- Pengenalan Ilmu Kimia
- Apa itu Ilmu Kimia
Alam semesta yang mencakup air, tanah dan udara serta organisme yang tumbuh dan tinggal di dalamnya adalah materi. Materi tersebut amat diperlukan untuk kelangsungan hidup kita. Sebagai contoh udara yang kita hirup, tanaman dan hewan yang kita makan dan sumber energi seperti minytak bumi yang kita perlukan untuk melakukan aktivitas sehari-hari.
Materi di alam (natural resources) ada yang tidak dapat diperbaharui (non-renewable) dan ada yang dapat diperbaharui (renewablbe). Untuk materi yang tidak dapat diperbarui, ilmu kimia berperan untuk mencari materi alternatif. Sebagai contoh, penggunaan sel bahan bakar (fuel cell) sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak bumi yang dapat habis. Demikian pula untuk materi yang dapat diperbaharui, diperlukan upaya yang melibatkan ilmu kimia untuk terus memperbaruinya. Contohnya, penggunaan pupuk serta pestisida untuk meningkatkan produksi pangan.
Disamping itu ilmu kimia juga berperan dalam peningkatan kualitas hidup dengan cara mengubah materi yang ada menjadi materi yang lebih bermanfaat. Contohnya, minyak bumi diubah menjadi produk berupa bahan bakar, plastik, kosmetik, obat-obatan, cat, detergen dan pupuk.
Akan tetapi perubahan materi tersebut dapat menimbulkan dampak negatif terhadap manusia dan lingkungannya.
Berkat ilmu kimia, dampak negatif di atas dapat ditekan antara lain dengan cara memantau pengaruh aktivitas manusia terhadap lingkungan (udara, air dan tanah) dan membuat materi/produk yang lebih ramah lingkungan.
Hal-hal diatas merupakan gambaran tentang lingkup ilmu kimia. Secara umum, ilmu kimia didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan alam yang mempelajari tentang materi yang meliputi struktur, susunan, sifat dan perubahan materi dan energi yang menyertainya
Lalu, apa itu materi dan bagaimana mempelajarinya?
Pemahaman materi akan dibahas di sub bab berikut. Sedangkanpendekatan yang digunakan ilmuwan untuk mempelajari materi dalam ilmu kimia, yaitu metode ilmiah, akan dirinci di sub bab berikutnya.
Kedudukan ilmu kimia diantara ilmu-ilmu lainnya
Ilmu kimia mempunyai peran yang begitu luas sehingga menempati posisi unik diantara ilmu-ilmu lainnya, seperti biologi, kedokteran, farmasi, pertanian, fisika, teknik (industri, sipil, mekanik), geologi dan metalurgi.
Keterkaitan ilmu kimia dengan ilmu lainnya, khususnya ilmu pengetahuan alam telah melahirkan beberapa cabang dalam ilmu kimia. Contohnya biokimia (biologi dan kimia), kimia fisika (kimia dan fisika), termokimia (termodinamika dan kimia), elektrokimia (elektronik dan kimia) dan kimia nuklir (kimia dan nuklir).
Bidang pekerjaan yang terkait dengan ilmu kimia
Oleh karena keterkaitan ilmu kimia yang erat dengan ilmu-ilmu lainnya, maka pemahaman ilmu kimia membuka pintu lebar-lebar untuk bidang pekerjaan yang diinginkan di masa mendatang. Ilmu kimia dapat dikembangkan dalam berbagai bidang keahlian seperti di kedokteran, farmasi, bioteknologi, pertanian, industri dan bahkan militer.
Telah dijelaskan bahwa ilmu kimia mempelajari segala sesuatu tentang materi dan perubahannya. Lalu apa sebenarnya materi itu?
Materi
Materi adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan volume (menempati ruang). Perhatikan, istilah 'massa' digunakan dalam definisi materi dan bukannya 'berat'. Hal ini dikarenakan massa materi adalah tetap dimana-mana, sedangkan berat materi dapat berubah tergantung besarnya gaya gravitasi di tempat tersebut.
Massa dan volume termasuk sifat materi. Sebagai contoh, batu dan udara adalah materi karena memiliki massa dan volume. Pada udara, massa dan volumenya sulit diamati karena udara merupakan wujud gas. Jadi, untuk dapat mempelajari materi, kita harus mengetahui baik sifat maupun wujud materi.
Pembahasan tentang materi dalam sub bab ini akan mencakup sifat materi, wujud materi dan perubahan materi. Disamping itu, untuk memudahkan mempelajari materi, maka juga akan dibahas penggolongan materi.
- Sifat Materi
Sifat materi dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah dari materi dan perubahan yang terjadi pada materi.
- Berdasarkan jumlah dari materi, sifat materi dibedakan menjadi sifat ekstensif dan sifat intensif.
- sifat ekstensif adalah sifat yang bergantung pada jumlah materi. Sebagai contoh, dua batangan emas murni dapat memiliki massa dan volume yang berbeda. Jadi, massa dan volume merupakan sifat ekstensif.
- sifat intensif adalah sifat yang tidak bergantung pada jumlah materi. Contohnya, semua batangan emas murni, yang meskipun massa dan volumenya berbeda, akan mempunyai warna kuning dan daya hantar listrik yang sama. Jadi, warna dan daya hantar listrik adalah sifat intensif.
- Berdasarkan perubahan yang terjadi pada materi, sifat materi dibedakan menjadi sifat sifat fisis dan sifat kimia
- sifat fisis adalah sifat yang dapat diamati tanpa harus mengubah susunan materi. Sifat fisis dapat bersifat ekstensif atau intensif. Contoh sifat fisis yang ekstensif adalah massa, volume dan kalor, sedangkan contoh sifat fisis yang ekstensif adalah warna, rasa, bau, titik didih, titik lebur, daya hantar listrik, kelarutan dan kekerasan
- sifat kimia adalah sifat yang dapat diamati akibat terjadi perubahan suatu materi menjadi materi lain. Sifat kimia selalu bersifat intensif. Contohnya sifat karat besi, pembusukan makanan dan pembakaran bahan bakar.
- identifikasi air murni. Air murni tidak dapat dikenali berdasarkan sifat fisis ekstensifnya berupa massa dan volume. Hal ini dikarenakan materi lain seperti air laut juga dapat mempunyai massa dan volume yang sama. Akan tetapi, air murni dapat diidentifikasi dari sifat fisis intensifnya, seperti rapatan (perbandingan massa dan volumenya). Apabila harga rapatan materi tersebut adalah 1,00 g/ml, maka kemungkinan besar materi tersebut adalah air murni. Untuk memastikannya sifat intensif lainnya seperti titik beku, titik didih dan warna dapat digunakan. Pada tekanan 1 atm, air murni mempunyai titik beku 00C, titik didih 1000C dan tidak berwarna.
- identifikasi emas dan besi pirit. Emas dan besi pirit sulit dibedakan secara fisis oleh penambang emas karena warna keduanya sama. Akan tetapi, keduanya mempunyai sifat kimia yang berbeda. Emas tidak bereaksi jika dipanaskan. Sebaliknya, besi pirit akan bereaksi menimbulkan percikan, asap dan bau yang tidak sedap.
Sifat materi dapat digunakan untuk tujuan identifikasi materi. Dalam hal ini, sifat intensif lebih berperan dibandingkan sifat ekstensif karena sifatnya yang karakteristik untuk setiap jenis materi. Sebagai contoh:
Wujud Materi
Ada tiga wujud materi, yakni padat, cair dan gas. Untuk jelasnya ambil tiga contoh materi di sekitar kita yakni batu, air dan udara. Jika batu diletakkan di dalam gelas, maka bentuknya tidak akan berubah. Akan tetapi, jika air diletakkan di dalam gelas, maka bentuknya akan berubah mengikuti bentuk gelas. Sementara itu, gelas kosong sebenarnya terisi udara. Udara begitu mudah dipindahkan jika ke dalam gelas ditambahkan batu atau air. Perbedaan fisis tersebut disebabkan oleh perbedaan wujud atau fasenya. Batu mempunyai wujud padat, air mempunyai wujud cair dan udara mempunyai wujud gas.
Secara umum wujud materi (padat, cair, gas) dapat dibedakan dengan mengamati sifat-sifat fisisnya sebagai berikut.
Tabel 1.1 Sifat fisis dari wujud padat, cair dan gas.
Untuk lebih memahami perbedaan wujud padat, cair dan gas
Lalu, apa manfaat dari mempelajari sifat materi?
Materi dapat berubah dari satu wujud ke wujud lain. Sebagai contoh, es dapat berubah menjadi air dan uap air jika dipanaskan. Demikian pula sebaliknya, uap air akan berubah menjadi air dan es apabila didinginkan. Perubahan tersebut dinamakan perubahan wujud materi (perubahan fase materi). Dalam perubahan wujud materi, jenis materi tidak berubah (es, air dan uap air adalah materi yang sama).
Perubahan wujud materi terjadi karena adanya perubahan energi yang terkandung dalam materi, seperti diakibatkan oleh pemanasan atau pendinginan. Perubahan energi tersebut akan mempengaruhi kekuatan gaya tarik antar partikel penyusun materi tersebut. Semakin besar gaya tarik antar partikel, maka semakin dekat jarak antar partikel. Demikian pula sebaliknya.
- Perubahan Wujud Materi
a. Perubahan fisika, yaitu perubahan yangtidak menghasilkan materi baru. Perubahan ini hanya melibatkan perubahan bentuk atau wujud materi. Contohnya, perubahan es menjadi air dan pelarutan gula dalam air. Perubahan fisika mudah dibalikkan ke keadaan semula.
a. Perubahan kimia atau reaksi kimia, yaitu perubahan yang menghasilkan materi baru. Contohnya pembakaran kayu menjadi abu, perkaratan besi menjadi oksida besi dan reaksi antara logam natrium dan gas klorin membentuk natrium klorida (garam dapur). Suatu perubahan kimia sulit dibedakan ke keadaan semula.
Untuk mengetahui apakah telah terjadi perubahan/reaksi kimia pada materi, ada beberapa perubahan yang dapat diamati seperti perubahan warna, pembentukan gas, pembentukan endapan dan perubahan suhu.
Reaksi kimia ada yang berlangsung cepat seperti pembakaran kayu dan lambat seperti perkaratan besi.
a. Unsur
Jika kita melewatkan listrik melalui natrium klorida (garam dapur) cair, maka natrium klorida akan terurai menjadi dua zat yang lebih sederhana, yakni logam natrium dan gas klorin. Natrium dan klorin tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat-zat yang lebih sederhana oleh suatu reaksi kimia. Natrium dan klorin merupakan contoh unsur. Secara umum, unsur didefinisikan sebagai berikut: "Unsur adalah zat yang tidak bisa lagi diuraikan ke bentuk sederhana melalui reaksi kimia".
Selain natrium dan klorin, terdapat unsur-unsur lain di alam seperti hidrogen, oksigen, besi, tembaga, aluminium, karbon dan kalsium. Para ilmuwan telah menemukan 90 unsur alami dan mensintesis 25 unsur buatan. Jadi, sampai saat ini terdapat 115 unsur di alam. Yang menakjubkan, unsur-unsur yang jumlahnya begitu terbatas merupakan komponen penyusun materi yang jumlahnya begitu banyak di alam.
Lambang Unsur
- Lambang unsur dinyatakan dengan huruf besar yang merupakan huruf awal dari nama dalam bahasa latin. Contohnya, H untuk hidrogen (Hydrogenium), O untuk oksigen (Oxygenium) dan C untuk karbon (Carbonium).
- Jika terdapat unsur-unsur dengan huruf awal yang sama, maka perlu ditambahkan huruf kedua yang ditulis dengan huruf kecil. Contohnya, C untuk karbon (Carbonium), Ca untuk kalsium (Calcium) dan Cd untuk kadmium (Cadmium).
Simak penulisan beberapa lambang unsur berikut.
| Nama Unsur | Nama Latin/Nama Asal | Lambang Unsur | Keterangan |
| Hidrogen | Hydrogenium | H | Gas tak berwarna |
| Helium | Helium | He | Gas, tak berwarna |
| Merkuri | Hydrargyrum | Hg | Cair, Putih Keperakan |
| Oksigen | Oxygenium | O | Gas, tak berwarna |
| Karbon | Carbonium | C | Padat, Hitam (grafit)/Tak berwarna (intan) |
| Kalsium | Calcium | Ca | Padat, Keperakan |
| Kadmium | Cadmium | Cd | Padat, Biru Putih |
| Tembaga | Cuprum | Cu | Padat, Kemerahan |
| Klorin | Chlorin | Cl | Gas, Kuning-Hijau |
| Kobalt | Cobaltum | Co | Padat, Kemerahan |
| Kromium | Chromium | Cr | Padat, Keperakan |
| Tembaga | Cuprum | Cu | Padat, Kemerahan |
| Perak | Argenium | Ag | Padat, Keperakan |
| Aluminium | Aluminium | Al | Padat, Putih keperakan |
| Argon | Argon | Ar | Gas, Tak berwarna |
| Emas | Aurum | Au | Padat, Kuning |
| Pluorin | Fluorium | F | Gas, Hijau kuning |
| Besi | Ferrum | Fe | Padat, Putih keperakan |
| Nitrogen | Nitrogenium | N | Gas, Tak berwarna |
| Natrium | Natrium | Na | Padat, Keperakan |
| Neon | Neon | Ne | Gas, Tak berwarna |
| Nikel | Nicculum | Ni | Padat, Keperakan |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar