Materi IPA Kelas 7 Bab 2 Zat dan Perubahannya

 Pernahkah kamu mendengar istilah gletser? Gletser adalah sebuah bongkahan atau endapan es yang besar dan tebal yang terbentuk di atas permukaan tanah. Bongkahan es tebal ini merupakan akumulasi endapan salju yang mengeras dan membau selama kurung waktu tertentu yang sangat lama.

Tahukah kamu bahwa sejak awal 1900-an, satu persatu gletser di kutub utara dan kutub selatan Bumi mulai mencair? Cairnya gletser jelas membawa dampak buruk? Dilansir dari World Wildlife Fund (WWF), salah satu dampak utama dari mencairnya gletser adalah kenaikan permukaan air laut dunia karena bongkahan gletser akan jatuh dan mencair di laut.

Para ahli memperkirakan jika seluruh gletser dan lapisan es di Bumi mencair, permukaan laut dunia akan mengalami peningkatan sebesar 230 kaki atau sekitar 70 meter. Akibatnya, eluruh kota pesisir akan ditutupi laut dan luas lahan akan menyusut. Hal ini jelas dapat mendatangkan bencana di Bumi.

Mengapa es bisa mencair atau meleleh? Apa yang sebenarnya terjadi pada saat es mencair? Bagaimana cara kita memperlambat proses mencairnya es? Untuk mengetahui jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tersebut, pelajarilah seluruh materi dalam bab ini dengan bersungguh-sunguh.

 

A.      Wujud Zat dan Model Partikel

Amatilah gambar beberapa benda yang sering kita temukan dalam keseharian kita di bawah ini.

Gambar. Benda-benda di sekitar kita

Apa dasar yang kalian gunakan untuk mengelompokan benda-benda pada gambar di atas? Masih ingatkah kalian mengenai penggolongan benda-benda di atas?

Masih ingatkah kalian mengenai penggolongan benda menjadi benda padat, cair, gas saat kalian di SD? Pembagian benda tersebut adalah berdasakan wujudnya. Di tingkatkan SMP, semua benda kita kenal sebagai materi. Apa itu materi? Materi berarti benda, bahan, atau segala sesuatu yang tampak. Materi juga bisa diartikan sebagai sesuatu yang menjadi bahan untuk diujikan, dipikirkan, dibicarakan, atau dikarangkan. Materi juga merupakan bagian dari subjek yang dipelajari dalam kimia. Materi merupakan dasar dari terbentuknya zat atau objek. Materi dapat diamati dengan berbagai cara, baik yang dapat diamati oleh indra manusia maupun yang terlalu kecil untuk diamati oleh indra manusia.

Disimpulkan Materi atau Zat adalah sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Menempati ruang berarti zat dapat ditempatkan dalam suatu ruang atau wadah tertentu. Adapun memiliki massa berarti zat memiliki ukuran yang dapat diukur atau diperkirakan.

Makhluk hidup setiap objek disekelilingnya merupakan materi. Bahkan, gas-gas penyusun atmosfer, meskipun tidak tampak oleh mata, juga merupakan materi. Ini karena gas-gas tersebut menempati ruang dan memiliki massa.

Berdasarkan pengertian materi, jawablah pertanyaan berikut ini.

Gambar. Ilustrasi pertanyaan mengenai materi

Setelah mengetahui apa itu materi, kita akan gunakan istilah materi untuk menunjukan benda-benda. Menurut wujudnya, materi dibedakan atas zat padat, zat cair dan gas. Kalian telah mempelajari topik ini saat SD. Pasti kalian masih ingat keunikan air karena kita dalat melihat dalam tiga wujud yang berbeda, yaitu es sebagai zat padat, air sebagai zat cair dan uap air sebagai wujud gas.

Percobaan

Percobaan Sifat-sifat Zat Padat, Cair dan Gas

Percobaan 1: Berubah bentuk atau tidak?

Di bagian ini kalian akan diberikan benda-benda berikut ini: balon, balok, kayu, teh, gelas ukur, dan beberapa wadah kosong lainnya. Menurut kalian, benda manakah yang dapat berubah bentuk dan mana yang tidak?

Diskusikanlah bagaiman cara menguji apakah benda-benda tersebut memiliki sifat dapat berupah bentuk. Tulislah langkah-langkahnya. Setelah itu lakukanlah langkah-langah sesuai yang kalian diskusikan.

Manakah materi di atas yang termasuk zat padat, zat cair, dan gas? Apakah ada perubahan bentuk?

Percobaan 2: Sifat Kompresibilitas

Sifat Kompresibilitas sifat suatu zat yang mengalami perubahan volume saat tekanan yang diberikan padanya berubah. Pada bagian ini kalian akan menemukan tiga suntikan yang telah diisi dengan bahan yang berbeda-beda. Kalian akan menekan alat suntik ini untuk menguji sifat materi apakah dapat ditekan atau dikompresikan atau tidak. Sebelum melakukan percobaan, buatlah perkiraan atau dugaan atau hipotesis dulu, menurut kalian suntikan yang berisi bahan apa yang paling mudah ditekan? Mengapa demikian?

Sekarang lakukanlah percobaan ini dengan menekan piston/suntikan seperti gamabr di bawah ini.

Gambar. Percobaan menguji sifat kompresibilitas zat padat, cair dan gas.

Amatilah seberapa dalam kalian dapat menekan piston pada alat suntik tersebut. Tulislah hasil percobaan kelompok kalian dalam bentuk tabel. Apakah hasil percobaan sesui dengan hipotesis? Wujud benda manakah yang paling mudah ditekan?

1.        Sifat Zat Padat, Cair, dan Gas

Berdasarkan peercobaan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa sifat-sifat zat padat, zat cair. Dan gas sebagai berikut.

a.      Sifat Zat Padat

Bentuk dan volumenya zat padat selalu tetap. Sebagai contoh, kelereng yang bulat, jika dipindahkan ke gelas akan tetap berbentuk bulat. Begitu pula volumennya. Volume kelereng akan selalu tetap walaupun dipindah-pindah. Selain itu, zat padat tidak dapat ditekan atau tidak dapat dimampatkan (dikompresi)

b.      Sifat Zat Cair

Zat cair memiliki volume tetap tetapi bentuknya berubah-rubah sesuai dengan yang ditempatinya. Apabila air dimasukkan ke dalam gelas, maka bentuknya seperti gelas, apabila dimasukkan ke dalam botol akan seperti botol. Meskipun bentuknya berubah-rubah, volume zat cair selalu tetap. Zat cair sulit ditekan atau sulit dimampatkan (dikompresi)

c.       Sifat Gas

Bentuk dan volume gas dapat berubah-rubah sesuai dengan tempatnya. Gas yang terdapat di balon memiliki bentuk dan volume yang sama dengan balon. Gas yang terdapat di balon memiliki bentuk dan volume yang sama dengan botol. Gas mudah ditekan atau dimampatkan.

Perbedaan sifat antara zat padat, cair, dan gas dapat dijelaskan melalui model partikel. Model biasanya digunakan oleh ilmuwan untuk menjelaskan mengenai sesuatu yang sangat kecil, yang tidak dapat dilihat agar dapat dipahami cara kerjanya. Sementara partikel adalah bagian terkecil yang ada dalam materi. Partikel-partikel yang ada dalam suatu zat selalu bergerak dan terjadi gaya tarik menarik antara partikel yang satu dnegan partikel lainnya.

Ternyata keadaan partikel-partikel dalam zat padat, zat cair dan gas berbeda-beda.

Gambar. Perbedaan keadaan partikel-partikel dalam zat padat, cair dan gas

2.        Model Partikel Zat Padat, Cair, dan Gas

a.      Partikel Zat Padat

Zat padat tersusun atas partikel-partikel yang teratur dan memunyai jarak antarpartikel yang sangat rapat. Gaya tarik menarik antarpartikel zat padat sangat kuat. Hal ini menyebabkan partikel tidak dapat bergerka secara bebas untuk berpindah tempat. Keadaan ini menyebabkan zat padat dapat mempertahankan bentuk dan volumenya sehingga zat padat selalu mempunyai bentuk dan volume yang tetap.

Gambar. Susunan Partikel zat padat teratur dan berdekatan

b.      Partikel Zat Cair

Zat cair mempunyai susunan partikel yang kurang teratur dan kurang rapat dibandingkan susunan partikel pada zat padat. Hal inilah yang menyebabkan partikel-partikel dapat bergerak bebas untuk berpindah tempat. Akan tetapi, partikel-partikel penyusun zat cair tidak dapat memisahkan diri dari kelampoknya. Keadaan ini menyebabkan volume zat cair selalu tetap, walaupun bentuknya selalu berubah mengikuti tempatnya.

Gambar. Susunan Partikel Zat Cair tidak teratur dan renggang

c.       Partikel Gas

Pada zat gas, jarak antarpartikel sangat berjauhan sehingga gaya tarik menarik antarpartikel sangat lemah. Partikel-partikel ini bergerak sangat bebas dan cepat dalam wadahnya. Hal ini menyebabkan zat gas dapat mempertahankan benduk dan volumennya sehingga bentuk dan volume zat gas selalu berubah mengikuti ruang yang ditempatinya.

Gambar. Susunan Partikel  Zat cair Berjauhan dan tidak teratur

3.        Mengenal Pergerakan Partikel Zat Secara Difusi

Pernahkah kalian mencium aroma kopi dari kamar kalian padahal ayah kalian yang minum kopi sedang berada di ruang tamu? Atau kalian baru pulang sekolah, tercium aroma masakan ibu kalian dari dapur sehingga kalian langsung merasa lapar. Kakak kalian yang hendak pergi menyemprotkan parfum di kamarnya tapi kalian dapat menciumnya padahal kalian berada di ruangan yang berbeda. Pernahkah hal itu terjadi pada kalian?

Aroma kopi, aroma masakan, parfum dan bau-bauhan lainnya, dibawa oleh udara, yang merupakan partikel gas untuk sampai pada indera penciuman kalian. Ingatlah bahwa partikel gas bergerak secara acak, dapat bertabrakan (atau bertumbukan) dan sangat cepat sehingga bau-bau tersebut dapat kalian rasakan walaupun jarak kalian cukup jauh dengan sumber bau. Proses ini disebut difusi.

Difusi adalah pergerakan partikel dari daerah yang partikelnya lebih banyak ke tempat yang lebih sedikit sampai keadaannya seimbang. Ketika partikel saling bertumbukan maka bau menjadi menyebar karena bercampur dengan partikel lainnya.

Difusi juga terjadi pada zat cair karena partikel-partikel dalam zat cair dapat bergerak. Kejadian seperti itu terlihat pada gambar. apabila suatu zat warna diteteskan ke dalam air.

Gambar. Keadaan air dan zat warna sebelum, saat dan setelah difusi.

Tahukah kalian bagaimana cara kita mencium aroma masakan ibu atau aroma parfum, bahkan bau dari tumpukan sampah? Lihatlah bagan hidung manusia pada berikut ini.

Gambar. Anatomi Hidung Manusia

Aroma dan bau-bauan masuk melalui rogga hidung atau nostril saat kita bernapas. Aroma dan bau-bauan tadi kemudian masuk melalui rambut-rambut halus atau silia yang ada di ujung saraf pembau. Aroma dan bau-bauan itu melalui saraf disalurkan ke otak sehingga kita mengetahui bau tersebut.

Menurut sari (https://dosenbiologi.com/manusia/cara-kerja-hidung, 30 september 2020), “Manusia dapat mendeteksi 2000-4000 jenis bau yang ada di dunia ini?”. Namun ada binatang yang memiliki indera penciuman yang lebih baik dibanding manusia. Bacalah fakta sains berikut.

B.      Perubahan Wujud Zat

Ambillah es batu lalu tempatkan di dalam suatu panci kecil. Panaskan dan amati apa yang terjadi. Biarkan api tetap menyala sampai cairan di dalam panci mulai bergelembung. Proses apakah saja yang terjadi

Seorang filsuf terkenal , Heractilus, mengatakan bahwa “satu-satunya hal yang tetap dalam hidup adalah perubahan itu sendiri”. Semuah hal berubah. Kalian yang dulu bayu terus bertumbuh sampai menjadi seperti saat ini, siswa kelas VII, dan kalian akan terus berubah, baik secara fisik maupun pemikiran dan perilaku. Berubahlah menjadi orang yang lebih baik.

Tika hanya kita, materi pun dapat mengalami perubahan. Di dalam subbab ini kita akan mempelajari perubahan wujud yang dapat terjadi pada materi.

1.        Meleleh dan membeku

Ketika kalian memanaskan es batu, maka dalam waktu singkat es akan meleleh atau mencair, bukan? Ini adalah salah satu contoh perubahan wujud suatu materi, yaitu es yang merupakan zat padat berubah menjadi zat cair.

Namun apa yang sebenarnya terjadi pada partikel-partikel di dalam zat padat saat dipanaskan? Menaikan suhu, melalaui pemanasan, berarti memberikan energi untuk partikel-partikel sehingga mereka bergerak atau bergetar lebih cepat. Sama seperti manusia, ketika kita lapar maka kita cenderung diam, tiak banyak bergerak. Namun setelah kita makan, ada energi yang kita peroleh, maka kita akan bergerak lebih lincah.

Dalam hal perubahan pada zat padat, panas dari api atau dari lingkungan sekitar membuat partikel-partikel dalam zat padat bergetar lebih cepat sehingga terbentuk sedikit ruang antara partikel. Dengan panas yang terus diberikan, maka ikatan antara partikel lama kelamaan kan berkurang kekuatannya sehingga terbentuklah zat cair. Peristiwa tersebut dikenal dengan sebutan meleleh. Perhatikan gambar perubahan dalam partikel-partikel berikut ini.

Gambar. Keadaan partikel pada perubahan wujud meleleh dan membeku

Kebalikannya, apaila air disimpan dalam suhu yang sangat dingin, maka air tersebut akan membeku dan berubah wujud dari zat cair (air) menjadi zat pada, yaitu berupa es. Ketika air kehilangan energi panas karena didingingkan (artinya panas dari air keluar kepada udara dingin di sekitarnya), maka partikel-partikel air bergerak lebih lamabt dan saling mendekat sampai terbentuk ikatan yang lebih kuat antara partikel dan partikel tidak dapat bergerak lagi. Mereka hanya bergetar saja. Saat inilah air berubah menjadi es.

2.        Menguap dan Mengembun

Ketika kalian memanaskan air dalam panci maka lama kelamaan akan muncul gelembung-gelembung pada air. Saat muncul gelembung-gelembung pada air. Saat muncul gelembung di manaa air naik ke permukaan lalu dilepaskan ke udara berupa air ditu disebut sebagai peristiwa mendidih.

Adapaun saat air, yang merupakan zat cair, berubah mejadi uap air, yang merupakan gas disebut sebagai proses menguap. Proses menguap dapat terjadi di bawah titik didih zat cair. Kalian bisa melihat pengertian titik didih zat cair. Kalian bisa melihat pengertian titik didih pada bagian berikutnya. Contohnya pakaian kita yang basah setelah dicuci, airnya menguap saat dijemur sehingga bisa kering. Menguap terjadi pada permukaan zat cair, sedangkan mendidih terjadi pada semua bagian zat cair.

Gambar Perbandingan proses mendidih dan menguap

Kebalikan dari proses menguap disebut mengembun atau kondensasi. Pada proses kondensasi, panas dari gas yang terbentuk berpindah ke udara sekitarnya. Karena kehilangan energi panas, maka gas berubah menjadi zat cair.

3.        Manyublim dan mengkristal

Perubahan dari padatan yang dipanaskan, sampai menjadi gas, tanpa melalui tahapan menjadi cairan, disebut menyublim. Peristiwa sublimasi es kering (dry ice) sering dimanaatkan untuk menyebabkan efek asap atau kabut saat konser musik, pertunjukan dan pagelaran seni bahkan acara pernikahan seperti gambar.  contoh lainnnya adalah kapur barus yang digunakan untuk mengharum kamar mandi atau lemari.

Gambar. Pertunjukan seni menggunakan efek kabut dari sublimasi es kering (dry ice)

Proses kebalikan dari menyublim, disebut mengkristal. Mengkristal merupakan perubahan wujud dari gas langsung menjadi padatan.