PENGERTIAN DAN KLASIFIKASI MATERI

KLASIFIKASI ZAT

Pernahkah kamu memakan jeruk yang rasanya masam, membersihkan kerak di lantai dengan pembersih lantai, atau memakan vitamin C untuk mencegah demam? Pernahkah kamu meminum antasid (obat maag) untuk mengatasi gangguan sakit perut atau merasakan licinnya sabun? Mungkin kamu akan menjawab “ya” untuk beberapa pertanyaan dalam kalimat pertama, berarti kamu telah berpengalaman dengan sifat kimia asam. Bila kamu menjawab “ya” untuk beberapa pertanyaan dalam kalimat kedua, berarti kamu telah berpengalaman dengan sifat kimia basa. Bagaimana cara kamu mengidentifikasi sifat asam dan basa? Kamu akan menemukan jawabannya dalam bab ini.

Selain itu, pada bab ini akan membahas nama dan rumus kimia untuk zat-zat yang ada di sekitar kita, misalnya oksigen dengan rumus kimia O2, besi dengan rumus kimia Fe, karbon dioksida dengan rumus kimia CO₂. Pada akhir bab ini akan dibahas klasifikasi zat yang terdiri dari unsur, senyawa, dan campuran.

A. Unsur, Senyawa, dan Campuran

Jika kamu membuka buku telepon (yellow page), maka akan ditemukan ribuan kombinasi nomor telepon untuk masing-masing pelanggan. Namun semua kombinasi nomor tersebut hanya tersusun dari 10 jenis angka yaitu angka 0 sampai 9. Alam semesta ini mengandung zat yang jumlahnya tak terhitung. Ternyata semua zat tersebut tersusun dari zat-zat dasar yang disebut dengan unsur. Unsur merupakan zat tunggal yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana dengan reaksi kimia biasa (bukan reaksi nuklir). Beberapa jenis unsur disajikan dalam Tabel 2.1.

Diantara 110 unsur pada Tabel 2.1 tersebut, 92 unsur merupakan unsur alam dan 18 unsur merupakan unsur buatan. Unsur-unsur tersebut umumnya ditemukan di alam dalam bentuk persenyawaan. Misalnya, natrium banyak ditemukan dalam garam dapur, kalsium banyak ditemukan dalam batu kapur. Unsur-unsur yang terdapat bebas di alam, tidak dalam bentuk persenyawaan, antara lain tembaga, perak, platina dan emas.

Mengenal Unsur di Sekitar Kita

Hingga saat ini telah ditemukan 110 jenis unsur. Unsur-unsur tersebut disajikan secara lengkap pada Tabel 2.1. Perhatikan masing-masing unsur tersebut dan lanjutkan aktivitas kamu dengan mengerjakan soal berikut.
1. Pilihlah unsur-unsur yang sudah kamu kenal.
2. Dimana kamu menemukan unsur tersebut?
3. Termasuk dalam golongan logam atau non logam unsur tersebut?

Nama Unsur

Kalau kita perhatikan, nama-nama unsur tersebut sangat menarik. Nama unsur diambil dari nama suatu daerah , seperti germanium (Jerman), polonium (Polandia), Fransium (Perancis), europium (Eropa), amerisium (Amerika), kalifornium (Kalifornia), stronsium (Strontia, Scotlandia). Beberapa nama diambil dari nama ilmuan, seperti: einstenium (Eistein), curium (Marie dan Pierre Curie), fermium (Enrico Fermi), nobelium (Alfred Nobel). Beberapa nama diambil dari astronomi, seperti: uranium (Uranus), plutonium (Pluto), neptunium (Neptunus), helium (Helios= matahari). Nama unsur mulai nomor 104 menggunakan akar kata yang menyatakan nomor atom, yaitu
nil = 0, un = 1, bi = 2
tri = 3 quad =4, pent = 5,
hex = 6, sept = 7, okt = 8,
enn = 9.

Misalnya unsur dengan nomor 107:
1 0 7
un nil sept + ium = unilseptium (Uns)

Lambang Unsur

Untuk memudahkan mengingat dan menuliskan senyawa kimia, pada tahun 1813 Jons Jacob Berzelius mengusulkan pemberian lambang berupa huruf untuk masing-masing unsur. Apakah huruf C, Au, Al, dan O memiliki arti bagi kamu? Setiap huruf atau pasangan huruf tersebut merupakan lambang kimia, yang digunakan untuk menuliskan sebuah unsur secara singkat. Bahan hitam setelah kayu dibakar adalah karbon, lambangnya C. Emas yang banyak digunakan sebagai perhiasan mempunyai lambang kimia Au. Beberapa Alat dapur terbuat dari aluminium yang mempunyai lambang kimia Al. Lambang unsur terdiri dari satu huruf besar atau satu huruf besar diikuti huruf kecil. Beberapa lambang unsur diambil dari huruf pertama unsur tersebut, misalnya nitrogen (N), oksigen (O₂), hidrogen (H). Mengapa emas diberi lambang Au? Au berasal dari nama latin dari emas “Aurum”. Fe merupakan lambang unsur besi yang diambil dari “Ferum”, Ag meruakan lambang perak yang diambil dari kata “Argentum”. Penulisan lambang unsur selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.1. Aturan dalam menuliskan lambang unsur:
1. Jika suatu unsur dilambangkan dengan satu huruf, maka harus digunakan huruf kapital, misalnya oksigen (O), hidrogen (H), karbon (C).
2. Jika suatu unsur dilambangkan lebih satu huruf, maka huruf pertama menggunakan huruf kapital dan huruf berikutnya menggunakan huruf kecil, misalnya seng (Zn), emas (Au), tembaga (Cu). Kobalt dilambangkan Co, bukan CO. CO bukan lambang unsur, tetapi lambang senyawa dari karbon monoksida yang tersusun dari unsur karbon (C) dan oksigen (O).

Senyawa

Kamu telah mempelajari bahwa unsur adalah zat tunggal. Apakah setiap zat tunggal merupakan unsur? Air dan gula pasir merupakan zat tunggal. Masing-masing hanya tersusun dari satu jenis bahan. Tetapi air dan gula pasir bukan merupakan unsur, mengapa? Air dan gula pasir dapat diuraikan menjadi beberapa bahan yang lebih sederhana. Air dapat diuraikan menjadi unsur hidrogen dan oksigen. Gula pasir dapat diuraikan menjadi unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Air dan gula pasir, serta beberapa zat tunggal yang lain, tersusun lebih dari satu unsur. Zat tunggal yang tersusun lebih dari satu unsur dinamakan senyawa. Untuk lebih memahami pengertian senyawa perhatikan ilustrasi berikut:

Karbon merupakan padatan berwarna hitam. Dalam kehidupan sehari-hari kita kenal dengan arang. Hidrogen dan oksigen merupakan gas yang mudah terbakar. Ketiga unsur tersebut dengan reaksi kimia dapat bergabung membentuk gula pasir yang berupa padatan putih yang rasanya manis. Sifat dari gula sangat berbeda dengan sifat karbon, hidrogen dan oksigen. Gula merupakan senyawa, sedangkan karbon, hidrogen, oksigen merupakan unsur pembentuknya. Jadi senyawa adalah zat yang terbentuk dari unsur-unsur melalui reaksi kimia. Sifat senyawa berbeda dengan sifat unsur pembentuknya.

Komposisi Senyawa

Bagaimana komposisi unsur pembentuk senyawa? Perhatikan data percobaan pada Tabel 2.2, reaksi antara oksigen dan hidrogen menjadi air.

1. Hitunglah perbandingan massa hidrogen dan oksigen dalam senyawa air pada percobaan 1, 2, 3, 4, dan 5. Bagaimana hasilnya?
2. Apa yang terjadi jika massa hidrogen dan oksigen yang direaksikan tidak sesuai dengan perbandingan tersebut?
3. Apa kesimpulan kamu tentang perbandingan unsur dalam suatu senyawa?

Air tersusun dari hidrogen dan oksigen. Dari perhitungan yang telah kamu lakukan ternyata perbandingan massa hidrogen dan oksigen dalam senyawa air adalah tetap, yaitu 1 : 8. Jika massa hidrogen dan oksigen yang direaksikan tidak sesuai dengan perbandingan tersebut maka akan terdapat sisa salah satu unsur. Jadi perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap.

Penguraian Senyawa

Senyawa merupakan zat tunggal yang tidak dapat dipisahkan dengan cara fisika. Senyawa dapat dipisahkan menjadi unsur-unsurnya atau menjadi senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi kimia. Air dapat dipisahkan menjadi oksigen dan hidrogen dengan cara elektrolisis (Gambar 2.4). Gula pasir jika direaksikan dengan asam sulfat akan terurai menjadi karbon (Gambar 2.5).

Lambang Senyawa

Lebih dari 10 juta senyawa yang sudah dikenal dan jumlah tersebut terus bertambah. Beberapa contoh senyawa disajikan pada Tabel 2.3. Senyawa-senyawa baru ditemukan dan dipisahkan dari tumbuh-tumbuhan. Senyawa baru tersebut juga dapat dibuat di laboratorium dengan cara sintesis. Misalnya, jeruk diketahui mengandung vitamin C, setelah dilakukan pemisahan (isolasi) ternyata vitamin C adalah asam ascorbat. Setelah struktur vitamin C ditemukan, maka dapat dilakukan sintesis untuk membuat vitamin C secara laboratorium. Selain itu struktur dari vitamin C dapat diubah secara sintetis menjadi senyawa lain. Kolom kedua pada Tabel 2.3, adalah rumus senyawa. Rumus senyawa merupakan gabungan lambang unsur yang menunjukkan jenis unsur pembentuk senyawa dan jumlah atom masing-masing unsur. Misalnya, sukrosa mempunyai rumus C₁₂H₂₂O₁₁. Rumus tersebut menunjukkan bahwa sukrosa tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen. Rumus tersebut juga menunjukkan bahwa satu molekul gula tersusun dari 12 atom karbon, 22 atom hidrogen dan 11 atom oksigen.

Vitamin C tersusun dari unsur C, H, O seperti penyusun gula, tetapi jumlah atom penyusunnya berbeda. Vitamin C mempunyai rumus C₆H₈O₆, setiap satu molekul vitamin C mengandung 6 atom karbon, 8 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Meskipun gula dan vitamin C tersusun dari jenis unsur yang sama tetapi mempunyai sifat yang berbeda, hal ini disebabkan karena jumlah masing-masing unsur dalam senyawa tersebut berbeda. Urea merupakan pupuk yang telah lama digunakan. Urea mempunyai rumus senyawa CO(NH₂)₂. Dari rumus senyawa tersebut dapat ditunjukkan bahwa urea tersusun dari unsur karbon (C), oksigen (O₂), nitrogen (N) dan hidrogen (H). Dalam satu molekul urea terdapat 1 atom karbon, 1 atom oksigen, 2 atom nitrogen dan 4 atom hidrogen.

Campuran

Perhatikan Gambar 2.6, adonan untuk beton cor, yang digunakan untuk membuat bangunan beton.
1. Adonan tersebut merupakan unsur atau senyawa?
2. Apakah kamu dapat mengenali komponen penyusun adonan untuk beton cor tersebut? Sebutkan.
3. Apakah komponen penyusun adonan tersebut mempunyai komposisi yang tetap?

Adonan untuk beton cor diklasifikasikan dalam campuran, yaitu gabungan beberapa zat tanpa melalui reaksi kimia. Sifat asli zat-zat pembentuk campuran masih tampak, sehingga komponen penyusun campuran tersebut dapat dikenali dan dapat dipisahkan lagi. Udara yang kita hirup merupakan contoh campuran. Di dalam udara tercampur beberapa gas, seperti  gas nitrogen, gas oksigen, gas karbon dioksida dan gas-gas lain. Udara bersih maupun udara tercemar merupakan campuran. Udara yang segar mempunyai komposisi oksigen yang lebih besar dibandingkan dengan udara yang tercemar. Komposisi zat-zat pembentuk campuran tidak tertentu dan sembarang.

Campuran Homogen dan Heterogen

Ketika kamu menambahkan garam dapur ke dalam air, maka garam dapur tersebut akan larut dalam air dan tidak terlihat lagi. Apakah air garam tersebut merupakan campuran? Untuk menjawab persoalan tersebut lakukan kegiatan Lab mini 2.1. Suatu campuran yang penyusunnya dengan mudah dapat dibedakan disebut campuran hete-rogen. Contoh
 

campuran heterogen adalah batuan granit, beton cor, tanah, dan air sungai. Air garam terlihat seperti air dan terasa asin. Partikelpartikel garam tetap ada di dalam air tetapi kamu tidak dapat melihat partikel-partikel garam tersebut meskipun menggunakan mikroskop. Suatu bahan seperti air garam yang mempunyai dua atau lebih zat yang tersebar merata disebut campuran homogen. Alkohol 70% yang dijual di apotik merupakan disinfektan umum. Alkohol ini terlihat jernih meskipun terbentuk dari partikel alkohol dalam air. Alkohol 70% tersebut merupakan contoh lain dari campuran homogen. Nama lain dari campuran homogen adalah larutan. Campuran homogen antara air dan gula dinamakan larutan gula, campuran homogen antara air dan garam dapur dinamakan larutan garam dapur. Ukuran partikel dalam larutan sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat meskipun dengan mikroskop. Partikel tersebut mempunyai diameter sekitar 0,000000001 m (1 nm). Partikel ini tidak akan pernah mengendap di dalam wadah. Larutan akan tetap tercampur merata.

Campuran Logam

Campuran logam dengan logam lain dapat membentuk campuran yang homogen. Pencampuran logam dilakukan dengan melelehkan logam-logam tersebut. Campuran logam dengan logam lain dinamakan paduan logam. Stainless steel banyak digunakan untuk keperluan alat-alat dapur, seperti sendok, pisau, garpu, dan oven, juga untuk alat-alat kesehatan seperti, gunting dan pisau bedah. Stainless steel merupakan campuran logam besi, krom dan nikel. Perunggu banyak digunakan untuk medali kejuaraan terbuat dari campuran logam tembaga, seng dan timah. Kuningan banyak digunakan untuk pembuatan ornamen, terbuat dari campuran tembaga dan seng. Apakah emas yang digunakan sebagai perhiasan merupakan emas murni? Emas murni mempunyai kadar 24 karat. Emas murni merupakan logam yang lunak, mudah dibengkokkan. Untuk memperkuat emas perlu dicampur dengan logam lain. Campuran yang biasa digunakan adalah tembaga. Oleh karenanya, perhiasan dijual dengan kadar 18 karat, 20 karat atau 22 karat, bukan 24 karat. Semakin kecil kadar emas berarti semakin banyak kandungan tembaganya. Untuk mendapatkan tampilan emas yang lebih menarik, selain dicampur dengan tembaga perlu ditambahkan perak yang menghasilkan emas berwarna putih atau biasa disebut “emas putih”.

 

 

 

Klasifikasi Materi

Zat-zat yang kita temukan di alam semesta ini hanya ada dua kemungkinan, yaitu adalah zat tunggal dan campuran (Gambar 1.10).

• Zat tunggal

Zat tunggal adalah materi yang memiliki susunan partikel yang tidak mudah dirubah dan memilik komposisi yang tetap. Zat tunggal dapat diklasifikasikan sebagai unsur dan senyawa. Zat tunggal berupa unsur didefinisikan sebagai zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana. Unsur besi tidak bisa diuraikan menjadi zat lain, jika ukuran besi ini diperkecil, maka suatu saat akan didapatkan bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi dan disebut dengan atom besi.
Unsur di alam dapat dibagi menjadi dua bagian besar yaitu unsur logam dan bukan logam (bukan logam).
Unsur logam umumnya berbentuk padat kecuali unsur air raksa atau mercury (Hg), menghantarkan arus listrik dan panas. Logam permukaannya mengkilat dapat ditempa menjadi plat ataupun kawat. Saat ini kita lebih mengenal dengan nama aliasnya, seperti unsur Ferum dengan lambang Fe yang kita kenal dengan Besi. Aurum dengan lambang Au adalah unsur Emas, dan Argentum (Ag) untuk unsur Perak.
Unsur bukan logam memilki sifat yang berbeda seperti; tidak dapat menghantarkan arus listrik, panas dan bersifat sebagai isolator. Permukaan atau penampang unsurnya tidak mengkilat kecuali unsur Karbon. Wujud unsur ini berupa gas, sehingga tidak dapat ditempa. Secara umum unsur bukan logam juga sudah kita kenal, seperti Oksigen dengan lambang O, Nitrogen dengan lambang N, dan unsur Sulfur dengan lambng S, dalam istilah kita adalah Belerang.
Zat tunggal berupa senyawa didefinisikan sebagai zat yang dibentuk dari berbagai jenis unsur yang saling terikat secara kimia dan memiliki komposisi yang tetap. Senyawa terdiri dari beberapa unsur, maka senyawa dapat diuraikan menjadi unsur-unsurnya dengan proses tertentu.  Contoh senyawa yang paling mudah kita kenal adalah air. Senyawa air diberi lambang H2O. Senyawa air terbentuk oleh dua jenis unsur yaitu unsur Hidrogen (H) dan unsur Oksigen (O), dengan komposisi 2 unsur H dan satu unsur O.  Gambar 1.11 menjelaskan perbedaan unsur dan senyawa.

Di alam senyawa dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu senyawa Organik dan senyawa Anorganik, pengelompokkan didasari pada unsur-unsur pembentuknya, lihat Gambar 1.12.

Senyawa Organik didefinisikan sebagai senyawa yang dibangun oleh unsur karbon sebagai kerangka utamanya. Senyawa-senyawa ini umumnya berasal dari makhluk hidup atau yang terbentuk oleh makhluk hidup (organisme).
Senyawa ini mudah kita jumpai seperti ureum atau ure terdapat pada air seni (urin). Gula pasir atau sakarosa yang banyak terdapat didalam tebu dan alkohol merupakan hasil fermentasi dari lautan gula.
Senyawa Anorganik adalah senyawa-senyawa yang tidak disusun dari atom karbon, umumnya senyawa ini ditemukan di alam, beberapa contoh senyawa ini seperti garam dapur (Natrium klorida) dengan lambang NaCl, alumunium hdroksida yang dijumpai pada obat maagh, memiliki lambang Al(OH)3. Demikian juga dengan gas yang terlibat dalam proses respirasi yaitu gas oksigen dengan lambang O 2 dan gas karbon dioksida dengan lambang CO2. Asam juga merupakan salah satu senyawa anorganik yang mudah kita kenal misalnya asam nitrat (HNO3), asam klorida (HCl) dan lainnya.

• Campuran

Campuran adalah materi yang disusun oleh beberapa zat tunggal baik berupa unsur atau senyawa dengan komposisi yang tidak tetap. Dalam campuran sifat dari materi penyusunnya tidak berubah.
Contoh sederhana dari campuran dapat kita jumpai di dapur misalnya saus tomat. Campuran ini mengandung karbohidrat, protein, vitamin C dan masih banyak zat zat lainnya. Sifat karbohidrat, protein dan vitamin C tidak berubah.
Campuran dapat kita bagi menjadi dua jenis, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Campuran homogen adalah campuran serba sama yang materi-materi penyusunnya berinteraksi, namun tidak membentuk zat baru. Untuk lebih jelasnya kita perhatikan contohnya larutan gula dalam sebuah gelas
Larutan ini merupakan campuran air dengan gula, jika kita coba rasakan, maka rasa larutan diseluruh bagian gelas adalah sama manisnya, baik yang dipermukaan ditengah maupun dibagian bawah. Campuran homogen yang memiliki pelarut air sering disebut juga dengan larutan lihat Gambar 1.13.

Campuran homogen dapat pula berbentuk sebagai campuran antara logam dengan logam, seperti emas 23 karat merupakan campuran antara logam emas dan perak. Kedua logam tersebut memadu sehingga tidak tampak lagi bagian emas atau bagian peraknya. Campuran logam lain seperti perunggu, alloy, amalgam dan lain sebagainya.
Campuran heterogen adalah campuran serbaneka, dimana materi-materi penyusunnya tidak berinteraksi, sehingga kita dapat mengamati dengan jelas dari materi penyusun campuran tersebut (Gambar 1.13).
Campuran heterogen tidak memerlukan komposisi yang tetap seperti halnya senyawa, jika kita mencampurkan dua materi atau lebih maka akan terjadi campuran. Contoh yang paling mudah kita amati dan kita lakukan adalah mencampur minyak dengan air, kita dapat menentukan bagian minyak dan bagian air dengan indera mata kita. Perhatikan pula susu campuran yang kompleks, terdiri dari berbagai macam zat seperti protein, karbohidrat, lemak, vitamin C dan E dan mineral (Gambar 1.13).