Kimia dan Fisika
4.1 Materi
Materi dan perubahan
materi dalam ilmu kimia. Ilmu kimia adalah bagian dari ilmu pengetahuan
alam (IPA) yang mempelajari tentang materi yang meliputi sifat-sifat
materi, komposisi materi, struktur materi, dan perubahan materi yang
dialami serta energi yang timbul baik yang diserap maupun yang
dilepaskan selama proses perubahan materi berlangsung. Materi adalah
segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang. Massa
menyatakan jumlah penyusun materi. Oleh karena itu, massa suatu benda
tetap dan tidak tergantung pada tempat dimana benda itu berada. Contoh
materi adalah: Buku, Pensil, Udara, dll.
Sifat Materi
Sifat-sifat materi. Setiap materi mempunyai sifat yang khas yang di golongkan sebagai berikut :
- Sifat Fisik materi adalah sifat materi
yang berhubungan dengan gejala-gejala fisika yang terjadi, seperti
misalnya : kerapatan, warna, massa, keadaan zat, penampakan, dll.
- Sifat Kimia materi adalah sifat materi
yang berhubungan dengan gejala-gejala kimia yang terjadi, seperti
misalnya : karat yang terjadi pada logam, Ionisasi, dll.
Perubahan Materi
Perubahan materi adalah perubahan yang terjadi pada materi baik secara
fisik maupun kimia. Materi dapat mengalami perubahan. Perubahan materi
dapat di lihat dari perubahan sifat yang dimilikinya. Secara umum,
perubahan materi dibedakan menjadi 2, yaitu :
- Perubahan Fisika. Perubahan Fisika
adalah perubahan yang terjadi yang mempengaruhi sifat-sifat fisik dari
materi namun tidak menyebabkan perubahan susunan zat sehingga tidak
menghasilkan zat baru. Contoh perubahan Fisika materi adalah: air yang
mendidih, besi yang memuai, balon yang mengembang, dll.
- Perubahan Kimia. Perubahan kimia adalah
perubahan yang terjadi pada materi yang menyebabkan terjadinya perubahan
susunan dan sifat-sifat zat sehingga menghasilkan zat jenis baru.
Contoh perubahan kimia adalah: besi berkarat, mercon meledak, makanan
membusuk.
Klasifikasi materi
Zat-zat yang kita temukan di alam semesta ini hanya ada dua kemungkinan, yaitu adalah zat tunggal dan campuran :
a. Zat tunggal
Zat tunggal adalah materi yang memiliki susunan partikel yang tidak
mudah dirubah dan memilik komposisi yang tetap. Zat tunggal dapat
diklasifikasikan sebagai unsur dan senyawa. Zat tunggal berupa unsur
didefinisikan sebagai zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain
yang lebih sederhana. Unsur besi tidak bisa diuraikan menjadi zat lain,
jika ukuran besi ini diperkecil, maka suatu saat akan didapatkan bagian
terkecil yang tidak dapat dibagi lagi dan disebut dengan atom besi.
Unsur di alam dapat
dibagi menjadi dua bagian besar yaitu unsur logam dan bukan logam (bukan
logam). Unsur logam umumnya berbentuk padat kecuali unsur air raksa
atau mercury (Hg), menghantarkan arus listrik dan panas. Logam
permukaannya mengkilat dapat ditempa menjadi plat ataupun kawat. Saat
ini kita lebih mengenal dengan nama aliasnya, seperti unsur Ferum dengan
lambang Fe yang kita kenal dengan Besi. Aurum dengan lambang Au adalah
unsur Emas, dan Argentum (Ag) untuk unsur Perak.
Unsur bukan logam
memilki sifat yang berbeda seperti; tidak dapat menghantarkan arus
listrik, panas dan bersifat sebagai isolator. Permukaan atau penampang
unsurnya tidak mengkilat kecuali unsur Karbon. Wujud unsur ini berupa
gas, sehingga tidak dapat ditempa. Secara umum unsur bukan logam juga
sudah kita kenal, seperti Oksigen dengan lambang O, Nitrogen dengan
lambang N, dan unsur Sulfur dengan lambng S, dalam istilah kita adalah
Belerang.
Zat tunggal berupa
senyawa didefinisikan sebagai zat yang dibentuk dari berbagai jenis
unsur yang saling terikat secara kimia dan memiliki komposisi yang
tetap. Senyawa terdiri dari beberapa unsur, maka senyawa dapat diuraikan
menjadi unsur-unsurnya dengan proses tertentu. Contoh senyawa yang
paling mudah kita kenal adalah air. Senyawa air diberi lambang H2O.
Senyawa air terbentuk oleh dua jenis unsur yaitu unsur Hidrogen (H) dan
unsur Oksigen (O), dengan komposisi 2 unsur H dan satu unsur O.
Senyawa Organik
didefinisikan sebagai senyawa yang dibangun oleh unsur karbon sebagai
kerangka utamanya. Senyawa-senyawa ini umumnya berasal dari makhluk
hidup atau yang terbentuk oleh makhluk hidup (organisme).
Senyawa ini mudah kita
jumpai seperti ureum atau ure terdapat pada air seni (urin). Gula pasir
atau sakarosa yang banyak terdapat didalam tebu dan alkohol merupakan
hasil fermentasi dari lautan gula.
Senyawa Anorganik
adalah senyawa-senyawa yang tidak disusun dari atom karbon, umumnya
senyawa ini ditemukan di alam, beberapa contoh senyawa ini seperti garam
dapur (Natrium klorida) dengan lambang NaCl, alumunium hdroksida yang
dijumpai pada obat maagh, memiliki lambang Al(OH)3. Demikian juga dengan
gas yang terlibat dalam proses respirasi yaitu gas oksigen dengan
lambang O 2 dan gas karbon dioksida dengan lambang CO2. Asam juga
merupakan salah satu senyawa anorganik yang mudah kita kenal misalnya
asam nitrat (HNO3), asam klorida (HCl) dan lainnya.
b. Campuran
Campuran adalah materi yang disusun oleh beberapa zat tunggal baik
berupa unsur atau senyawa dengan komposisi yang tidak tetap. Dalam
campuran sifat dari materi penyusunnya tidak berubah.
Contoh sederhana dari
campuran dapat kita jumpai di dapur misalnya saus tomat. Campuran ini
mengandung karbohidrat, protein, vitamin C dan masih banyak zat zat
lainnya. Sifat karbohidrat, protein dan vitamin C tidak berubah.
Campuran dapat kita
bagi menjadi dua jenis, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen.
Campuran homogen adalah campuran serba sama yang materi-materi
penyusunnya berinteraksi, namun tidak membentuk zat baru. Untuk lebih
jelasnya kita perhatikan contohnya larutan gula dalam sebuah gelas
Larutan ini merupakan
campuran air dengan gula, jika kita coba rasakan, maka rasa larutan
diseluruh bagian gelas adalah sama manisnya, baik yang dipermukaan
ditengah maupun dibagian bawah. Campuran homogen yang memiliki pelarut
air sering disebut juga dengan larutan
Di alam senyawa dapat
dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu senyawa Organik dan senyawa
Anorganik, pengelompokkan didasari pada unsur-unsur pembentuknya
Campuran homogen dapat
pula berbentuk sebagai campuran antara logam dengan logam, seperti emas
23 karat merupakan campuran antara logam emas dan perak. Kedua logam
tersebut memadu sehingga tidak tampak lagi bagian emas atau bagian
peraknya. Campuran logam lain seperti perunggu, alloy, amalgam dan lain
sebagainya.
Campuran heterogen
adalah campuran serbaneka, dimana materi-materi penyusunnya tidak
berinteraksi, sehingga kita dapat mengamati dengan jelas dari materi
penyusun campuran tersebut
Campuran heterogen
tidak memerlukan komposisi yang tetap seperti halnya senyawa, jika kita
mencampurkan dua materi atau lebih maka akan terjadi campuran. Contoh
yang paling mudah kita amati dan kita lakukan adalah mencampur minyak
dengan air, kita dapat menentukan bagian minyak dan bagian air dengan
indera mata kita. Perhatikan pula susu campuran yang kompleks, terdiri
dari berbagai macam zat seperti protein, karbohidrat, lemak, vitamin C
dan E dan mineral
4.2 Unsur dan Sistem Periodik
A. Unsur
Unsur adalah zat murni
yang dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan
reaksi kimia biasa. Penulisan lambang unsur mengikuti aturan sebagai
berikut:
- Lambang unsur diambil dari singkatan
nama unsur. Beberapa lambang unsur berasal dari bahasa Latin atau Yunani
nama unsur tersebut. Misalnya Fe dari kata ferrum (bahasa latin)
sebagai lambang unsur besi.
- Lambang unsur ditulis dengan satu huruf kapital.
- Untuk Unsur yang dilambangkan dengan
lebih dengan satu huruf, huruf pertama lambang ditulis dengan huruf
kapital dan huruf kedua/ketiga ditulis dengan huruf kecil.
- Unsur-unsur yang memiliki nama dengan
huruf pertama sama maka huruf pertama lambang unsur diambil dari huruf
pertama nama unsur dan huruf kedua diambil dari huruf lain yang terdapat
pada nama unsur tersebut. Misalnya, Rauntuk radium dan Rn untuk radon.
Pada suhu kamar (25 C) unsur dapat berwujud Padat, Cair,dan Gas, secara umum unsur terbagi menjadi dua kelompok yaitu:
Unsur Logam:
umumnya unsur logam diberi nama akhiran ium. Umumnya logam ini memiliki
titik didih tinggi, mengilap, dapat dibengkokan , dan dapt
menghantarkan panas atau arus listrik
Unsur Non Logam:
umumnya memiliki titik didih rendah, tidak mengkilap,kadang-kadang
rapuh tak dapat dibengkokkan dan sukar menghantarkan panas atau arus
listrik.
Senyawa adalah zat yang
terbentuk dari penggabungan unsur-unsur dengan pembagian tertentu.
Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia antara dua unsur atau lebih melalui
reaksi pembentukan. Misalnya, karat besi (hematit) berupa Fe2O3
dihasilkan oleh reaksi besi (Fe) dengan oksigen (O). Senyawa dapat
diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi penguraian.
Senyawa mempunyai sifat
yang berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya. Senyawa hanya dapt
diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi kimia. Pada
kondisi yang sama, senyawa dapat memiliki wujud berbeda dengan
unsur-unsur pembentuknya. Sifat fisika dan kimia senyawa berbeda dengan
unsur-unsur pembentuknya. Misalnya reaksi antara gas hidrogen dan gas
oksigen membentuk senyawa air yang berwujud cair.
B. Sistem Periodik
Macam-Macam Sistem Periodik
1. Triade Dobereiner dan Hukum Oktaf Newlands
Triade Dobereiner
Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki
kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom. Contoh
kelompok-kelompok triade :
- Cl, Br dan I
- Ca, Sr dan Ba
- S, Se dan Te
Hukum Oktaf Newlands
Apabila unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom, maka unsur
kesembilan mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur
kesepuluh mirip dengan unsur kedua dan seterusnya. Karena setelah unsur
kedelapan sifat-sifatnya selalu terulang, maka dinamakan hukum Oktaf.
(+8)
2. Sistem Periodik Mendeleyev
- Disusun berdasarkan massa atomnya dengan tidak mengabaikan sifat-sifat unsurnya.
- Lahirlah hukum periodik unsur yang
menyatakan bahwa apabila unsur disusun menurut massa atomnya, maka unsur
itu akan menunjukkan sifat-sifat yang berulang secara periodik.
Keunggulan sistem periodik Mendeleyev :
- Ada tempat bagi unsur transisi.
- Terdapat tempat-tempat kosong yang diramalkan akan diisi dengan unsur yang belum ditemukan pada waktu itu.
Kekurangan sistem periodik Mendeleyev
Adanya empat pasal anomali, yaitu penyimpangan terhadap hukum perioditas
yang disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya. Keempat anomali itu
adalah: Ar dengan K, Te dengan I, Co dengan Ni dan Th dengan Pa.
3. Sistem Periodik Bentuk Panjang
Sistem ini merupakan penyempurnaan dari gagasan Mendeleyev, disusun
berdasarkan nomor atomnya. Sistem ini terdiri dari dua deret, deret
horisontal disebut periodik dan deret vertikal disebut golongan.
4. Sistem Periodik dan Hubungannya Dengan Konfigurasi Elektron
A. Hubungan Periodik dengan Konfigurasi Elektron
Dalam sistem periodik, perioda menunjukkan banyaknya kulit yang telah
terisi elektron di dalam suatu atom. Sehingga sesuai dengan banyaknya
kulit yaitu K, L, M, N, O, P, Q maka sistem periodik mempunyai 7
perioda.
B. Hubungan Antara Golongan Dengan Konfigurasi Elektron
Unsur yang terletak pada satu golongan mempunyai sifat-sifat kimia yang
mirip (hampir sama). Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama,
sedangkan unsur-unsur golongan B disebut unsur transisi (peralihan),
semua unsur transisi diberi simbol B kecuali untuk triade besi, paladium
dan platina disebut “golongan VIII”.
Lambang Unsur-Unsur Golongan A
Lambang Golongan |
Nama Golongan |
Konfigurasi Elektron Orbital Terluar |
I – A |
Alkali |
ns1 |
II – A |
Alkali tanah |
ns2 |
III – A |
Boron |
ns2 - np1 |
IV – A |
Karbon – Silikon |
ns2 - np2 |
V – A |
Nitogen – Posphor |
ns2 - np3 |
VI – A |
Oksigen |
ns2 - np4 |
VII – A |
Halogen |
ns2 - np5 |
VIII – A |
Gas mulia |
ns2 - np6 |
Lambang Unsur-Unsur Golongan B
Konfigurasi Elektron |
Lambang Golongan |
(n – 1) d1 ns2 |
III – B |
(n – 1) d2 ns2 |
IV – B |
(n – 1) d3 ns2 |
V – B |
(n – 1) d4 ns2 |
VI – B |
(n – 1) d5 ns2 |
VII – B |
(n – 1) d6-8ns2 |
VIII |
(n – 1) d9 ns2 |
I – B |
(n – 1) d10 ns2 |
II – B |
Golongan Lantanida dan Aktinida, Diberi Lambang
Jika : n = 6 adalah lantanida dan n = 7 adalah aktinida
C. Cara Penentuan Perioda dan Golongan Suatu Unsur
1. Unsur dengan nomer atomnya 11, konfigurasunya 1s2 2s2 2p63s1
- n = 3, berarti periode 3 (kulit M).
- elektron valensi (terluar) 3s sebanyak 1 elektron, berarti termasuk golongan IA
2. Unsur Ga dengan nomor atom 31, konfigurasinya : 1s2 2s22p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- elektronvalensi 4s2 4p1, berarti golongan IIIA.
3. Unsur Sc dengan nomor atom 21, konfigurasinya : 1s2 2s22p6 3s2 3p6 4s2 3d1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d1 4s2 berarti golongan IIIB.
4. Unsur Fe dengan nomor atom 26, konfigurasinya : 1s2 2s22p6 3s2 3p6 4s2 3d10
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d6 4s2 , berarti golongan VIII.
D. Beberapa Sifat Periodik Unsur-Unsur
1. Jari jari atom adalah jarak dari inti atom ke lintasan elektron terluar.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan jari jari atom berkurang.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah jari-jari atom bertambah
- Jari-jari atom netral lebih besar daripada jari-jari ion positifnya tetapi lebih kecil dari jari-jari ion negatifnya.
Contoh:
jari-jari atom Cl < jari-jari ion Cl-
jari-jari atom Ba > jari-jari ion Ba2+
2. Potensial
ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang
paling lemah/luar dari atom suatu unsur atau ion dalam keadaan gas.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan potensial ionisasi bertambah.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah potensial ionisasi berkurang.
3. Affinitas elektron adalah besarnya energi yang dibebaskan pada saat atom suatu unsur dalam keadaan gas menerima elektron.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan affinitas elektron bertambah.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah affinitas elektron berkurang.
4. Ke elektronegatifan adalah kemampuan atom suatu unsur untuk menarik elektron ke arah intinya dan digunakan bersama.
C. Klasifikasi
Golongan
Kolom dalam tabel
periodik disebut golongan. Ada 18 golongan dalam tabel periodik baku.
Unsur-unsur yang segolongan mempunyai konfigurasi elektron valensi yang
mirip, sehingga mempunyai sifat yang mirip pula. Ada tiga sistem
pemberian nomor golongan. Sistem pertama memakai angka Arab dan dua
sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angka Romawi adalah
nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah
sistem tatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure
and Applied Chemistry (IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan
untuk menggantikan kedua sistem lama yang menggunakan angka Romawi
karena kedua sistem tersebut membingungkan, menggunakan satu nama untuk
beberapa hal yang berbeda.
Golongan bisa dianggap
sebagai cara yang paling penting dari mengklasifikasi unsur. Pada
beberapa golongan, unsur-unsurnya ada yang sangat mirip sifatnya dan
memiliki kecenderungan sifat yang jelas jika ditelusuri menurun di dalam
kolom. Golongan-golongan ini sering diberi nama umum (tak sistematis)
sebagai contoh: logam alkali, logam alkali tanah, halogen, khalkogen,
dan gas mulia. Beberapa golongan lainnya dalam tabel tidak menampilkan
sebanyak persamaan maupun kecenderungan sifat secara vertikal (sebagai
contoh Kelompok 14 dan 15), golongan ini tidak memiliki nama umum.
Periode
Baris dalam tabel
periodik disebut periode. Walaupun golongan adalah cara yang paling umum
untuk mengklasifikasi unsur, ada beberapa bagian di tabel unsur yang
kecenderungan sifatnya secara horisontal dan kesamaan sifatnya lebih
penting dan mencolok daripada kecenderungan vertikal. Fenomena ini
terjadi di blok-d (atau “logam transisi”), dan terutama blok-f, dimana
lantinida dan aktinida menunjukan sifat berurutan yang sangat mencolok.
Sumber :
http://kamusq.blogspot.com/2012/02/materi-dan-perubahan-materi-dalam-ilmu.html,
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/ruang-lingkup-ilmu-kimia/klasifikasi-materi/,
http://alifatulazizah.blogspot.com/2012/05/pengenalan-unsur-dan-sistem-periodik.html,