9 : 8 Contoh soal : Diketahui perbandingan massa Kalsium (Ca) dan Oksigen (O) dalam membentuk senyawa Kalsium Oksida (CaO) adalah 5 : 2. Bila direaksikan 10 gram Kalsium dan 12 gram Oksigen, tentukan : a. massa Kalsium Oksida (CaO) yang terbentuk. b. massa sisa pereaksinya! Jawab: Massa mula-mula Kalsium (Ca) = 10 gram Massa mula-mula Oksigen (O) = 12 gram Perbandingan massa Kalsium (Ca) = 10 : 5 = 2 Perbandingan massa Oksigen (O) = 12 : 2 = 6 a. Untuk menentukan banyaknya zat yang bereaksi, pilihlah yang perbandingannya kecil. Massa Kalsium yang bereaksi : 2 x 5 = 10 gram Massa Oksigen yang bereaksi : 2 x 2 = 4 gram + Massa CaO yang dihasilkan : = 14 gram b. Massa Oksigen mula-mula = 12 gram Massa Oksigen yang berekasi = 4 gram - Sisa Massa Oksigen = 8 gram 6
c. Hukum Perbandingan Berganda Hukum Perbandingan Berganda dikenalkan oleh Dalton (1805), menyatakan : Bila dua unsur membentuk satu senyawa atau lebih, maka perbandingan massa dari unsur pertama dan unsur kedua merupakan bilangan yang sederhana. Contoh : Unsur Nitrogen (N) dan Oksigen (O) dapat membentuk lebih dari satu senyawa. Senyawa-senyawa itu antara lain adalah N 2 O, NO, NO 3, N 2 O 4, dan N 2 O 5. Bila massa N adalah tetap sebesar 14 gram maka tentukan massa Oksigen dalam tiap senyawa tersebut. Jawab : Massa Oksigen dalam tiap senyawa tersebut adalah : BA(O) 16 N 2 O = x 14 gram = x 14 gram = 8 gram NO = N 2 O 3 = N 2 O 4 = N 2 O 5 = 2 BA(N) BA(O) x 14 gram = BA(N) 3 BA(O) 2 BA(N) 4 BA(O) 2 BA(N) 5 BA(O) 2 BA(N) x 14 gram = x 14 gram = x 14 gram = 2 14 16 x 14 gram = 16 gram 14 3 16 2 14 4 16 2 14 5 16 2 14 x 14 gram = 24 gram x 14 gram = 32 gram x 14 gram = 40 gram Contoh soal: Karbon dan Oksigen dapat membentuk dua macam senyawa yaitu CO dan CO 2. Jika kandungan karbon pada senyawa CO dan CO 2 berturut-turut 42,85% dan 27,2%. Apakah data ini sesuai Hukum Perbandingan Berganda? Jawab: Misalkan senyawa CO dan CO 2 masing-masing 100 gram. Terbentuknya CO sebanyak 100 gram : Massa Karbon = 42,85 gram Massa Oksigen = 57,15 gram Maka, Perbandingan massanya = 42,85 : 57,15 = 1 : 1,33 7
Terbentuknya CO 2 sebanyak 100 gram : Massa Karbon = 27,2 gram Massa Oksigen = 72,8 gram Maka, Perbandingan massanya = 27,2 : 72,8 = 1 : 2,66 Jadi : Perbandingan massa oksigen dalam CO 2 dan CO : = 2,66 : 1,33 = 2 : 1. Perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawa adalah bulat sederhana, sesuai dengan Hukum Perbandingan Berganda. 8