Perubahan Kimia dan Fisika

Secara alami semua materi di alam semesta akan mengalami perubahan, karena di dunia ini tidak ada sesuatu yang kekal dan abadi. Keabadian hanyalah dimiliki oleh Tuhan yang Mahakuasa. Semua makhluk hidup pasti meninggal, semua benda pasti mengalami kerusakan. Air dapat berwujud cair, sedangkan di pagi hari terdapat kabut berwarna putih yang juga merupakan air namun dalam wujud uap, demikian juga es batu merupakan air yang berwujud padat.
Besi yang tadinya halus dan bagus lama-kelamaan akan berkarat menjadi kotor dan jelek, makanan yang tadinya segar dan enak berubah menjadi basi. Apakah perubahan-perubahan tersebut aneh? Seseorang yang tahu ilmu pengetahuan alam (sains) tidak akan merasa aneh dengan semua perubahan tersebut, karena semua perubahan di alam semesta ada ilmunya. Perubahan materi meliputi perubahan kimia dan fisika. Setelah mempelajari bab ini diharapkan kalian dapat mengetahui perubahan kimia dan fisika berdasarkan hasil percobaan sederhana.

A. Perubahan Materi

Materi dapat berubah menjadi materi lain, baik perubahan wujud, maupun perubahan jenis materi. Secara garis besar perubahan materi dibedakan menjadi perubahan fisika dan perubahan kimia. Perubahan fisika sangat erat hubungannya dengan sifat-sifat fisika, seperti: bentuk, warna, bau,  yang telah diterangkan di depan. Perubahan kimia berhubungan dengan sifat kimia dari zat seperti mudah tidaknya terbakar, mudah tidaknya membusuk, dan sebagainya.

Info : Materi dapat mengalami perubahan karena beberapa faktor, seperti: perubahan suhu, perubahan tekanan, pem­bakaran, pengadukan, direaksi­kan dengan zat lain atau diberi gaya listrik. Perubahan tersebut ada yang mengakibatkan perubahan susunan penyusun wujud, dan sebagainya seperti materi dan ada juga yang tidak

Perubahan fisika mempunyai ciri-ciri tidak terjadinya materi yang jenisnya baru, sekalipun materi tersebut berubah bentuk dan wujudnya, namun jika tidak ada perubahan yang dihasilkan tidak menunjukkan perubahan jenis, tetap merupakan perubahan fisika. Misalnya potongan besi berbentuk persegi panjang, kemudian ditempa menjadi pisau yang tajam dan diubah menjadi engsel pintu, maka perubahan tersebut tetap merupakan perubahan fisika, karena jenis materi tidak berubah, pisau dan engsel tetap merupakan besi. Air dimasukkan dalam lemari es, setelah beberapa saat berubah menjadi keras dan padat, perubahan ini pun merupakan perubahan fisika.
Perubahan kimia ditandai dengan terbentuknya materi yang jenisnya baru. Materi yang terjadi akibat perubahan kimia sama sekali baru, karena sifat dari materi awai dengan materi akhir setelah perubahan berbeda jauh. Misalnya ketela yang tadinya keras dan tidak manis, ketika diberi ragi dan disimpan beberapa lama berubah menjadi empuk dan rasanya menjadi manis. Plastik ketika dibakar mengeluarkan bau yang tidak enak dan hasil pembakaran adalah materi baru yang tidak sama dengan sifat plastik semula. Demikian pula kayu dan kertas yang dibakar, semuanya merupakan contoh dari perubahan kimia

B. Perubahan Kimia

Apakah perubahan kimia? Dan bagaimana ciri- ciri serta gejala-gejala untuk mendeteksi apakah materi berubah secara kimia bukan secara fisika? Coba kalian temukan sendiri pertanyaan tersebut dengan melakukan aktivitas berikut.
Perubahan kimia akan selalu menghasilkan perubahan materi yang jenisnya baru. Sekalipun menghasilkan materi yang jenisnya baru, namun dalam perubahan kimia, tidak disertai dengan perubahan massa asai tidak ada massa yang hilang (misal: menguap, tumpah, atau diambil). Cobalah kalian definisikan apakah pengertian massa.
Massa sebelum dan sesudah reaksi kimia akan selalu konstan, hal ini merupakan hukum kekekalan massa, sebagaimana yang telah dikemukakan oleh Antonie Lavoisier, seorang warga Italia. Ingat bahwa massa akan senantiasa konstan, massa hanya dapat diubah bentuknya dari satu massa ke massa yang lain, tetapi secara keseluruhan jumlah massa akan selalu konstan. Sebagai contoh pembakaran kertas yang menghasilkan abu.
Kertas lebih berat dibandingkan abu. Dalam proses pembakaran akan ada massa yang hilang. Namun perlu diingat pembakaran membutuhkan gas oksigen dan menghasilkan gas C0₂ dan uap air. Jadi massa sebelum reaksi yang ditimbang seharusnya kertas dan gas oksigen. Adapun massa setelah reaksi yang ditimbang adalah abu, gas C0₂, dan uap air.

C.  Perubahan Fisika dan Perubahan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Perubahan Fisika

a.  Perubahan wujud dari cair ke padat

Gambar 10.2 Air yang membeku

Perubahan wujud dari cair ke padat dinamakan pula dengan membeku. Beberapa contoh proses pembekuan yang sering terjadi di sekitar kita adalah proses pembekuan yang disebabkan oleh penurunan suhu atau pelepasan panas, misalnya: pembentukan es dalam lemari es atau freezer, perubahan nira (cairan yang diambil dari pohon kelapa) menjadi gula jawa, pembuatan gula batu, proses perubahan wujud dari cair ke padat karena penguapan, pembuatan garam, dan penguapan larutan sari jahe menjadi serbuk jahe instan

b.   Perubahan wujud dari cair ke uap

Gambar 10.3 Air mendidih

Perubahan ini dinamakan menguap. Perubahan wujud dari wujud cair menjadi uap karena materi cair memperoleh energi panas yang besar. Contohnya air yang dimasak mendidih, air laut menguap karena pemanasan sinar matahari, pakaian basah dijemur menjadi kering, dan parfum minyak wangi menguap.

c. Perubahan wujud padat menjadi cair

Gambar 10.4 Es meleleh

Perubahan wujud dari padat menjadi cair dinamakan mencair atau melebur. Perubahan ini terjadi karena bertambahnya panas sampai pada titik lelehnya. Sehingga peru¬bahan dari wujud padat menjadi cair dapat dilakukan dengan cara pemanasan. Beberapa contoh perubahan wujud dari padat ke antara lain: es batu Vang mencair, es krim yang meleleh, salju yang mencair di musim semi, dan sebagainya.

d. Perubahan wujud dari padat menjadi uap/ gas

Perubahan wujud dari padat menjadi uap disebut dengan menyublim. Beberapa materi dapat berubah dari padat langsung menjadi uap, hal ini terjadi karena panas yang diserap materi tersebut sangat tinggi, sehingga tidak ada kesempatan menjadi cair, melainkan langsung menjadi uap. Misalnya zat yang sering disebut dengan dry ice. Dry ice sebenarnya merupakan gas karbon dioksida (C0₂) yang dipadatkan dengan tekanan tinggi, sehingga ketika dikeluarkan dalam tempatnya langsung berubah menjadi uap. Kapur barus yang diletakkan di lemari pakaian lama-kelamaan akan habis karena berubah menjadi uap.

e.  Perubahan wujud dari uap menjadi cair

Gambar 10.5 Kabut mencair Sumber: Encarta Ensiklopedi 2000

Perubahan ini dinamakan dengan mencair atau mengembun untuk istilah uap air menjadi air. Pada pagi hari tentunya kalian sering melihat kabut yang merupakan uap- uap air. Kabut sangat banyak terdapat di pegunungan terutama pada malam dan pagi hari. Sistem penyulingan atau distilasi digunakan untuk memisahkan minyak wangi pada pembuatan parfum

f. Perubahan wujud dari uap menjadi padat

dengan istilah memadat. Di alam perubahan ini agak jarang ditemui. Sebagai contoh perubahan dari wujud uap menjadi padat ditemui ketika kalian melakukan percobaan pemisahan dengan sistem sublimasi. Dalam percobaan sublimasi, kristal iodium (I₂) dipanaskan sehingga membentuk uap. Kemudian uap tersebut akan mengenai corong kaca yang dingin, sehingga uap iodium akan segera berubah menjadi padat kembali berupa kristal-kristal iodium.

2. Perubahan Kimia

a.   Pembusukan

Banyak peristiwa-peristiwa di alam yang merupakan perubahan kimia. Proses terjadinya minyak bumi merupakan peristiwa perubahan kimia yang terjadi selama jutaan tahun. Minyak bumi berasal dari jasad-jasad makhluk hidup yang disebut dengan plankton. Oleh karena tekanan dan suhu yang  tinggi maka plankton-plankton tersebut akan berubah menjadi materi baru yang disebut dengan istilah minyak bumi. Proses pembusukan sampah yang ada di sekitar kalian juga termasuk perubahan kimia.
Peristiwa perubahan bahan organik menjadi materi lain yang busuk dinamakan dengan istilah pembusukan. Sehingga proses pembusukan merupakan salah satu peristiwa perubahan kimia yang sering kita jumpai. Salah satu tanda perubahan kimia adalah terbentuknya materi yang jenisnya baru, sehingga sampah yang telah lama akan menjadi busuk, karena terbentuknya materi baru seperti biogas yang merupakan salah satu gas bakar, amoniak (terdapat dalam tempe yang sudah busuk), gas hidrogen sulfida (banyak terdapat dalam telur busuk), dan sebagainya. Unsur utama yang terlibat dalam peristiwa pembusukan adalah hidrogen, sehingga dalam pembusukan kandungan unsur hidrogen selalu bertambah.
Contoh:

1. Materi yang mengandung fosfor (tulang, pupuk fosfat) menjadi PH₃ (fosfin).
2. Materi yang mengandung nitrogen menjadi amonia (NH,).
3. Materi yang mengandung belerang menjadi asam sulfida (H₂S).

b.  Pembakaran

Gambar 10.7 Pembakaran kayu

Pembakaran merupakan peristiwa perubahan kimia. Pembakaran membutuhkan adanya gas oksigen. Proses pembakaran sering kalian jumpai,
misalnya pembakaran sampah di kebun atau peristiwa terjadinya kebakaran hutan oleh orang-orang yang tidak bertanggung jawab. Ibu-ibu yang menanak atau merebus air dengan menggunakan kayu, arang, atau gas. Pembakaran makanan seperti sate, ayam bakar, dan sebagainya. Dalam peristiwa pembakaran pasti terjadi perubahan materi. Hal tersebut dapat diamati dengan panca indra kita, seperti berubahnya warna materi menjadi hitam atau abu-abu.

 c. Oksidasi

Oksidasi merupakan peristiwa bereaksinya suatu materi dengan oksigen (dalam pelajaran yang lebih lanjut pengertian oksidasi akan berkembang). Pembakaran merupakan salah satu peristiwa oksidasi, karena dalam pembakaran materi bereaksi dengan gas oksigen. Besi yang mula-mula utuh lama-lama berkarat dan rusak. Hal ini karena besi bereaksi dengan oksigen dan air.
Peristiwa teroksidasinya besi sering disebut dengan perkaratan. Beberapa peristiwa oksidasi yang sering kita alami misalnya: perkaratan logam, peristiwa hilangnya warna oleh bahan pemutih, peristiwa pernapasan dalam tubuh kalian, berubahnya ketela menjadi tape yang mengandung alkohol sehingga terasa enak dan manis, dan masih banyak peristiwa lain.

d. Reduksi

Reduksi merupakan kebalikan dari peristiwa oksidasi. Peristiwa reduksi merupakan peristiwa bereaksinya suatu zat dengan hidrogen (dalam pelajaran yang lebih lanjut pengertian reduksi akan berkembang). Peristiwa reduksi terjadi di daerah yang
tidak banyak mengandung oksigen dan sinar matahari, misalnya: pembusukan makanan dalam tubuh, tumbuhnya bakteri dalam makanan yang tidak tertutup rapat, dan sebagainya.