Ada apa'?
'Materi' adalah segala sesuatu yang menempati ruang (memiliki volume) dan memiliki massa. Ia membentuk segala sesuatu di alam semesta dalam beberapa bentuk; itu segalanya di alam semesta. Itu membentuk planet kita dan seluruh alam semesta.
Di Bumi, semua materi ada dalam salah satu dari tiga wujud berbeda: padat, cair, atau gas.
Tahukah Anda bahwa manusia terbuat dari ketiga wujud materi utama?
Keadaan dimana suatu zat berada pada suhu kamar disebut keadaan standarnya. Misalnya, pada suhu kamar, air berwujud cair. Beberapa zat ada dalam bentuk gas pada suhu kamar (oksigen dan karbon dioksida), sementara yang lain, seperti air, ada dalam bentuk cair. Kebanyakan logam berbentuk padat pada suhu kamar. Merkuri memiliki sifat yang menarik, yaitu berupa logam dan cair dalam keadaan standarnya.
Masing-masing negara bagian ini terdiri dari partikel-partikel kecil. Keadaan materi bergantung pada jumlah partikel penyusunnya.
Padat
Sesuatu biasanya dikatakan padat jika dapat mempertahankan bentuknya sendiri dan sulit untuk dikompres. Misalnya air dalam bentuk padat adalah es. Dalam zat padat, molekul-molekulnya tersusun rapat dan mempunyai kepadatan yang tinggi.
Cairan
Cairan seperti air dapat mengalir atau mengalir tetapi tidak dapat diregangkan atau diperas. Dalam cairan, molekul-molekulnya sangat berdekatan tetapi tidak sedekat materi padat; molekul memiliki kemampuan untuk bergerak dan meluncur melewati satu sama lain. Benda cair tidak mempunyai bentuk sendiri, ia akan mengikuti bentuk wadah tempat ia ditampung. Contoh zat cair adalah air, susu, jus, bensin, limun, dll.
Gas
Gas dapat mengalir, memuai, dan dapat diperas. Air dalam bentuk gas adalah uap. Jika berada dalam wadah yang tidak tertutup rapat, ia akan lolos. Dalam gas, molekul-molekulnya jauh lebih tersebar dibandingkan pada padatan atau cairan, dan molekul-molekul tersebut saling bertabrakan secara acak. Gas akan mengisi wadah apa pun, tetapi jika wadah tersebut tidak tertutup rapat, gas tersebut akan keluar. Gas dapat dikompresi lebih mudah dibandingkan cairan atau padat.
Mengubah keadaan materi
Materi dapat berada dalam wujud padat, cair, atau gas, dan wujud suatu zat sangat ditentukan oleh suhunya. Setiap zat memiliki suhu ambang batas yang unik setelah itu ia mengubah keadaannya. Setelah suhu ambang batas tersebut terlampaui, zat akan berubah fasanya, sehingga mengubah wujud zat tersebut. Dalam kondisi tekanan konstan, suhu merupakan penentu utama fase suatu zat.
Tergantung pada suhunya, materi dapat berubah wujudnya. Peleburan, pembekuan, perebusan, penguapan, kondensasi, sublimasi, dan pengendapan adalah cara-cara perubahan wujud suatu material.
Pada suhu rendah, gerak molekul berkurang dan zat memiliki energi internal yang lebih sedikit. Molekul-molekul akan menetap dalam keadaan berenergi rendah satu sama lain dan bergerak sangat sedikit, yang merupakan ciri khas materi padat. Ketika suhu meningkat, energi panas tambahan diterapkan pada bagian-bagian penyusun zat padat, yang menyebabkan gerakan molekul tambahan. Molekul mulai saling mendorong satu sama lain dan volume keseluruhan suatu zat meningkat. Pada titik ini, materi telah memasuki keadaan cair. Keadaan gas terjadi ketika molekul-molekul telah menyerap begitu banyak energi panas karena peningkatan suhu sehingga mereka bebas bergerak satu sama lain dengan kecepatan tinggi.
Jika tekanannya konstan, keadaan suatu zat akan bergantung sepenuhnya pada suhu yang terkena. Oleh karena itu, es akan mencair jika dikeluarkan dari freezer dan air akan mendidih di luar panci jika dibiarkan pada suhu yang terlalu tinggi dalam waktu yang terlalu lama. Suhu hanyalah ukuran jumlah energi panas yang ada di sekitarnya. Ketika suatu zat ditempatkan di lingkungan yang suhunya berbeda, panas terjadi pertukaran antara zat dan lingkungan, menyebabkan keduanya mencapai suhu kesetimbangan. Jadi ketika es batu terkena panas, molekul air di dalamnya menyerap energi panas dari atmosfer sekitarnya dan mulai bergerak lebih energik, menyebabkan air es mencair menjadi air cair.
Mencair adalah proses perubahan benda padat menjadi cair. Ketika benda padat dipanaskan, partikel-partikelnya diberi lebih banyak energi dan mulai bergetar lebih cepat. Pada suhu tertentu, partikel-partikel tersebut bergetar sedemikian rupa sehingga struktur teraturnya rusak. Pada titik ini, zat padat melebur menjadi cairan. Suhu terjadinya perubahan wujud padat menjadi cair disebut titik leleh. Setiap padatan memiliki titik leleh tertentu pada tekanan udara normal. Pada tekanan udara yang lebih rendah, seperti di atas gunung, titik lelehnya akan lebih rendah.
Evaporasi merupakan proses perubahan wujud cair menjadi gas. Jika Anda meninggalkan sedikit air dalam wadah bermulut lebar, Anda akan melihat bahwa sebagian air akan hilang setelah beberapa waktu. Air cair berubah menjadi gas (uap air) – inilah penguapan. Hal ini terjadi ketika cairan berubah menjadi gas jauh di bawah titik didihnya. Selalu ada beberapa partikel dalam cairan yang memiliki energi yang cukup untuk melepaskan diri dari partikel lainnya menjadi gas.
Kondensasi merupakan proses perubahan wujud gas menjadi cair. Misalnya, uap air di udara mendingin dan berubah menjadi tetesan-tetesan kecil air cair (embun) pada dedaunan dan jendela di pagi hari setelah malam yang dingin. Benda yang lebih dingin sering kali menyerap energi dari benda yang lebih panas.
Pembekuan adalah proses perubahan zat cair menjadi padat. Ini kebalikan dari pencairan. Misalnya, lava adalah batuan cair, yang meletus melalui gunung berapi pada suhu setinggi 1.500 O C (2.732 O F) melalui gunung berapi. Namun, lava merah panas tersebut mendingin saat bertemu dengan permukaan bumi, dan kembali menjadi batuan padat.
Mendidih – Saat cairan dipanaskan, partikel diberi lebih banyak energi. Mereka mulai bergerak lebih cepat dan semakin jauh. Pada suhu tertentu, partikel-partikel tersebut terlepas satu sama lain dan cairan berubah menjadi gas. Inilah titik didihnya. Titik didih suatu zat selalu sama; itu tidak bervariasi. Misalnya, air mendidih ketika mencapai titik didih 100ºC (212ºF). Ini adalah suhu di mana air berubah menjadi uap. Uap adalah gas yang tidak terlihat. Saat mencapai tutupnya, ia mendingin kembali menjadi cairan.
Sublimasi adalah perubahan wujud padat menjadi gas tanpa menjadi cair. Contoh sublimasi yang paling mudah adalah es kering. Es kering adalah karbon dioksida padat (CO2). Hebatnya, jika Anda meninggalkan es kering di dalam ruangan, es tersebut hanya akan berubah menjadi gas tanpa menjadi cair. Pernahkah Anda mendengar tentang karbon dioksida cair? Itu bisa dilakukan, tapi tidak dalam situasi normal. Batubara adalah contoh lain senyawa yang tidak akan meleleh pada tekanan atmosfer normal. Ini akan menyublim pada suhu yang sangat tinggi.
Deposisi adalah konversi gas menjadi padat. Ini terjadi ketika gas menjadi padat tanpa melalui zat cair. Di dekat kutub, orang dapat melihat embun beku di pagi hari di musim dingin. Kristal es kecil pada tanaman terbentuk ketika uap air dari udara menjadi padat di daun tanaman.
Perubahan Kimia versus Perubahan Fisika
Penting untuk memahami perbedaan antara perubahan kimia dan fisika. Perubahan fisika biasanya berkaitan dengan keadaan fisik materi, dan perubahan kimia terjadi ketika ikatan molekul diputus atau tercipta selama reaksi kimia. Perubahan kimia terjadi pada tingkat molekuler.
Tidak Ada Perubahan pada Molekul
Meregangkan karet gelang, mengisi udara di dalam balon, atau menghancurkan kaleng, merupakan contoh perubahan fisika. Ini hanyalah perubahan pada bentuk bendanya. Tidak ada perubahan wujud materi karena energi pada tingkat molekuler tidak berubah. Dalam perubahan fisika, tidak terjadi perubahan molekul, molekul tetap sama tanpa tercipta atau putusnya ikatan kimia baru.
Demikian pula, pencairan es batu, air mendidih, atau pembekuan air cair semuanya merupakan perubahan fisika dengan penambahan energi. Perubahan fasa atau wujud suatu benda yaitu padat menjadi cair, cair menjadi gas, cair menjadi padat, semuanya merupakan perubahan fisika. Tindakan fisik seperti perubahan suhu atau tekanan dapat menyebabkan perubahan fisik. Misalnya, dalam pencairan es atau pembekuan air cair tidak terjadi perubahan kimia, molekul air tetaplah molekul air.
Mengubah molekul
Perubahan kimia terjadi dalam skala yang jauh lebih kecil. Meskipun beberapa percobaan menunjukkan perubahan kimia yang jelas, seperti perubahan warna, sebagian besar perubahan kimia tidak terlihat. Perubahan kimia hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air tidak dapat dilihat karena kedua cairan tersebut jernih. Namun, di balik layar, miliaran ikatan kimia diciptakan dan dihancurkan. Ketika hidrogen peroksida berubah menjadi air, gelembung gas oksigen (O2) mungkin terlihat. Gelembung-gelembung itu adalah bukti adanya perubahan kimia.
Mencairnya gula batu merupakan perubahan fisika karena zatnya tetap berupa gula. Pembakaran gula batu merupakan perubahan kimia. Api mengaktifkan reaksi kimia antara gula dan oksigen. Oksigen di udara bereaksi dengan gula dan ikatan kimianya terputus.
Ketika besi terkena gas oksigen di udara, besi akan berkarat. Proses ini dapat dilihat dalam jangka waktu yang lama. Molekul-molekul tersebut mengubah strukturnya ketika besi teroksidasi, akhirnya menjadi oksida besi. Pipa berkarat di bangunan yang ditinggalkan adalah contoh nyata dari proses oksidasi.
Perubahan bisa bersifat reversible atau irreversible
Perubahan yang dapat dibalik (reversible change) adalah perubahan yang dapat diubah kembali. Misal es batu dicairkan menjadi air namun kita bisa membekukannya kembali menjadi es batu agar bisa kembali seperti semula. Pelelehan dan pemanasan adalah contoh perubahan yang dapat dibalik.
Perubahan yang tidak dapat diubah adalah perubahan yang tidak dapat diubah kembali. Misalnya adonan kue yang dipanggang maka akan menjadi kue dan kita tidak bisa mengubahnya kembali menjadi adonan. Perubahan tersebut tidak dapat diubah karena telah terjadi reaksi kimia. Membakar atau mencampurkan cairan dengan soda bikarbonat adalah contoh perubahan yang tidak dapat diubah.
Gambaran singkat tentang istilah-istilah tertentu dan perubahan fase terkait:
Peleburan/peleburan – Padat menjadi cair
Pembekuan – Cair menjadi padat
Penguapan/mendidih – Cair menjadi gas
Kondensasi – Gas menjadi cair
Sublimasi – Padat menjadi gas
Deposisi – Gas menjadi padat
