KELAS X SMK/MAKUntuk Semua Bidang dan ProgramKeahlianIindriastuti Junisetiawati
ZAT DAN PERUBAHANNYAKELAS X SMK Untuk Semua Bidang dan Program Keahlian Iindriastuti Junisetiawati SMK Penerbangan AAG Adisutjipto 2023
PENDAHULUAN Mengapa kita menggunakan bensin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor? Mengapatidak menggunakan air, padahal sama-sama berwujud cair? Mengapa sabunyangdigunakan untuk mencuci pakaian tidak boleh digunakan untuk menyabun tubuhkita?Pertanyaan-pertanyaan tersebut yang sering terlintas di benak kita dan membuat penasaran untuk mencari jawabannya. Sumber: Dokumen pribadi Capaian Pembelajaran. Di akhir fase E, peserta didik menjelaskan aspek meliputi dasar-dasar besarandanpengukuran, sifat zat yang dibedakan secara kimia dan fisika, ciri-ciri dari perubahanzat secara fisika dan kimia, serta penggolongan zat menjadi unsur, senyawa, campurandan cara pemisahan campuran yang bermanfaat secara ekonomis.
Tujuan Pembelajaran. Setelah mempelajari materi ini, peserta didik diharapkan mampu: 1. Mengklasifikasikan zat berdasarkan wujudnya, 2. Mengidentifikasi sifat materi dan pengukurannya, 3. Mengidentifikasi perubahan fisika dan perubahan kimia, 4. Mengklasifikasikan unsur, senyawa, dan campuran, 5. Menganalisis pemisahan campuran. Profil Pelajar Pancasila. Gotong royong, berpikir kritis, dan kreatif.
A. Wujud Zat Coba perhatikan sekeliling kamu, apakah ada benda dengan berbagai macamwujudseperti padat, cair, gas, dan plasma? Bagaimana wujud benda dapat berbeda-beda?Sumber: https://ilmudasarsekolah.blogspot.com/2020/04/pengertian-dan-ciri-zat-padat-cair-dan.html Gambar 2.1 Wujud dan susunan molekul zat Wujud benda antara satu dengan yang lain saling berhubungan dari segi perubahannya. Kita ambil contoh, kapur barus jika kita biarkan di tempat terbuka maka lama kelamaanakan habis tak berbekas, cairan alkohol dalam botol yang tidak tertutup rapat akanmenguap begitu saja, minyak goreng di ruang yang bersuhu dingin akan memadat, eskrim akan mencair, pagi hari yang berkabut kita bisa melihat embun, dan berbagai peristiwa lainnya yang bisa kita lihat di sekitar kita. Wujud zat dapat berubah dikarenakan peristiwa pelepasan dan penyerapan panas. Padasaat dimana atom atau senyawa suatu zat mencapai titik tertentu (suhu), makaakanterjadi perubahan wujud zat. Air menjadi padat jika mencapai titik bekunya danairmenjadi gas jika mencapai titik didihnya. B. Sifat Materi dan Pengukurannya Kita sering membicarakan tentang materi, untuk penyebutan selain benda. Laluapakahmateri itu? Dan apa hubungannya dengan pengukuran? Materi dikatakan sebagai segala sesuatu yang memiliki massa atau volumedanmenempati ruang. Besaran yang menunjukkan jumlah materi yang menyusunsuatumateri disebut besaran massa, sedangkan besaran yang menunjukkan besarnya ruangyang ditempati materi disebut besaran volume.
Besaran yang kita ketahui ada dua jenis, yaitu: 1) Besaran pokok Besaran pokok merupakan besaran dengan satuan yang sudah ditentukandengandidefinisikan dan diputuskan. Tabel 2.1 Besaran pokok dan satuannya No. Besaran Satuan SI Lambang1 Massa Kilogram kg 2 Waktu Sekon s 3 Panjang Meter m4 Suhu Kelvin K5 Intensitas cahaya kandela Cd 6 Kuat arus listrik Ampere A7 Jumlah zat mol mol 2) Besaran turunan Besaran turunan merupakan besaran yang diturunkan dari besaran pokok, contohvolume balok dengan satuan m3 diperoleh dari panjang (p) x lebar (l) x tinggi (t). Tabel 2.2 Besaran turunan dan satuannya No. Besaran Satuan SI Simbol 1 Luas m2 L2 Energi joule (J) E3 Daya watt (W) P4 Gaya newton (N) F5 Usaha kg.m2 /s 2 W6 Tekanan pascal (Pa) P7 Kecepatan m/s v 8 Percepatan m/s 2 a 9 Massa jenis kg/m3 ρ 10 Frekuensi hertz (Hz) f 11 Momentum kg.m/s p 12 Potensial listrik volt (V) V13 Kapasitor farad (F) C14 Resistensi Ohm (Ω) R15 Induktansi henry (H) L16 Medan magnetik Wb/m2 atau tesla (T) BMassa suatu materi menyatakan ukuran kelembaman suatu benda dengan satuangram, kilogram, ton, dan sebagainya. Massa dan berat memiliki pengertian yang berbeda. Massa suatu benda akan tetap di segala tempat, sedangkan berat benda tergantungpadatempatnya dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Contoh, berat suatu benda di bulan
hanya sekitar 6 1 dari berat benda di bumi, karena gaya gravitasi bulan adalah sekitar 61gravitasi bumi. Massa suatu benda akan berkurang jika materi penyusun bendaitubertambah atau berkurang. Berat benda mempunyai satuan newton, dyne, dansebagainya. 1. Sifat-sifat materi Materi memiliki sifat ekstrinsik (ekstensif) dan sifat intrinsik (intensif). Sifat ekstrinsik merupakan sifat materi yang bergantung pada jumlah zat; misalnya, massa, bentuk, panjang, volume, ukuran, suhu, dan kandungan energi. Sifat intrinsik adalah sifat materi yang tidak bergantung pada jumlah zat, artinyazat yang sama mempunyai sifat intrinsik yang sama dalam jumlah kecil ataubesar. Misalnya, rasa, bau, warna, sifat logam dan non logam, sifat asamdan sifat basa. Pernahkah kalian bertanya-tanya, mengapa bensin dan air sama-sama berwujudcairan tetapi mempunyai sifat yang berbeda? Kita tahu bahwa bensinmudahsekali terbakar, sedangkan air tidak. Hal itu disebabkan kedua zat tersebut mempunyai perbedaan sifat fisika dan sifat kimia. Pembahasannya adadi penjelasan berikut ini. a. Sifat fisika Sifat fisika adalah sifat yang dapat diamati dan yang tidak berhubungandengan pembentukan zat baru. Contohnya, massa jenis, warna, wujud, bau, titik leleh, titik didih, kekerasan, indeks bias, daya hantar panas danlistrik, kelarutan, koefisien muai, dan kemagnetan. Sifat fisika menyangkut sifat ekstrinsik dan intrinsik. b. Sifat kimia Sifat kimia adalah sifat yang berhubungan dengan pembentukan zat baru. Contohnya, mudah terbakar, mudah berkarat, mudah membusuk, mudahbereaksi, beracun, bersifat asam atau basa, mudah meledak, dankorosif. Sifat kimia menyangkut sifat intrinsik. 2. Pengukuran Berapa tinggi badanmu? Pertanyaan yang biasa dijumpai jika kalian mengikuti tes kesehatan. Kita akan mengetahui tinggi badan dengan jalan melakukan
pengukuran. Besaran, dimensi dan kapasitas terhadap suatu standar yangditentukan disebut pengukuran. Sumber: https://www.kelaspintar.id/blog/tips-pintar/beberapa-hal-yang-perlu-diperhatikan- dalam-pengukuran-9482/ Gambar 2.3 Pengerjaan pengukuran yang dilakukan oleh beberapa orangAda dua jenis pengukuran, yaitu: a. Pengukuran langsung Pengukuran langsung diperoleh dengan membandingkan antara besaranyang tidak diketahui nilainya dengan standar pengukuran. Contohnyamengukur suhu dengan termometer, membuat baju diukur dengan meteran, menakar tepung untuk membuat roti dengan timbangan dan sebagainya. b. Pengukuran tidak langsung Pengukuran tidak langsung diperoleh dengan mengukur kuantitas dari segi fungsional dan sesuai dengan jenis besaran yang diperlukan. Contohnyamengukur medan magnet, memperoleh nilai rata-rata, mengukur gayasuatubenda, dan sebagainya. Jika akan mengukur suatu benda, kita memerlukan alat bantu ukur yangsesuai dengan besaran yang akan diukur. Terdapat empat macam alat ukur, yaitu. a. Alat ukur panjang Untuk mengukur besaran panjang, lebar, tinggi, dan ketebalan suatubendaada beberapa jenis alat ukur yang bisa digunakan, seperti mistar/penggaris, meteran, jangka sorong, dan mikrometer sekrup. Ketepatan hasil pengukuranditentukan oleh jenis alat yang digunakan.
Suatu jenis alat ukur tertentu yang akan digunakan ditentukan oleh ketelitianhasil pengukuran, ukuran besaran yang diukur, dan bentuk benda yangakandiukur. Sumber: https://www.klikmjm.com/article/91/jenis-alat-ukur-dan-fungsinya/ Gambar 2.4 Alat ukur panjang b. Alat ukur massa Massa suatu benda diukur dengan menggunakan neraca atau yangbiasadisebut timbangan. Jenis-jenis neraca yang digunakan adalah. 1) Neraca pasar yang biasa digunakan di pasar maupun tokoadalahtimbangan. 2) Neraca dua lengan biasa digunakan di laboratorium. 3) Neraca tiga lengan digunakan di laboratorium. Penggunaan neracaini dengan cara menggeser ketiga penunjuk ke sisi paling kiri hinggaskalamenjadi nol, kemudian letakkan benda yang akan diukur lalu geser ketigapenunjuk ke kanan hingga berat beban seimbang. Sumber: https://www.doyanblog.com/wp-content/uploads/2022/11/alat-ukur-massa.jpg Gambar 2.5 Alat ukur massa
c. Alat ukur waktu Jam dan stopwatch, alat pengukur waktu yang saat ini sering digunakandigunakan. Jam digital dan jam analog untuk jenis-jenis jambiasa digunakan, sedangkan stopwatch digunakan untuk menghitung dari skala o dan memiliki tingkat ketelitian yang lebih tinggi dibandingkan jam. Sumber: https://loperonline.com/life/macam-macam-alat-ukur-dimensi-dan-fungsinya/34525/ http://www.ilma95.net/edukasi/pengukuran2/pengukuran_waktu.htm Gambar 2.6 Alat ukur waktu d. Alat ukur kuat arus listrik Terdapat dua jenis alat ukur yang digunakan, yaitu amperemeter analogdanamperemeter digital. Alat yang digunakan oleh teknisi elektronik sebagai alat multi tester disebut avometer yang merupakan gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter. Sumber: https://www.doyanblog.com/wp-content/uploads/2022/11/alat-ukur-kuat-arus-listrik.jpgGambar 2.7 Alat ukur kuat arus
C. Perubahan Materi Perhatikan pada bungkus makanan dan minuman pasti tertulis tanggal kadaluarsa(expired date), mengapa? Berdasarkan pengalaman yang dijumpai dalamkehidupansehari-hari, berbagai materi disekitar kita selalu mengalami perubahan. Contohnya, susumenjadi masam dan roti yang berjamur. Perubahan materi dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu perubahan fisikadanperubahan kimia. 1. Perubahan fisika Perubahan dari suatu materi yang hanya menyangkut perubahan keadaan(bentuk/wujud dan ukuran) disebut perubahan fisika. Perubahan fisikatidakmenyebabkan perubahan hakekat zat dari suatu materi, artinya tidak terbentukzat baru. Karena pada keadaan awal dan akhir jenis materinya sama. Padaperubahan fisika hanya menyangkut perubahan ukuran, warna, rasa, baudanwujud; seperti lampu pijar menyala, kapur barus (naphtalena) menyublim, kawat nikrom dibakar, beras ditumbuk menjadi tepung. Pada perubahan fisika meliputi proses-proses mencair, menguap, mengembun, membeku/memadat, dan menyublim. Selain itu proses pelarutandanpengektraksian adalah proses perubahan fisika. Sumber: Kumpulan dari Berbagai Sumber Gambar 2.8 Perubahan fisika dalam kehidupan sehari-hari 2. Perubahan kimia Perubahan suatu materi yang menghasilkan zat baru disebut perubahankimia. Pada perubahan kimia, hakekat zat mula-mula berbeda dengan hakekat zat baruyang dihasilkan. Zat baru adalah zat yang sifat-sifatnya berlainan denganzat
asal dan sifat tersebut tidak kembali ke sifat asalnya. Perubahankimiaselanjutnya disebut reaksi kimia. Pada perubahan kimia, zat baruyangterbentuk tidak dapat dikembalikan ke zat semula melalui proses fisika, tetapi dengan reaksi kimia dapat dikembalikan. Contohnya, pembakaran bahanbakarpada mesin motor/mobil, penguraian air menghasilkan gas hidrogendanoksigen, fotosintesis pada tumbuhan, perkaratan pada logam, pembuatantapedengan proses fermentasi, pembusukan makanan/minuman, pernafasanpadamanusia atau hewan. Sumber: Kumpulan dari Berbagai Sumber Gambar 2.9 Perubahan kimia dalam kehidupan sehari-hari Perubahan kimia tidak menyebabkan perubahan massa. Massa zat-zat sebelumdan sesudah reaksi adalah sama. Hukum tersebut yang kemudiandikenal dengan hukum kekekalan massa yang dikemukakan oleh Antoine LaurentLavoisier (1717 – 1794) seorang ahli kimia bangsa Perancis. D. Klasifikasi Materi Sumber: Dokumen pribadi Gambar 2.10 Klasifikasi barang di minimarket
Materi yang ada di sekitar kita banyak sekali ragamnya, seperti halnya barang-barangyang dijual di pasar swalayan atau minimarket. Untuk mempermudah pembeli dalammencari barang yang akan dibeli, maka dibuatlah klasifikasi barang-barangdenganmenggolongkannya dalam satu rak yang sama. Pada umumnya materi ditemukan dalam keadaan tidak murni. Materi tersebut diklasifikasikan seperti bagan di bawah ini berdasarkan komposisi materi. Sumber: https://gurusekali.com/ipa/klasifikasi-materi-dan-pemisahan-campuran/ Gambar 2.11 Bagan klasifikasi materi 1. Zat tunggal/zat murni Zat tunggal yaitu zat yang penyusunnya sejenis, dapat berbentuk unsur dan senyawa. Semua zat tunggal bersifat homogen. Sifat homogen suatu zat adalah sifat zat yangmenunjukkan bahwa tiap bagian dari zat tidak dapat dibedakan antara satu denganyanglain, bahkan dengan mikroskop sekalipun. Sifat heterogen suatu zat adalahmenunjukkan bahwa bagian-bagian dari zat tersebut nampak berlainan. a. Unsur Unsur merupakan zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yanglebihsederhana dengan cara kimia. Saat ini telah dikenal 118 jenis unsur, dimana92unsur merupakan unsur alami dan selebihnya unsur buatan. Unsur mempunyai tiga fase berdasarkan suhu dan tekanan, yaitu fase padat, fase cair dan fasegas. Misalnya, pada suhu 25 oc dan tekanan 1 atm, besi berwujud padat, oksigenberwujud gas dan air raksa berwujud cair. Jika berdasarkan sifatnya, unsurdibagi menjadi logam, non logam dan semi logam (metalloid).
Sumber: https://gurubelajarku.com/tabel-periodik-unsur/ Gambar 2.12 Tabel periodik unsur b. Senyawa Senyawa merupakan zat tunggal yang terjadi dari penggabungan dua unsur ataulebih, dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya yang lebih sederhanadengan proses kimia sederhana. Senyawa kimia yang sudah diketahui lebihdari lima juta jenis, baik senyawa alami maupun buatan. Contoh senyawa alami adalah air, garam dapur dan gula, sedangkan contoh senyawa buatanadalahplastik, pupuk urea, karet sintesis, nilon dan lain-lain. Sifat unsur-unsur pembentuk senyawa sangat berbeda dengan sifat senyawayang terjadi. Misalnya, air (H2O) dengan cara elektrolisis dapat diuraikanmenjadi unsur-unsur pembentuknya berupa gas hydrogen yang mudahterbakardan gas oksigen yang merupakan zat pembakar, sedangkan air berwujudcairdan tidak dapat terbakar. Senyawa akan tetap mempertahankan identitasnyaselama perubahan fisika, tetapi tidak dapat terurai menjadi unsur-unsurpenyusunnya melalui perubahan kimia.
Dalam senyawa, perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya selalutetap. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum perbandingan tetap olehJosephLouis Proust (1745 – 1826) seorang ahli kimia bangsa Perancis. Tabel 2.3 Perbandingan massa unsur-unsur dalam beberapa senyawa Senyawa Unsur penyusun Perbandingan massaAir Karbon dioksida Besi (II) sulfida Natrium klorida Etanol Hydrogen dan oksigen Karbon dan oksigen Besi dan belerang Natrium dan klor Karbon, hidrogen dan oksigen 1 : 8 3 : 8 7 : 4 1 : 1 2 : 6 : 1 2. Campuran Campuran adalah zat yang penyusunnya tidak sejenis. Campuran terbentuk dari duaatau lebih zat yang masih mempunyai sifat zat asalnya. Komposisi campuransangat berbeda dengan senyawa. Senyawa terbentuk dari beberapa unsur dengan komposisi tetap, sedangkan campuran tersusun dari beberapa zat tunggal dengan komposisi tidaktetap. Zat-zat yang bergabung dalam campuran tidak melalui reaksi kimia. Sifat suatucampuran dinyatakan sebagai berikut : 1) Tersusun dari beberapa jenis zat tunggal melalui proses fisika. 2) Sifat asal komponen penyusun campuran masih tampak. 3) Susunan komponen campuran tidak tetap atau sembarang. 4) Dapat dipisahkan melalui proses fisika. Berdasarkan sifat fisikanya, campuran dibagi atas : a. Campuran homogen (larutan) Zat-zat pembentuk campuran homogen bercampur secara merata, tidakmemiliki bidang batas dan mempunyai sifat sama di seluruh bagian. Contohnyaadalah larutan gula yang jika dicicipi rasanya manis. Larutan terdiri dari komponen pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Komponen pelarut lebihbesar daripada komponen zat terlarut dan biasanya menggunakan air. Larutan tidak hanya berwujud cair, tetapi ada yang berwujud padat dangas. Contoh larutan yang berwujud padat adalah logam-logam paduan (alloy) seperti kuningan (campuran tembaga dan seng), perunggu (campuran tembagadan
timah), monel (campuran tembaga, nikel dan mangan), dan patri (campurantimah dan timbal). Contoh larutan yang berwujud cairan adalah larutangula, larutan garam, larutan alkohol dan lain-lain. Contoh larutan yang berwujudgasadalah udara (terdiri atas 78% gas nitrogen, 20% gas oksigen dan 2%berupaargon, uap air, karbon dioksida dan gas lainnya). b. Campuran heterogen Zat-zat pembentuk campuran heterogen masih dapat dibedakan secara fisika, dan mempunyai bidang batas. Contohnya, besi dengan belerang dan campuranminyak dengan air. 1) Koloid bidang batas antara komponen-komponen penyusunnya hanyadapat dilihat dengan menggunakan mikroskop ultra, komposisi komponen-komponen penyusunnya hampir sama di setiap bagian, ukuran partikel-partikel koloid sangat kecil sehingga hanya dapat dipisahkandengansaringan khusus, komponen zat padat dengan zat cairnya dapat memisahsendiri dalam waktu lama. 2) Suspensi, komponen-komponen penyusunnya masih tampak jelas dantidaksama disetiap bagian, ukuran partikel-partikelnya lebih besar dari partikel-partikel koloid sehingga masih dapat dilihat dengan mata biasa dandapat disaring dengan saringan biasa, komponen zat padat dengan zat cairnyadapat memisah dalam waktu singkat. E. Pemisahan Campuran Campuran dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen penyusunnya secarafisika dengan cara: 1. Filtrasi Penyaringan adalah pemisahan campuran berdasarkan atas perbedaanukuranpartikel komponen campuran. Penyaringan dapat digunakan memisahkancampuran zat padat dan zat cair dengan menggunakan alat penyaring. Hasil saringan disebut filtrat dan zat yang tertinggal disebut residu.
Sumber: https://www.inirumahpintar.com/2016/10/cara-cara-pemisahan-campuran- beserta.html?m=0 Gambar 2.13 Proses filtrasi 2. Dekantasi Dekantasi adalah pemisahan campuran dari zat padat yang tidak larut dalamcairan. Contoh dekantasi adalah pasir dalam air dapat dipisahkan dengancarapenuangan, sehingga pasir yang tidak larut akan tertinggal. Sumber: http://elearning.smknegeri1stabat.sch.id/assets/materilearn/Pemisahan_campuran1874867371.pdf Gambar 2.14 Proses dekantasi 3. Kristalisasi Pemisahan campuran dengan cara menguapkan pelarutnya. Contohproseskristalisasi adalah pembuatan kristal gula, krsital garam dan industri pupuk.
Sumber: https://www.utakatikotak.com/Pemisahan-Campuran- Kristalisasi/kongkow/detail/16952 Gambar 2.15 Proses kristalisasi 4. Distilasi Penyulingan adalah pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titikdidihkomponen-komponennya. Distilasi merupakan pemisahan cairan dari suatularutan dengan cara penguapan dan diikuti dengan proses kondensasi (pengembunan). Contoh proses distilasi adalah penyulingan minyakbumi, penyulingan larutan alkohol, penyulingan oksigen dari udara. Sumber: https://seputarilmu.com/2021/12/destilasi.html Gambar 2.16 Proses destilasi 5. Kromatografi Kromatografi adalah pemisahan campuran berdasarkan atas perbedaankecepatan perembesan dari zat-zat dalam suatu medium pelarut/zat cair tertentu. Macam-macam kromatografi, yaitu :
- Kromatografi kertas, digunakan untuk pemisahan zat warna. Bahanyangdipakai ialah kertas saring yang biasa digunakan untuk memisahkankomponen-komponen penyusun campuran. Sumber: https://pendidikankimiaunivriau.wordpress.com/2016/08/20/kromatografi-kertas/ Gambar 2.17 Kromatografi kertas - Kromatografi kolom, digunakan untuk mengetahui komposisi batuan/mineral. - Kromatografi gas, digunakan untuk mengetahui komposisi minyak bumi. 6. Sublimasi Sublimasi adalah pemisahan campuran berdasarkan adanya partikel padatandari campuran yang dapat menyublim (berubah dari fase padat menjadi gas). Cara pemisahan campuran dengan cara sublimasi dipakai untuk memurnikanzat-zat yang dapat menyublim seperti, kapur barus, iodin dan belerang. Sumber: https://teks.co.id/sublimasi/ Gambar 2.18 Sublimasi iodium Link video pembelajaran : https://youtu.be/dDYqEsi7BdQ