Ilmu Kealaman Dasar
“Materi/Zat dan Energi”
A. Materi/Zat
1. Pengertian materi
Dunia benda terdiri atas materi dan energi. Tubuh organisme dibangun oleh materi dan hidupnya bergantung pada energi. Tanah, air, udara, tumbuhan, dan hewan, atau pendeknya semua makhluk yang hidup dan tidak hidup tersusun atas materi. Setiawan (2020:2) mendefenisikan materi sebagai sesuatu yang mempunyai masa yang menempati ruang. Udara tersusun atas gas-gas yang tidak dapat dilihat, tetapi dapat dibuktikan keberadaannya. Dengan mengibaskan sehelai kertas, kita dapat merasakan adanya angin. Angin adalah udara yang bergerak. Walau udara amat ringan, tetapi dapat dibuktikan bahwa udara memiliki massa. Ikatkan seutas tali tepat pada tengah-tengah sebatang kayu. Pada kedua ujung kayu itu masing-masing gantungkanlah sebuah balon yang sudah ditiup dan yang belum ditiup pada ujung yang lain. Apa yang terlihat? Dari percobaan itu dapat disimpulkan bahwa udara memiliki massa dan menempati ruang.
Ramlawati (2017:1) manyatakan materi adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Semua materi di sekitar kita, termasuk semua makhluk hidup tergolong materi karena menempati ruang dan memiliki massa. Contohnya besi, air, dan udara. materi di alam dapat berupa zat tunggal (murni) dan dapat juga berupa campuran. Zat murni hanya tersusun dari satu jenis zat, dan sering disebut dengan “zat”, sedangkan campuran merupakan materi yang tersusun dari dua atau lebih zat.
2. Klasifikasi zat
Ramlawati (2017:2) mengungkapkan bahwa materi dapat diklasifikasikan dengan dua cara yaitu berdasarkan keadaannya (wujudnya) dan berdasarkan komposisinya. Semua materi memiliki sifat-sifat tertentu. Sifat-sifat materi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia. Sifat fisika adalah sifat yang dapat diukur dan diteliti tanpa mengubah komposisi atau susunan dari zat tersebut, contohnya wujud, warna benda, massa jenis, titik leleh, titik didih atau sifat lainnya. Sedangkan sifat kimia adalah sifat suatu materi yang dapat diketahui jika materi tersebut bereaksi dengan materi lainnya. Misalnya bensin, zat ini mudah terbakar jika disulut dengan api. Olehnya itu dapat dikatakan bahwa sifat kimia bensin adalah mudah terbakar. Contoh lain sifat kimia adalah mudah berkarat dan mudah meledak.
a. Klasifikasi Materi Berdasarkan Keadaannya
Materi dapat berada dalam tiga wujud yaitu padat, cair, dan gas yang didasarkan pada cara atom-atom dan molekul-molekul tersusun di dalamnya. Dalam padatan, atom atau molekul terikat erat satu sama lain sehingga menciptakan keadaan yang rigid/ kaku. Setiap atom atau molekul dikurung oleh atom atau melekul tetangganya menyebabkan tidak bisa berpindah. Akibatnya, zat padat memiliki bentuk dan volume tertentu. Contoh padatan berlian, logam dan es. Dalam cairan, atom-atom atau molekul-molekul tidak terikat erat seperti dalam padatan, sehingga atom atau molekul dapat bergerak bebas di sekitarnya. Dalam hal ini, di antara atom atau molekul dalam cairan masih mengalami gaya Tarik menarik tapi tidak sekuat padatan.
Cairan memiliki volume yang pasti tetapi bentuknya tidak pasti bergantung pada bentuk wadahnya. Karena fleksibilitasnya, sehingga cairan dapat dituangkan dari satu wadah ke wadah lainnya pada suhu kamar. Contoh air, bensin, dan alcohol.
Dalam gas, atom-atom atau molekul-molekul jauh terpisah karena tidak dibatasi sama sekali, berarti antara atom-atom atau molekul-molekul tidak memiliki kekuatan tarik-menarik. Oleh karena itu, zat dalam wujud gas menempati volume yang besar. Gas tidak memiliki bentuk atau volume sendiri tetapi diasumsikan memiliki bentuk dan volume wadahnya. Misalnya oksigen, hydrogen, dan helium pada suhu kamar. Susunan atom atau molekul dalam keadaan padat, cair, dan gas ditunjukkan pada Gambar.
b. Klasifikasi Materi Berdasarkan Komposisinya
Materi terbagi menjadi dua kategori besar, yaitu substansi murni dan substansi tidak murni (campuran). Zat murni memiliki sifat yang berbeda dengan zat lainnya. Misal, unsur hidrogen hanya tersusun dari atom-atom hidrogen saja. Unsur oksigen hanya tersusun dari atom-atom oksigen saja. Sifat oksigen dan hidrogen tidak tampak pada zat yang dibentuk dari keduanya, misal air (H2O). Substansi murni terbagi dua, yaitu unsur dan senyawa. Selanjutnya, unsur terbagi menjadi logam, non logam, dan metalloid. Campuran dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Campuran dapat dipisahkan menjadi substansi murni dengan cara fisika. Struktur klasifikasi materi disajikan pada Gambar.
1) Unsur
Unsur adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana baik dengan cara fisika maupun dengan cara kimia. Bagian terkecil dari suatu unsur disebut dengan atom. Unsur hanya terdiri dari satu jenis atom, yang dapat bergabung atau tidak bergabung membentuk molekul atau struktur yang lebih besar. Olehnya itu, ada unsur yang eksis sebagai atom (misalnya Argon) ada juga dalam bentuk molekul (misalnya nitrogen, N2). Unsur dikelompokkan menjadi tiga (3) bagian, yaitu unsur logam, non logam, dan metalloid.
a) Unsur logam
Secara umum unsur logam memiliki sifat berwarna putih mengkilap, mempunyai titik lebur rendah, dapat menghantarkan arus listrik, dapat ditempa dan dapat menghantarkan kalor atau panas. Pada umumnya logam merupakan zat padat, namun terdapat satu unsur logam yang berwujud cair yaitu air raksa. Beberapa unsur logam yang bermanfaat dalam kehidupan sehari–hari, antara lain:
(1) Besi (Fe) Merupakan logam yang paling murah, sebagai campuran dengan karbon menghasilkan baja untuk konstruksi bangunan, mobil dan rel kereta api.
(2) Tembaga (Cu) Tembaga banyak digunakan pada kabel listrik, perhiasan, dan uang logam. Campuran tembaga dengan timah menghasilkan perunggu sedangkan campuran tembaga dengan seng menghasilkan kuningan.
(3) Seng (Zn) Seng dapat digunakan sebagai atap rumah, perkakas rumah tangga, dan pelapis besi untuk mencegah karat.
(4) Platina (Pt) Platina digunakan pada knalpot mobil, kontak listrik, dan dalam bidang kedokteran sebagai pengaman tulang yang patah.
(5) Emas (Au) Emas merupakan logam sangat tidak reaktif, dan ditemukan dalam bentuk murni. Emas digunakan sebagai perhiasan dan komponen listrik berkualitas tinggi. Campuran emas dengan perak banyak digunakan sebagai bahan koin.
b) Unsur non logam
Pada umumnya unsur non logam memiliki sifat tidak mengkilap, penghantar arus listrik yang buruk, dan tidak dapat ditempa. Secara umum non logam merupakan penghantar panas yang buruk, namun terdapat satu unsur non logam yang dapat menghantarkan panas dengan baik yaitu grafit. Beberapa unsur non logam yang bermanfaat dalam kehidupan sehari–hari, antara lain:
(1) Fluor (F) Senyawa fluorid yang dicampur dengan pasta gigi berfungsi menguatkan gigi, freon – 12 sebagai pendingin kulkas dan AC.
(2) Yodium (I) Senyawa yodium digunakan sebagai antiseptik luka, tambahan yodium dalam garam dapur, dan sebagai bahan tes amilum (karbohidrat) dalam industri tepung.
c) Unsur semi logam (Metaloid)
Unsur semi logam memiliki sifat antara logam dan non logam. Beberapa unsur semi logam yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
(1) Silikon (Si), senyawa silikon banyak digunakan dalam peralatan pemotong dan pengampelasan, untuk semi konduktor, serta bahan untuk membuat gelas dan keramik.
(2) Germanium (Ge), germanium merupakan bahan semikonduktor, yaitu pada suhu rendah berfungsi sebagai isolator sedangkan pada suhu tinggi sebagai konduktor.
2) Senyawa
Senyawa adalah zat-zat yang tersusun atas dua unsur atau lebih yang bergabung secara kimia dengan perbandingan massa tertentu. Senyawa merupakan zat yang dengan reaksi kimia dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana (unsur), tetapi tidak bisa dengan cara fisika. Senyawa memiliki sifat yang berbeda dari unsur penyusunnya. Senyawa yang terbentuk melalui ikatan kovalen (menggunakan elektron secara bersama di antara atom-atom yang berikatan), contohnya Air (H2O) dan karbon dioksida CO2.. Air berwujud cair pada tekanan dan suhu kamar, memiliki sifat yang berbeda dari dua unsur penyusunnya, hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Air tersusun dari atom H dan atom O dengan perbandingan massa 2:16 atau 1: 8. Perbandingan massa unsur C dan O dalam CO2 adalah 12: 32 atau 3:8. Senyawa dapat pula terbentuk melalui ikatan ionic (serah terima electron di antara atom-atom yang berikatan), contohnya adalah garam dapur, NaCl. Garam dapur sifatnya asin, dan memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari atom unsur penyusunnya.
3) Campuran Campuran adalah materi yang tersusun oleh dua macam zat atau lebih yang tidak terikat secara kimia dan dapat dipisahkan kembali dengan cara fisika. Campuran ada dua macam, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Campuran homogen adalah campuran yang setiap bagiannya serba sama, baik warna, rasa serta perbandingan zat-zat tercampur juga sama, serta tidak memiliki bidang batas antara komponen-komponennya. Contoh larutan garam dalam air dan larutan gula dalam air. Campuran heterogen adalah campuran yang setiap bagian-bagiannya tidak sama, baik warna, rasa serta perbandingan zat-zat tercampurnya tidak sama dan satu komponen dengan komponen lainnya terdapat bidang batas, sehingga kita dapat membedakan satu dengan yang lainnya. Misalnya, campuran minyak dengan air dan campuran kopi dengan air. Campuran homogen dan campuran heterogen dapat dipisahkan menjadi komponenkomponennya berdasarkan sifat-sifat fisis komponen penyusunnya, misalnya wujud zat, ukuran partikel, titik leleh, titik didih, sifat magnetic, kelarutan, dan lain sebagainya.
3. Pertikel materi
Bagian yang terkecil dari suatu materi disebut partikel. Partikel-partikel materi dikelompokkan menjadi atom, molekul, dan ion. Atom merupakan partikel terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur tersebut. Atom terdiri atas inti dan kulit atom. Inti atom terdiri dari proton (bermuatan positif) dan neutron (netral). Elektron (bermuatan negatif) berada di dalam kulit atom
.
Partikel Ion Massa
Proton +1 1
Elektron -1 0
Neutron 0 1
Afnida (2014:1.12) mayatakan molekul adalah bagian terkecil dari suatu senyawa kimia murni yang masih mempertahankan sifat kimia dan fisik yang unik. Suatu molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang terikat satu sama lain. Molekul dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa. Molekul unsur merupakan gabungan dari 2 atau lebih atom unsur yang sama. Contohnya O2, H2, P4, dan S8. Molekul senyawa merupakan gabungan dari 2 atau lebih atom unsur yang berbeda. Contohnya molekul H2O, NaCl, H2SO4, dan Ca(OH)2. Ion merupakan atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Berdasarkan jenis muatan listriknya, dikenal istilah kation yaitu ion yang bermuatan positif (misalnya kation kalium K+ ) dan anion yaitu ion yang bermuatan negatif (misalnya klorida Cl− ).
4. Sifat-sifat Zat
Setiap zat memiliki sifat tertentu, sehingga dapat dirasakan dan diamati oleh panca indra kita. Menurut Ramlawati (2017:12) sifat-sifat zat dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat ekstensif dan sifat intensif.
a. Sifat Ekstensif
Sifat ekstensif merupakan zat yang bergantung pada jumlah dan ukuran zat. Misalnya volume dan massa. Semakin besar ukuran suatu zat maka semakin besar volume zat tersebut. Semakin banyak jumlah suatu zat maka semakin besar massa zat tersebut.
b. Sifat Intensif
Sifat intensif merupakan sifat zat yang tidak bergantung pada jumlah maupun ukuran zat. Sifat intensif dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sifat fisika dan sifat kimia.
1) Sifat Fisika
Sifat fisika adalah sifat yang berhubungan dengan perubahan fisik zat. Sifat fisika dapat digunakan untuk menerangkan penampilan suatu zat. Sifat-sifat yang tergolong sifat fisika yaitu: warna, bau, rasa, kerapatan, titik didih, titik lebur, titik beku, daya hantar, kemagnetan, kelarutan, dan kekerasan.
2) Sifat Kimia
Sifat kimia adalah sifat yang menunjukkan kemampuan suatu zat untuk melakukan reaksi kimia, atau sifat yang menyatakan interaksi antar zat. Sifat-sifat yang tergolong sifat kimia antara lain:
a) Mudah-tidaknya suatu terbakar. Contoh alcohol, spiritus, bensin
b) Kestabilan, mudah-tidaknya suatu zat terurai oleh pengaruh panas. Contoh air.
c) Kereaktifan, mudah-tidaknya suatu zat untuk bereaksi dengan zat lain. Contoh asam mudah bereaksi dengan basa membentuk garam.
d) Perkaratan, mudah-tidaknya zat membentuk karat. Contoh besi mudah berkarat pada tempat yang lembab.
5. Perubahan Zat
Ramlawati (2017:12) menyatakan perubahan zat dapat dibedakan menjadi dua, yaitu perubahan fisika dan perubahan kimia.
a. Perubahan Fisika
Perubahan fisika adalah perubahan zat yang tidak menghasilkan zat baru. Ciri-ciri perubahan fisik adalah: 1) tidak terbentuk zat jenis baru; 2) zat yang mengalami perubahan dapat kembali ke bentuk semula; 3) perubahan yang terjadi hanya diikuti perubahan sifat fisik. Perubahan fisika dapat kembali kembali ke asalnya. Beberapa contoh perubahan fisik adalah:
1) Perubahan bentuk.
Misalnya selembar kertas digunting-gunting menjadi potonganpotongan kertas kecil, maka potongan kecil ini masih tetap memiliki sifat yang sama dengan kertas semula, masih tetap kertas. Yang berubah adalah bentuk dan ukuran kertas. Beras ditumbuk menjadi tepung, batu dipecah menjadi kerikil, kayu dipotong-potong menjadi bahan kursi.
2) Perubahan wujud
Jika suatu zat dipanaskan maka akan mengalami kenaikan suhu, perubahan wujud, atau pemuaian. Demikian pula jika suatu zat cair didinginkan, maka akan mengalami penurunan suhu dan mengalami pembekuan. Contoh es batu mencair, air menjadi es, iodium yang menyublim, dan kamfer menyublim. Contoh semangkok air dapat membeku ketika didinginkan dan dapat kembali mencair ketika dipanaskan. Jika gula dilarutkan dalam air menghasilkan air gula, ini adalah perubahan fisika.
|
Perubahan Wujud Zat |
Proses |
|
Padat menjadi cair |
Meleleh |
|
Cair menjadi gas |
Menguap |
|
Cair menjadi padat |
Membeku |
|
Gas menjadi cair |
Kondensasi |
|
Padat menjadi gas |
Menyublim |
Jika panas diberikan kepada suatu zat, seperti pada proses meleleh, menguap, dan sublimasi, prosesnya adalah endoterm. Dalam hal ini, meningkatnya panas suatu zat menyebabkan kecepatan molekul bergerak lebih cepat. Jika panas dikeluarkan dari suatu zat, seperti dalam proses meleleh dan kondensasi, prosesnya disebut eksoterm. Dalam hal ini, berkurangnya panas menyebabkan kecepatan bergerak lebih lambat.
b. Perubahan Kimia
Perubahan kimia adalah perubahan suatu zat yang menghasilkan zat jenis baru. Perubahan kimia sifatnya kekal. Ciri-ciri perubahan kimia adalah: 1) terbentuk zat jenis baru; 2) zat yang berubah tidak dapat kembali ke bentuk semula; 3) selama terjadi perubahan kimia, massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama; 4) perubahan yang terjadi diikuti oleh perubahan sifat kimia melalui reaksi kimia. Ciri-ciri yang menyertai terjadinya reaksi kimia, yaitu:
1) Terjadi perubahan warna, contoh: perubahan warna pepaya yang belum masak berwarna hijau menjadi kuning saat sudah masak. Perubahan warna ini menunjukkan adanya perubahan komposisi zat dalam buah pepaya muda dan yang sudah masak. Kristal gula pasir yang berwarna putih jika dibakar menjadi caramel/arang yang berwarna coklat hitam dan rasanya berubah dari manis menjadi pahit.
2) Terjadi perubahan suhu, contoh jika larutan asam klorida dalam tabung reaksi ditambahkan larutan natrium hidroksida, maka akan terjadi perubahan suhu larutan dalam gelas kimia yang menjadi hangat.
3) Timbulnya gas, contoh jika sekeping batu marmer dimasukkan dalam gelas kimia yang berisi asam klorida maka akan muncul gelembung-gelembung gas. Kertas dibakar akan terjadi perubahan warna dari putih menjadi abu-abu. Selain itu, juga terjadi gas hasil pembakaran.
4) Terbentuknya endapan, contoh larutan perak nitrat (AgNO3) direaksikan dengan asam klorida (HCl) akan menghasilkan perak klorida (AgCl) berupa endapan putih. Reaksi pembentukannya sebagai berikut:
𝐴𝑔𝑁𝑂3(𝑎𝑞) + 𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) + 𝐻𝑁𝑂3(𝑎𝑞)
B. Energi
Setiawan (2020:19) mengartikan energi sebagai suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau kegiatan. Tanpa energi, dunia ini akan diam atau beku. Dalam icehiduparTmanusia selalu terjadi kegiatan dan untuk kegiatan otak serta otot diperlukan energi. Energi itu diperoleh melalui _proses oksidasi (pembakaran) zat makanan yang masuk ke tubuh berupa makanan. Kegiatan manusia lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, dan lainnya juga memerlukan energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau sering disebut sumber daya alam (natural resources).
Sumber daya alam itu dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu (1) sumber daya alam yang dapat_diperbarui (renewable) atau hampir tidak dapat habis misalnya: tumbuhan hewan. air, tanah, sinar matahari, angin, dan sebagainya, (2) sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unjenewable) atau habis, misalnya: minyak bumi atau batu bara.
Selanjutnya, secara terinci energi dibedakan atas butir-butir berikut dan perlu diketahui bahwa energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, energi potensial air (air terjun) dapat diubah menjadi energi gerak, energi listrik, dan seterusnya.
a. Energi Mekanik
Energi mekanik dapat dibedakan atas dua pengertian. yaitu_energj potensial dan energi kinetik. Jumlah kedua energi itu dinamakan energi mekanik. Setiap benda mempunyai berat, maka baik dalam keadaan diam atau bergerak setiap benda memiliki energi. Misalnya energi yang tersimpan dalam air yang dibendung pada sebuah waduk bersifat tidak aktif dan disebut energi potensial (energi tempat). Bila waduk dibuka, air akan mengalir dengan deras, sehingga energi air menjadi aktif. Mengalirnya air ini adalah dengan energi kinetik (tenaga gerak). Air waduk pada contoh di atas juga memiliki energi potensial karena letaknya. Semakin tinggi letak air waduk terhadap permukaan air laut, semakin besar energi potensialnya. Secara matematis, kenyataan itu dapat dirumuskan sebagai berikut:
Epotensial = mgh
m : massa benda
g : besar gravitasi bumi
h : jarak ketinggiannya
Sedangkan besarnya energi kinetik dapat dirumuskan:
Ekinetik = ½ m V2
V : kecepatan gerak benda
Artinya, suatu benda yang kecepatannya besar akan besar pula energi kinetiknya.
b. Energi Panas
Energi panas juga sering disebut sebagai kalor. Pemberian panas_kepada suatu benda dapat menvebabkan kenaikan suhu benda_itu_ataupun bahkan terkadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume benda itu. Ada tiga istilah yang penggunaannya sering_kacau, yaitu panas, kalor, dan suhu. Panas adalah salah satu bentuk energi. Energi panas yang berpindah disebut kalor, sementara suhu adalah derajat panas suatu benda.
Ketika merebus air berarti energi panas diberikan kepada air, yang berasal dari energi yang tersimpan di dalam bahan bakar kayu atau minyak tanah sehingga suhu air naik. Jika pemberian energi panas diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan berubah bentuk menjadi uap air. Banyaknya energi panas yang diberikan dapat dihitung dengan menggunakan hubungan rumus:
Q = m x c t kalori,
di mana
Q = menyatakan banyaknya energi panas dalam kalori
m = menyatakan massa benda/zat yang mendapatkan energi panas
c = menya: kan kalor jeni s benda/zat yang mendapatkan panas
t = menyatakan kenaikan (perubahan) suhu.
c. Energi Magnetik
Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu dengan yang lain. Seperti diketahui bahwa setiap magnet mempunyai 2 macam kutub, yaitu kutub magnet utara dan kutub magnet selatan. Jika dua batang magnet kutub-kutubnya yang senama (u - u/s - s) saling didekatkan maka kedua magnet akan saling tolak-menolak. Sebaliknya, kedua magnet akan saling tarik-menarik apabila yang saling berdekatan adalah kedua kutub, tidak senama (u - s). Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk saling melakukan gerakan. Kemampuan itu adalah energi yang tersimpan di dalam magnet dan energi inilah yang disebut sebagai energi magnetik. Semakin semakin besar energi magnetik yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang ditimbulkan oleh magnet itu.
d. Energi Listrik
Energi listrik ditimbulkan/dibangkitkan melalui bermacam-macam cara. Misalnya: (1) dengan sungai atau air terjun yang memilikienergi kinetik; (2) dengan energi angin yang dipakai untuk menggerakkan kincir angin; (3) dengan menggunakan accu (energi kimia); (4) dengan menggunakan tenaga uap yang dapat memutar generator listrik; (5) dengan menggunakan tenaga diesel; dan (6) dengan menggunakan tenaga nuklir.
Kegunaan dan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari bajivak sekali yang dapat dirasakan, terutama di kehidupan kota-kota besar, bahkan sebagai penerangan yang sekarang sudah digunakan sampai jauh ke pelosok pedesaan. Di samping dapat dilihat kegunaannya, maka dapat dilihat energi apa saja yang dapat dihasilkan dari energi listrik. Misalnya untuk menyalakan lampu penerangan di rumah-rumah maka energi listrik diubah menjadi energi cahaya; untuk menggerakkan mesin maka energi listrik diubah menjadi energi mekanik; untuk proses penyepuhan maka energi listrik diubah menjadi energi kimia. Jelaslah bahwa energi listrik benar-benar mempunyai peranan yang besar, baik di dalam kehidupan rumah tangga maupun di bidang industri dan lain-lain.
e. Energi Kimia
Yang dimaksud dengan energi kimia ialah energi yang diperoleh melalui suatu proses kimia. Energi yang dimiliki manusia dapat diperoleh dari makanan yang dimakan melalui proses kimia. Jika kedua macam atomatom karbon dan atom oksigen, tersebut dapat bereaksi, akan terbentuk molekul baru yaitu karbondioksida. Bergabungnya kedua atom tersebut memerlukan energi. Kalori tersebut dikenal sebagai energi kimia. Bila kedua atom yang telah tergabung dipisahkan, maka akan melepaskan energi. Energi yang terbebas disebut energi eksoterm. Pada reaksi korek api, juga dihasilkan energi panas yang melalui suatu proses kimia. Bertambah jelaslah kiranya untuk memahami adanya energi yang disebut energi kimia melalui pengertian yang disebut reaksi eksoterm di mana berlangsungnya reaksi kimia disertai pembebasan kalori yang disebut energi kimia.
f. Energi Bunyi
Bunyi dapat juga diartikan getaran sehingga energi bunyi berarti juga getaran. Getaran selaras mempunyai energi dua macam, yaitu energi potensial dan energi kinetik. Melalui pembahasan secara matematis dapat ditunjukkan bahwa jumlah kedua macam energi pada suatu getaran selaras adalah selalu tetap dan besarnya tergantung massa, simpangan, dan waktu getar atau periode. Untuk contoh yang lebih jelas mengenai adanya energi bunyi atau energi getaran yaitu apabila orang melihat jatuhnya. benda dari ketinggian tertentu. Pada saat benda itu jatuh di suatu lantai, energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dan juga energi getaran, yaitu timbulnya suatu getaran pada lantai_yang menimbulkan bunyi. Apabila getaran yang ditunjukkan itu sangat besar, akan dapat dirasakan adanya energi getarannya yaitu dengan terlihatnya getaran pada benda-benda lain di sekitarnya. Meledaknya suatu bom, menimbulkan getaran yang hebat dan energi getarannya mampu merobohkan bangunan ataupun memecahkan kaca-kaca yang tebal. Gendang telinga manusia juga hanya mampu menerima energi getaran yang ditimbulkan oleh sumber getar yang frekuensi paling rendahnya adalah 16 getaran per detik (Hertz) dan paling besar 20.000 getaran per detik.
g. Energi Cahaya
Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak diperlukan terutama oleh tumbuhan yang berhijau daun. Tumbuhan itu membutuhkan energi cahaya untuk mengadakan proses fotosintesis. Dengan kemajuan teknologi saat ini dapat juga digunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar laser. Yang dimaksud dengan sinar laser ialah sinar pada suatu gelombang yang sama dan yang amat kuat. Sinar laser banyak sekali digunakan dan meliputi banyak bidang. Misalnva dalam bidang industri besar digunakan_dalam pembuatan senjata laser yang dapat menembus baja yang tebalnya 2 cm dan lain-lainnya. Penggunaan sinar laser dalam bidang kesehatan menunjukkan bahwa banyak penyakitpenyakit yang dapat dimusnahkan dengan sinar laser.
h. Energi Matahari
Energi matahari adalah energi yang paling besar dan paling murah di alam ini. Dikatakan murah karena manusia tidak perlu membeli untuk mendapatkan energi matahari itu. Matahari memancarkan energinya dalam bentuk gelombang-gelombang radiasi. Energi yang dipancarkan ini besarnya tidak kurang dari 3,8 x 1033 erg tiap detik. Di antara jumlah energi yang dipancarkan itu, bumi hanya menerima sedikit sekali dibandingkan dengan seluruh jumlah energi yang dipancarkan. Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, diantaranya ialah untuk (1) penggerak satelit buatan (satelit palapa), (2) untuk kompor matahari,(3) proses fotosintesis pada tumbuhan hijau, (4) penyuling air, dan (5) listrik tenaga surya.
C. Transformasi Energi
Fadil ( 2015 ) Transformasi energi adalah proses perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Proses ini terjadi sepanjang waktu, baik di dunia dan di dalam masyarakat. Ketika orang mengkonsumsi makanan, tubuh memanfaatkan energi kimia dalam ikatan makanan dan mengubahnya menjadi energi mekanik, bentuk baru dari energi kimia, atau energi panas. Energi tidak hilang hanya mengubah bentuk. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi dapat berubah bentuk, tetapi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. Itu berarti jumlah total energi tetap selalu sama.
Dalam hidup menggunakan tiga macam energi, yaitu energi yang berasal dari cahaya matahari, panas bumi dan energi nuklir yang berasal dari reaksi nuklir dalam reaktor atom. Sebenarnya energi matahari juga berasal dari reaksi nuklir yang terjadi dalam matahari, energi itu dipancarkan oleh matahari dalam bentuk cahaya. Sampai sekarang energi yang banyak dipakai ialah energi yang berasal dari cahaya matahari, terutama yang ditambat oleh tumbuhan hijau. Penambatan energi ini terjadi dalam proses fotosintesis.
Fotosintesis ialah pemanfaatan energi cahaya matahari untuk membentuk molekul karbohidrat dari sumber anorganik, yaitu karbon dioksida dan air di dalam kloroplas tumbuhan hijau
Masukan energi cahaya matahari ditentukan oleh termodinamika dari reaksi reaksi yang menghasilkan glukosa. Tumbuhan hijau tidak menangkap semua energi cahaya yang ada. Sebagian energi yang diserap digunakan untuk menghasilkan karbohidrat yang lebih kompleks dan senyawa lain. Energi yang diasimilasi dalam fotosintesis dikurangi oleh tumbuhan dan oleh heterotrof dalam respirasi, adan energi yang dikeluarkan digunakan dalam proses kehidupan tumbuhan tersebut. Oksigen dan glukosa digabungkan untuk menghasilkan air dan karbon dioksida, serta energi dilepaskan sebagai panas. Energi yang terkandung dalam tubuh tumbuhan itu menjadi sumber energi mahkluk hidup yang lain.
Tahapan transformasi energi dalam sel
1. Transformasi Energi Oleh Klorofil
Transformasi energi pada sel tumbuhan terjadi pada bagian daun atau klorofil. Klorofil merupakan zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan, yang biasanya disebut dengan kloropas. Proses pembuatan makanan pada tumbuhan disebut dengan fotosintesis. Nah, klorofil lah yang berfungsi dalam proses fotosintesis. Energi radiasi matahari ditangkap oleh klorofil untuk melancarkan proses fotosintesis. Proses tersebut untuk mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa. Selain glukosa yang dihasilkan, juga menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk beraktivitas. Seperti tumbuh, berkembang, dan juga bernafas. Dalam proses fotosintesis, energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya diubah menjadi energi potensial dan energi kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan kembang) dan dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain untuk mengkonsumsi tumbuhan tersebut. Sehingga energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya dan menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup, energi juga akan di trasnformasikan kembali.
2. Transformasi Energi Oleh Mitokondria
Mitokondria merupakan suatu organel yang terdapat di dalam sel, dan memiliki peran dalam respirasi sel. Mitokondria memanfaatkan energi kimia untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak. Dimana letak mitokondria? Mitokondria terletak di dalam sel otot makhluk hidup dan sel saraf. Fungsi utama dari mitokondria sendiri adalah sebagai pabrik energi sel yang dapat menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosine Tri Phosphate). Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor serta dioksidasi oleh O2 yang akan menjadi CO2 serta air. Energi yang dihasilkan sangatlah efisien, sekitar 30 molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul-molekul glukosa yang dioksidasi. Sedangkan glikolisis hanya bisa dihasilkan 2 molekul ATP. Fungsi dari mitokondria adalah untuk mengatur aktivitas metabolisme sel.
3. Transformasi Energi Oleh Sel
Jika suatu sel melakukan sebuah kegiatan maka energi kimiawi dari ikatan fosfat akan terlepas dan berubah menjadi energi bentuk lain. Seperti energi mekanik untuk kontraksi otot, energi listrik untuk meneruskan implus saraf, energi sintesis untuk membangun senyawa pertumbuhan, dan sisanya akan mengalir mengelilingi sel dan hilang sebagai energi panas. Ada beberapa komponen penting yang berperan dalam proses berlangsungnya metabolisme dalam sel makhluk hidup, yaitu adanya aktivitas enzim, dihasilkan energi tinggi yang berupa Adenosin Trifosfat (ATP) dan reaksi oksidasi reduksi atau pelepasan dan pembebasan elektron.
Bentuk energi utama adalah:
1. Energy cahaya
2. Energy kimia
3. Energy mekanik
4. Energy nuklir
5. Tenaga listrik
6. Energy panas (thermal)
7. Energy suara
Contoh : Misalnya, energi makanan bisa diubah dalam energi untuk bermain. Energi kimia dari batubara, minyak, gas alam dapat diubah menjadi energi panas (proses pembakaran bahan bakar). Energi panas dapat diubah menjadi energi kinetik oleh turbin gas atau menjadi energi listrik oleh generator. Jika Anda menghidupkan daya mengganti bohlam listrik akan menggunakan kekuatan listrik dan akan mengubah ke cahaya.
Transformasi energi dari matahari ke hewan karnivora
Matahari memberikan energi panas rumput. Rumput menggunakannya untuk tumbuh dan mengubahnya ke energi kimia dengan menggunakan proses fotosintesis. Kelinci makan rumput dan menggunakannya sebagai sumber energi untuk tumbuh dan memiliki kekuatan untuk menjalankan. Anjing berburu kelinci, tetapi mereka dapat mengejar mereka hanya jika mereka memiliki kekuatan cukup untuk melakukan itu.
Beberapa contoh energi yang ada di alam :
1. Angin
Angin yang sebenarnya merupakan udara yang bergerak juga mengandung energi. Energi angin itu dapat digunakan untuk menggerakkan perahu layar dan kincir angin. Kincir angin dapat digunakan untuk memutar mesin dan membangkitkan listrik. Terjadinya angin disebabkan oleh perbedaan suhu di dua tempat karena perbedaan penyinaran matahari atau perbedaan penyerapan cahaya matahari. Pada siang hari suhu permukaan daratan lebih tinge dari suhu permukaan laut, karena daratan lebih mudah dipanaskan oleh cahaya matahari daripada air. Sehingga pada siang hari angin bergerak dari laut ke daratan, yang disebut angin laut yang sebenarnya berasal dari energi cahaya matahari.
2. Air
Air yang mengalir di sungai juga mengandung enrgi. Jika sungai dibendung, energi aliran air itu dapat digunakan untuk memutar generator, membangkitkan listrik. Air yang mengalir di sungai berasal dari air laut yang menguap karena penyinaran matahari. Uap terhembus ke daratan, terbentuk awan. Awan berubah menjadi hujan dan sebagian air hujan akan mengisi sungaiataupun perairan yang lain. Jadi energi dalam air sungai berasal dari energi cahaya matahari.
Dalam ekologi dikenal adanya Hukum kekekalan energi yaitu Hukum Termodinamika I dan II.
a. Hukum Termodinamika I
Mengatakan bahwa, energi yang ada di dunia ini tidak dapat diciptakan,tidak dapat dimusnahkan, hilang ataupun dihancurkan. Yang ada bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.
b. Hukum Termodinamika II
Mengatakan dalam perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang yang lain kita tidakmendapatkan efisiensi sebesar 100%. Ada sebagian energi yang hilang dalam bentuk papas yang sudah tidak dapat dimanfaatkan yang disebut entropy.
Bahwa sesungguhnya energi dapat diubah ubah. Semua energi yang memasuki jasad hidup, populasi atau ekosistem dapat dianggap sebagai energi yang tersimpan atau yang terlepaskan. Jadi dalam hal ini sistem kehidupan dapat dianggap sebagai pengubah energi. Hal ini berarti pula akan dijumpai di dalamnya berbagai strategi untuk mentransformasikan energi. Oleh sebab itusangatlah bermanfaat bagi manusia untuk mempunyai sistem "pembukuan kalori" dari suatu sistem kehidupan.
SOAL
1. Berikut ini yang merupakan sifat intensif materi adalah ....
a. kerapatan, temperatur, dan rasa
b. volume, warna, dan bau
c. panjang, molaritas, dan volume
d. molaritas, normalitas, dan kerapatan
2. Berikut ini yang merupakan ciri terjadinya perubahan kimia adalah ....
a. timbul gas dan terjadi perubahan massa zat
b. terjadi perubahan warna dan massa zat semakin berkurang
c. sifat zatnya tidak berubah dan massa zat tetap
d. terjadi perubahan suhu dan timbul endapan
3. Sifat yang dimiliki oleh senyawa adalah sebagai berikut, kecuali ....
a. terbentuk dari penggabungan dua unsur atau lebih
b. perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya selalu tetap
c. tidak dapat diuraikan kembali menjadi unsur-unsur penyusunnya
d. sifat senyawa berbeda dengan sifat unsur penyusunnya
4. Pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan ukuran partikel zat-zat yang bercampur disebut pemisahan campuran dengan cara ....
a. filtrasi
b. sublimasi
c. kristalisasi
d. destilasi
5. Lambang unsur dari unsur berkelium adalah ....
a. Be
b. Bi
c. Bk
d. Ba
6. Bila suatu zat memiliki rumus :C8H10N4O2, maka zat tersebut merupakan suatu ....
a. unsur
b. senyawa
c. campuran
d. ion
7. Berikut ini, zat-zat yang partikelnya merupakan suatu molekul adalah ....
a. Na, N2, dan H2
b. NaOH, HCl, dan P4
c. NaCl, KOH, dan H2SO4
d. OH- , PO4 3- , dan Ca2+
8. Atom atau gugus atom yang bermuatan listrik disebut ....
a. ion
b. netron
c. elektron
d. proton
9. Metode pembelajaran yang tepat untuk menerangkan konsep perubahan materi adalah ....
a. ceramah
b. eksperimen
c. bermain peran
d. karyawisata
10. Berikut adalah nama unsur yang diambil dari nama daerah, kecuali ....
a. Ge
b. Fr
c. Eu
d.
Se
Daftar Pustaka
Afnidar, dkk. 2014. Materi Kurikuler Kimia SMP dan SMA. Tangerang Selatan: Universitas Terbuka.
Fadil. 2015. Transformasi Energi dalam Ekosistem. Palu : Universitas Tadulako
Ramlawati, dkk. 2017. Zat dan Karakteristiknya. Jakarta: Kementrian Pendidikan Dan Kebudayaan Direktorat Jendral Guru Dan Tenaga Kependidikan
Setiawan, Aries. 2020. Ilmu Alamiah Dasar (Materi dan Energi). Jakarta: Sekolah Tinggi Ilmu Ekonomi IGI
Tidak ada komentar:
Posting Komentar