ILMU ALAMIAH DASAR BAB 4

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 :

1. Sifat Fisik materi adalah sifat materi yang berhubungan dengan gejala-gejala fisika yang terjadi, seperti misalnya : kerapatan, warna, massa, keadaan zat, penampakan, dll.
2. 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 :

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. Lambang unsur ditulis dengan satu huruf kapital.
3. Untuk Unsur yang dilambangkan dengan lebih dengan satu huruf, huruf pertama lambang ditulis dengan huruf kapital dan huruf kedua/ketiga ditulis dengan huruf kecil.
4. 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

nS2 (n-2)f1-14

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,