BAB II KAJIAN TEOR
F. Materi Zat dan Wujudnya
Materi ini diambil dan diringkas dari buku IPA SMP untuk SMP kelas VII karya Marthen Kanginan penerbit Erlangga hal 76-89
IPA Fisika GASING untuk SMP kelas VII karya Yohanes Surya penerbit Grasindo hal 96-112
1. Wujud Zat
Zat didefinisikan sebagai sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Pada prinsipnya ada tiga jenis wujud zat, yaitu padat, cair, dan gas. Di rumah, di sekolah, di jalan, dan di sekitarmu terdapat benda-benda. Beberapa benda, seperti pulpen, buku, kayu, dan tas termasuk zat padat. Beberapa benda, seperti air, alkohol, dan minyak termasuk zat cair. Beberapa zat, seperti udara di sekitar kita dan gas LPG yang digunakan untuk kompor gas termasuk zat gas. Ketiga wujud zat ini dapat kita lihat pada bahan-bahan yang membentuk sebuah mobil.
Apakah zat padat memiliki massa dan menempati ruang? Tidak sukar untuk membuktikannya karena kita telah mengenal zat padat dalam keseharian kita. Kursi belajar yang di duduki jelas menempati sebagian ruang kelas. Kursi itu juga memiliki massa.
Apakah zat cair memiliki massa dan menempati ruang? Air yang dituang ke dalam gelas jelas menempati ruang gelas. Jia air dalam gelas di timbang dengan neraca, air juga memiliki massa.
Apakah gas memiliki massa dan menempati ruang? Kita dapat bernafas karena ada udara yang memenuhi ruangan tempat kita berada. Jelas bahwa gas menempati ruang.
b. Sifat Zat berkaitan dengan volume dan bentuknya
Sebuah pulpen termasuk zat padat, ketika pulpen kamu taruh di gelas, kemudian kamu pindahkan ke atas meja, baik volume maupun bentuk pulpen tidak berubah. Jadi zifat zat padat baik volume maupun bentuknya tetap.
Misalkan sejumlah air mula-mula kamu tuang ke dalam botol, kemudian kamu pindahkan ke dalam gelas minum, kemudian kamu pindahkan lagi ke dalam mangkuk. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa volume air tak berubah sedangkan bentuk air mengikuti bentuk wadahnya. Jadi sifat zat cair adalah volume tetap tetapi bentuknya mudah berubah mengikuti bentuk wadahnya.
Jika farfum kita semprotkan ke dalam suatu ruangan maka uap farfum segera mengisi seluruh ruang yang ditempatinya. Jadi, sifat gas adalah volumenya berubah mengikuti volume ruang yang ditempatinya dan bentuknya juga berubah mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya.
c. Perubahan wujud zat
Apakah wujud zat dapat berubah? Jawabannya adalah dapat. Contohnya ketika kita melakukan perubahan wujud pada es. Dengan memberi energi kalor pada es maka es (wujud padat) berubah menjadi air (wujud cair). Selanjutnya air (wujud cair) berubah menjadi uap air (wujud gas). Hal tersebut menunjukkan bahwa bagaimana air dalam tiga wujud, yaitu padat, cair dan gas sekaligus di suatu tempat. Apakah zat padat dapat langsung berubah wujud menjadi gas tanpa melalui zat cair? Tentu saja bisa. Berikut ini contoh perubahan- perubahan wujud zat
Gas ZatPadat ZatCair d ep o sis i m en g u ap m em b ek u m en ca ir M m en g em - b u n
Gambar 1. Diagram perubahan wujud. (sumber : http//staf.uny.ac.id)
1. Melebur/ Mencair adalah peristiwa perubahan wujud zat dari padat ke cair. Contohnya adalah es yang meleleh ketika dipanasi. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. 2. Menguap adalah peristiwa perubahan wujud zat dari cair ke
gas. Contohnya : memasak air. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas.
3. Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud zat dari gas menjadi cair. Contohnya peristiwa terjadinya hujan. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.
4. Membeku adalah peristiwa perubahan wujud zat dari cair menjadi padat. Contohnya air yng dimasukkan ke dalam freezer berubah menjadi es.Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.
5. Menyublim adalah peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi gas. Contohnya kapur barus yang ditaruh di lemari lama-kelamaan akan habis. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas.
6. Deposisi/mengkristal adalah peristiwa perubahan wujud zat dari gas menjadi padat. Contohnya adalah perubahan uap air menjadi salju. Dalam peristiwa ini zat tidak memerlukan energi atau melepas kalor.
2. Teori partikel zat
Ketika kamu mengambil sebatang kapur tulis. Kamu potong kapur itu menjadi dua potong. Kemudian potongannya kamu potong lagi menjadi dua. Jika potongan ini terus dilakukan maka suatu saat kamu tidak dapat lagi memotong kapur itu. Bagian terakhir dari kapur yang tidak dapat dipotong lagi dan masih memiliki sifat kapur dapat kamu identifikasikan sebagai partikel.
a. Definisi partikel
Sebagai contoh, ketika kamu membuka tutup botol minyak wangi, minyak wangi menguap. Partikel-partikel minyak wangi dalam wujud gas bergerak ke seluruh ruangan, sehingga kamu dapat mencium bau wangi. Banyaknya partikel minyak wangi dalam wujud gas sama dengan ketika berwujud cair. Hal ini menunjukkan bahwa jarak antar partikel dalam gas lebih jauh daripada jarak antar partikel zat cair.
Ketika gula pasir dilarutkan ke dalam air panas, gula pasir mencair (berubah wujud dari padat menjadi cair). Partikel-partikel gula dalam wujud cair bergerak ke seluruh air yang terdapat dalam gelas, sehingga air terasa manis. Banyaknya partikel gula pasir dalam wujud cair sama dengan ketika berwujud padat. Hal ini menunjukkan bahwa jarak antarpartikel dalam zat cair lebih jauh daripada jarak antarpartikel dalam wujud zat padat.
Partikel-partikel minyak wangi ataupun gula tidak bisa dilihat dengan mata telanjang karena ukuran partikel sangatlah kecil dan baru bisa terlihat jika diletakkan di bawah mikroskop elektron. Bagian terkecil zat
yang kita sebut partikel ini disebut molekul. Jadi partikel atau molekul adalah bagian terkecil zat yang masih memiliki sifat zat tersebut.
b. Susunan dan gerak partikel
Zat padat
Dalam zat padat, partikel-partikel saling berdekatan dalam suatu susunan yang teratur, dan diikat cukup kuat oleh gaya tarik-menarik antarpartikel tersebut(lihat gambar 2). Partikel-partikel dapat bergetar dan berputar di tempatnya tetapi tidak bebas untuk mengubah kedudukannya. Itulah sebabnya zat padat memiliki volume dan bentuk yag tetap. Pada berbagai bahan padat, partikel-partikel tersusun dengan suatu pola tertentu. Pola tertentu dari susunan partikel zat padat ini dinamakan kristal.
Zat cair
Dalam zat cair, jarak antarpartikelnya lebih jauh dibandingkan dengan zat padat (gambar 3). Partikel-partikel zat cair dapat berpindah- pindah tempat tetapi tidak mudah meninggalkan kelompoknya. Dengan kata lain, zat cair dapat mengalir. Hal ini karena gaya tarik-menarik yang mengikat partikel-partikel tidak sekuat seperti pada partikel-partikel zat padat. Gaya ini mengikat partikel-partikel zat cair tetap pada kelompoknya, tetapi zat cair mengalir untuk mengambil bentuk sesuai dengan wadahnya. Jadi, dengan teori partikel dapatlah dijelaskan mengapa zat cair memiliki volume tetap, tetapi bentuknya mudah berubah.
Gambar 2. Susunan partikel zat padat Gambar 3. Susunan partikel zat cair
Gambar 4.Susunan partikel gas
Gas
Dalam gas, jarak antarpartikel sangat berjauhan, sehingga gaya tarik-menarik dapat diabaikan (gambar 4). Partikel-partikel bebas untuk bergerak dalam wadahnya. Partikel-partikel bergerak dengan sangat cepat dan bertumbukan satu sama lain dan juga bertumbukan dengan dinding wadahnya. Inilah yang menyebabkan gas menghasilkan tekanan. Dengan teori partikel ini, kamu dapat menjelaskan mengapa gas memiliki volume tidak tetap dan dengan cepat mengisi wadah (ruang) yang ditempatinya (dengan kata lain, bentuknya tidak tetap).
c. Teori partikel menjelaskan perubahan wujud
Ketika es (zat padat) dipanaskan, energi partikel-partikel bertambah, sehingga partikel-partikel bergerak lebih cepat dan jarak antarpartikel makin jauh. Pada suhu tertentu, gaya tarik-menarik yang menahan (mengikat) partikel-partikel zat padat tetap pada tempatnya tidak
dapat lagi mengatasi gerakan partikel-partikel. Akibatnya, partikel-partikel dapat berpindah tempat; kita katakan es (zat padat) telah berubah wujud menjadi air (zat cair).
Jika air (zat cair) dipanaskan, kejadian yang sama terjadi. Pada suhu tertentu, energi partikel-pertikel cukup besar untuk melawan gaya tarik-menarik antarpartikel zat cair yang menahan partikel tetap pada kelompoknya. Akibatnya, partikel-partikel bebas untuk bergerak; kita katakan air (zat cair) telah berubah wujud menjadi up air (gas).
Kejadian sebaliknya terjadi ketika air kamu simpan ke dalam kulkas. Gerak-gerak partikel air (zat cair) menjadi lebih lambat dan jarak antarpartikel makin dekat. Jarak antarpartikel makin dekat berarti gaya tarik-menarik antarpartikel makin besar. Pada suhu tertentu, gaya tarik- menarik antarpartikel cukup besar untuk mengikat partikel-partikel tetap pada tempatnya (tidak dapat berpindah). Kita katakan air (zat cair) telah berubah wujud menjadi es (zat padat). Jadi, perubahan wujud terjadi karena perubahan kebebasan gerak partikel-partikel yang menyebabkan perubahan jarak antarpartikel.
3. Kohesidan Adhesi
Dalam bahasan sebelumnya telah diketahui bahwa terdapat gaya tarik-menarik antara partikel-partikel zat. Ada dua jenis gaya tarik-menarik antarpartikel, yaitu kohesi dan adhesi. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel zat yang sejenis. Adhesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel zat yang tidak sejenis.
Ketika suatu zat cair, misalkan air dituangkan ke dalam tabung reaksi, maka terihat dari samping tabung bahwa permukaan zat cair tidaklah datar tetapi sedikit melengkung pada bagian zat cair yang menempel pada kaca. Kelengkungan permukaan zat cair di dalam sebuah tabung reaksi inilah yang disebutmeniskus.
Ada dua macam meniskus, yaitu menikus cekung dan meniskus cembung. Meniskus cekung tampak pada permukaan air dalam tabung
reaksi yaitu cekung. Sedangkan meniskus cembung tampak pada permukaan raksa dalam tabung reaksi yaitu cembung. Perbedaan yang mendasari kedua hal tersebut dijelaskan berdasarkan gaya tarik-menarik antarpartikel, yaitu kohesi dan adhesi.
Untuk air dalam tabung reaksi, kohesi antarpartikel air lebih kecil daripada adhesi antarpartikel air dan kaca. Sehingga sebagai akibatnya, permukaan air dalam tabung berbentuk cekung (menikus cekung) dan air membasahi dinding kaca.
Gambar 5. Meniskus pada permukaan zat cair: (a) air membentuk meniskus cekung dan (b) raksa membentuk meniskus cembung.(sumber : http//staf.uny.ac.id)
Untuk raksa dalam tabung reaksi, kohesi antarpartikel raksa lebih besar daripada adhesi antarpartikel raksa dan kaca. Sebagai akibatnya, permukaan raksa, dalam tabung berbentuk cembung (menikus cembung) dan raksa tidak membasahi dinding kaca. Sifat raksa yang tidak membasahi dinding kaca membuat raksa dimanfaatkan sebagai zat cair pengisi termometer.
4. Kapilaritas
Kapilaritas merupakan peristiwa naik atau turunya zat cair dalam pipa kapiler. Penyebab terjadinya kapilaritas adalah adanya kohesi dan adhesi. Air naik dalam pipa kapiler karena adhesi lebih besar daripada kohesi. Sedangkan raksa turun dalam pipa kapiler karena kohesi lebih besar daripada adhesi.
Kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai seperti dalam peristiwa naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor. Bagian
bawah sumbu tercelup dalam wadah minyak tanah yang terdapat dalam bagian dasar kompor. Minyak segera meresap ke atas melalui sumbu karena gejala kapiler dan membasahi seluruh sumbu. Di sini sumbu berfungsi sebagai pipa kapiler. Contoh lainnya mengenai gejala kapiler adalah pengisapan air dalam tumbuh-tumbuhan, pengisapan air pada kain atau kertas isap.
27