.jpg)
Bab 2: Zat dan Perubahannya
A. Wujud Zat dan Model Partikel
Zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat dapat berada dalam tiga wujud, yaitu padat, cair, dan gas.
Zat padat
Partikel-partikel penyusun zat padat sangat rapat dan tersusun secara teratur. Gaya tarik menarik antarpartikel dalam zat padat sangat kuat sehingga partikel-partikel tidak dapat bergerak bebas. Hal ini menyebabkan zat padat memiliki bentuk dan volume yang tetap.
Contoh zat padat: es batu, besi, kayu, dan batu.
Zat cair
Partikel-partikel penyusun zat cair tidak serapat partikel-partikel penyusun zat padat. Gaya tarik menarik antarpartikel dalam zat cair lebih lemah sehingga partikel-partikel dapat bergerak bebas. Namun, partikel-partikel dalam zat cair masih saling berdekatan sehingga zat cair memiliki volume yang tetap.
Contoh zat cair: air, minyak, dan alkohol.
Zat gas
Partikel-partikel penyusun zat gas sangat renggang dan bergerak bebas. Gaya tarik menarik antarpartikel dalam zat gas sangat lemah sehingga partikel-partikel tidak saling berikatan. Hal ini menyebabkan zat gas memiliki bentuk dan volume yang tidak tetap.
Contoh zat gas: udara, oksigen, dan nitrogen.
Model Partikel
Model partikel adalah cara untuk menggambarkan bagaimana partikel-partikel penyusun zat berinteraksi dalam masing-masing wujud zat. Model partikel membantu dalam memahami sifat-sifat zat dan perubahannya.
B. Perubahan Wujud Zat
Zat dapat mengalami perubahan wujud dari satu wujud ke wujud yang lain. Perubahan wujud zat dapat terjadi karena perubahan suhu dan tekanan. Perubahan wujud zat adalah fenomena alam di mana suatu zat dapat berubah dari satu wujud ke wujud lainnya karena perubahan suhu dan/atau tekanan. Zat dapat berubah wujud antara padat, cair, dan gas. Proses ini terjadi karena partikel-partikel zat memiliki energi yang berbeda pada setiap wujudnya.
Proses Perubahan Wujud Zat:
1. Peleburan (Melting): Proses perubahan zat dari wujud padat menjadi wujud cair disebut peleburan atau leleh. Pada titik lebur, partikel-partikel zat mulai memiliki energi kinetik yang cukup besar sehingga dapat melawan gaya tarik menarik antar partikel padat.
Contoh: Es batu yang meleleh menjadi air pada suhu 0°C.
2. Pembekuan (Freezing): Pembekuan adalah proses berlawanan dengan peleburan, yaitu perubahan zat dari wujud cair menjadi wujud padat. Pada titik beku, partikel-partikel zat kehilangan energi kinetik sehingga gaya tarik menarik antar partikel padat kembali dominan.
Contoh: Air yang membeku menjadi es batu pada suhu 0°C.
3. Penguapan (Evaporation): Penguapan terjadi ketika zat berubah dari wujud cair menjadi wujud gas di bawah titik didihnya. Partikel-partikel zat mendapatkan energi kinetik tambahan dan mampu mengatasi gaya tarik menarik cairan.
Contoh: Air yang menguap menjadi uap air di bawah 100°C pada suhu kamar.
4. Kondensasi (Condensation): Kondensasi adalah proses berlawanan dengan penguapan, di mana zat berubah dari wujud gas menjadi wujud cair. Partikel-partikel gas kehilangan energi kinetik dan membentuk ikatan antar partikel cair.
Contoh: Uap air yang mengembun menjadi tetesan air pada permukaan benda yang lebih dingin.
5. Sublimasi: Sublimasi adalah perubahan langsung dari wujud padat menjadi gas atau sebaliknya tanpa melewati wujud cair. Ini terjadi ketika partikel-partikel zat memiliki energi kinetik cukup besar untuk melampaui fase cair.
Contoh: Es kering (karbondioksida padat) yang menguap menjadi gas karbondioksida tanpa meleleh terlebih dahulu.
Interpretasi Suhu berdasarkan Titik Didih dan Titik Lebur:
Titik didih dan titik lebur merupakan titik penting dalam interpretasi perubahan wujud zat berdasarkan suhu. Titik didih adalah suhu di mana zat berubah dari wujud cair menjadi gas, sedangkan titik lebur adalah suhu di mana zat berubah dari wujud padat menjadi cair.
Contoh:
1. Air: Titik didih air adalah 100°C dan titik leburnya adalah 0°C. Ini berarti air akan menguap menjadi uap air pada suhu 100°C dan membeku menjadi es batu pada suhu 0°C.
2. Besi: Titik lebur besi adalah 1538°C. Ketika besi dipanaskan di atas 1538°C, ia akan meleleh dan berubah menjadi cairan.
3. Oksigen: Titik didih oksigen adalah -183°C dan titik leburnya adalah -218.8°C. Ini berarti oksigen akan menguap pada suhu yang sangat rendah dan membeku pada suhu yang lebih rendah lagi.
Kesimpulan:
Perubahan wujud zat adalah fenomena alam yang terjadi karena perubahan suhu dan energi kinetik partikel-partikel zat. Titik didih dan titik lebur merupakan titik penting dalam interpretasi perubahan wujud zat berdasarkan suhu. Memahami proses ini membantu kita menjelaskan dan meramalkan bagaimana suatu zat akan berperilaku pada berbagai kondisi suhu.
C. Perubahan Fisika dan Kimia
Dalam dunia sekitar kita, zat-zat dapat mengalami berbagai jenis perubahan. Perubahan ini dapat dibedakan menjadi perubahan fisika dan perubahan kimia. Perbedaan antara keduanya terletak pada karakteristik perubahan yang terjadi pada struktur molekuler dan ikatan antar partikel-partikel zat.
Perbedaan Perubahan Fisika dan Kimia:
1. Perubahan Fisika:
Perubahan fisika adalah perubahan yang terjadi pada zat tanpa mengubah komposisi kimianya. Artinya, zat tetap memiliki jenis dan jumlah atom yang sama setelah mengalami perubahan fisika.
Contoh:
- Pengubahan Wujud Zat: Ketika es batu meleleh menjadi air atau air menguap menjadi uap air, ini adalah perubahan fisika karena hanya wujudnya yang berubah, tetapi komposisi molekulnya tetap sama.
- Pemotongan Benda: Memotong kertas menjadi dua bagian tidak mengubah jenis kertasnya, hanya bentuknya yang berubah.
2. Perubahan Kimia:
Perubahan kimia adalah perubahan yang mengakibatkan terbentuknya zat baru dengan komposisi kimia yang berbeda. Ikatan antar atom dapat rusak dan terbentuk ikatan baru dalam perubahan ini.
Contoh:
- Pembakaran: Kayu yang terbakar mengalami perubahan kimia. Kayu diuraikan menjadi karbon dioksida dan air dengan bantuan oksigen.
- Fermentasi: Fermentasi alkohol pada pembuatan roti atau minuman beralkohol merupakan contoh perubahan kimia di mana zat-zat baru terbentuk.
Siklus Air dalam Kaitannya dengan Perubahan Wujud Zat:
Siklus air melibatkan perubahan wujud zat dari air di berbagai lingkungan. Air dapat mengalami penguapan, kondensasi, peleburan, dan pembekuan dalam siklus ini.
Tanda-tanda Terjadinya Reaksi Kimia:
Ada beberapa tanda yang menunjukkan terjadinya reaksi kimia:
- Perubahan Warna: Jika warna zat berubah secara tiba-tiba, ini bisa menandakan adanya reaksi kimia. Contohnya, ketika besi berkarat menjadi merah kecoklatan.
- Pembentukan Gas: Jika terlihat gelembung gas atau gas keluar dari campuran, ini bisa menunjukkan reaksi kimia terjadi. Contohnya, ketika antara cuka dan baking soda menghasilkan gas karbondioksida.
- Pemanasan atau Pendinginan: Jika terjadi perubahan suhu yang signifikan tanpa sumber panas atau pendingin eksternal, ini bisa menandakan reaksi kimia.
- Pembentukan Endapan: Jika terbentuk endapan padat dalam campuran, ini bisa menunjukkan reaksi kimia berlangsung. Contohnya, ketika campuran air dan garam membentuk endapan garam.
Perubahan Zat dalam Kehidupan Sehari-hari:
Contoh perubahan fisika dalam kehidupan sehari-hari:
- Memasak telur: Telur yang dimasak keras mengalami perubahan fisika dalam wujudnya.
- Pemotongan buah: Memotong buah menjadi potongan-potongan lebih kecil merupakan perubahan fisika.
Contoh perubahan kimia dalam kehidupan sehari-hari:
- Pemanggangan roti: Proses memanggang roti melibatkan reaksi kimia yang mengubah adonan menjadi roti yang matang dan beraroma sedap.
- Pengoksidasi: Ketika besi berkarat atau tumpukan logam lainnya berubah warna dan terjadi perubahan struktur, ini adalah perubahan kimia.
Kesimpulan:
Perubahan fisika dan kimia memiliki karakteristik yang berbeda dalam hal pengubahan komposisi zat dan ikatan antar partikel. Siklus air mencerminkan perubahan wujud zat dalam lingkungan. Tanda-tanda reaksi kimia membantu mengidentifikasi perubahan kimia. Contoh perubahan fisika dan kimia dalam kehidupan sehari-hari membantu memahami konsep ini secara praktis.
D. Kerapatan Zat
Kerapatan zat adalah ukuran massa suatu zat per satuan volumenya. Kerapatan zat dilambangkan dengan ρ (rho).
Rumus massa jenis adalah:
ρ = m/V
dengan:
- ρ adalah massa jenis (kg/m3)
- m adalah massa (kg)
- V adalah volume (m3)
Kerapatan zat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
- Jenis zat
- Suhu
- Tekanan
Secara umum, zat padat memiliki massa jenis yang lebih besar daripada zat cair, dan zat cair memiliki massa jenis yang lebih besar daripada gas.
Pengaruh Perbedaan Kerapatan Zat pada Peristiwa Mengapung dan Tenggelam
Suatu benda akan mengapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair. Sebaliknya, suatu benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair.
Misalnya, sebuah benda besi akan tenggelam di dalam air karena massa jenis besi lebih besar daripada massa jenis air. Sebaliknya, sebuah benda gabus akan mengapung di dalam air karena massa jenis gabus lebih kecil daripada massa jenis air.
Perbedaan Kerapatan Zat Cair
Perbedaan kerapatan zat cair dapat diamati dengan mencampurkan dua jenis cairan yang memiliki kerapatan berbeda. Cairan yang memiliki kerapatan lebih besar akan berada di bawah, sedangkan cairan yang memiliki kerapatan lebih kecil akan berada di atas.
Misalnya, jika kita mencampurkan air dan minyak, maka minyak akan berada di atas air karena minyak memiliki kerapatan yang lebih kecil daripada air.
Contoh Percobaan untuk Membandingkan Kerapatan Zat Cair
Berikut adalah contoh percobaan untuk membandingkan kerapatan zat cair:
- Siapkan tiga buah gelas.
- Isi gelas pertama dengan air.
- Isi gelas kedua dengan minyak.
- Isi gelas ketiga dengan alkohol.
- Amati letak ketiga cairan tersebut dalam gelas.
Kamu akan melihat bahwa minyak berada di atas air, sedangkan alkohol berada di atas minyak. Hal ini karena minyak memiliki kerapatan yang lebih kecil daripada air, dan alkohol memiliki kerapatan yang lebih kecil daripada minyak.
Kesimpulan:
Kerapatan zat adalah sifat yang menggambarkan sejauh mana partikel-partikel dalam suatu zat terkompresi atau terkumpul bersama. Massa jenis adalah parameter yang digunakan untuk mengukur kerapatan zat padat. Konsep kerapatan juga mempengaruhi peristiwa mengapung dan tenggelam dalam cairan. Ketika zat cair dicampur, lapisan-lapisan dengan kerapatan yang berbeda dapat terbentuk, menggambarkan perbedaan kerapatan zat cair.
SOAL LATIHAN
a) Energi
b) Partikel
c) Zat
d) Gas
Kunci Jawaban: c) Zat
Soal 2: Gaya tarik menarik antarpartikel dalam zat padat sangat kuat sehingga partikel-partikel:
a) Bergerak bebas
b) Berinteraksi acak
c) Tidak dapat bergerak bebas
d) Saling menolak
Kunci Jawaban: c) Tidak dapat bergerak bebas
Soal 3: Proses perubahan zat dari wujud padat menjadi wujud cair disebut:
a) Pembekuan
b) Kondensasi
c) Peleburan
d) Penguapan
Soal 4: Apa yang terjadi pada partikel-partikel zat pada titik lebur?
a) Partikel-partikel kehilangan energi kinetik
b) Partikel-partikel memiliki energi kinetik yang cukup besar
c) Partikel-partikel bergerak bebas
d) Partikel-partikel membentuk ikatan baru
Kunci Jawaban: b) Partikel-partikel memiliki energi kinetik yang cukup besar
Soal 5: Titik didih adalah suhu di mana zat berubah dari wujud:
a) Padat menjadi cair
b) Cair menjadi gas
c) Padat menjadi gas
d) Gas menjadi padat
Soal 6: Perubahan kimia adalah perubahan yang mengakibatkan:
a) Terbentuknya zat baru dengan komposisi kimia yang berbeda
b) Terbentuknya zat baru dengan komposisi kimia yang sama
c) Perubahan suhu zat
d) Perubahan wujud zat
a) Perubahan warna, pembentukan gas, pemanasan atau pendinginan, dan pembentukan endapan
b) Perubahan wujud zat
c) Perubahan suhu dan tekanan
d) Perubahan komposisi molekul
a) Lebih kecil daripada massa jenis zat cair
b) Lebih besar daripada massa jenis zat cair
c) Sama dengan massa jenis zat cair
d) Tidak berpengaruh pada apakah benda mengapung atau tenggelam
a) Berada di atas
b) Berada di bawah
c) Tidak berpengaruh pada posisi cairan
d) Tersebar merata di seluruh campuran
a) Jenis zat dan tekanan
b) Warna dan tekstur zat
c) Wujud zat dan komposisi molekul
d) Bentuk zat dan suhu
Kunci Jawaban: a) Jenis zat dan tekanan