Perubahan Zat

Hasil yang harus kamu capai:
memahami berbagai sifat dalam perubahan fisika
Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu:
 membandingkan sifat fisika
 melakukan pemisahan campuran dengan berbagai cara berdasarkan sifat fisika
 menyimpulkan perubahan fisika berdasarkan hasil percobaan sederhana;
Setiap unsur maupun senyawa dapat diindentififikasi melalui sifat-sifatnya yang khas. Sifat suatu zat akan memberikan gambaran tentang ciri khas zat tersebut. Di sekeliling kita terdapat miliaran zat yang berbeda satu sama lain. Kamu dapat mengenali seseorang berdasarkan ciri-ciri atau sifat khas dari orang tersebut. Layaknya manusia, zat juga dapat dikenali melalui sifat-sifat khasnya. Para ilmuwan telah berhasil memanfaatkan sifat-sifat khas ini untuk memisahkan suatu campuran berdasarkan perbedaan sifat fisika dari komponen penyusun campuran tersebut.
A. Perubahan Fisika
Seperti telah dijelaskan dalam Bab 2, zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Zat bisa berupa campuran atau zat murni/zat tunggal. Berbeda dengan campuran, setiap zat murni memiliki komposisi tertentu dan serbasama. Segelas sirop merupakan contoh dari zat. Sirop bukan merupakan zat murni melainkan campuran karena setiap sirop dapat memiliki komposisi yang berbeda, berbeda jumlah gulanya, pewarnanya, atau rasanya. Berbeda dengan sirop, di bagian bumi manapun kita menemukan garam, garam akan berbentuk kristal putih, berasa asin, dan mudah larut dalam air. Oleh karena itu, garam dapur merupakan contoh dari zat murni. Suatu zat yang sama akan memiliki sifat-sifat fi sika yang sama. Sifat fi sika adalah kualitas atau keadaan dari suatu zat yang dapat diamati atau diukur tanpa mengubah komposisi zat tersebut. Beberapa contoh sifat fi sika, di antaranya wujud, kelarutan, kekerasan, massa jenis, daya hantar listrik, warna, titik didih, dan titik leleh. Pengetahuan tentang sifat-sifat fi sika suatu zat dapat membantu kita untuk mengidentifi kasi suatu zat yang belum diketahui identitasnya.
Setiap zat dapat mengalami perubahan tanpa mengalami perubahan komposisinya karena pengaruh faktor tertentu, seperti suhu dan tekanan. Komposisi yang dimaksud adalah jenis partikel terkecil yang menyusun suatu zat. Per ubahan ini dinamakan perubahan fi sika. Jadi, setelah terjadi perubahan fi sika, jenis partikel-partikel penyusun zat adalah sama dengan jenis partikel terkecil zat tersebut sebelum mengalami perubahan fi sika. Sebagai contoh, air bisa berubah wujud dari padat ke cair, kemudian ke gas atau sebaliknya. Namun, dalam setiap bentuk wujudnya (padat, cair, gas), tersusun atas partikel terkecil yang sama (memiliki komposisi yang sama),
Di Kelas VIII kamu akan belajar bahwa air tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut molekul air. Dari uraian ini, kita dapat mengatakan bahwa perubahan wujud yang terjadi pada setiap zat merupakan contoh dari perubahan fi sika karena tidak disertai oleh pembentukan zat baru.
Contoh lain dari perubahan fi sika adalah berikut ini. Pada suhu kamar, sepotong logam besi memiliki sifat fi sika berwarna hitam dan sangat keras. Namun, jika besi tersebut dipanaskan sampai suhu sekira 900
o
C, warnanya akan berubah menjadi kemerahan dan mudah ditempa (kekerasannya berkurang atau lebih lunak dibandingkan dalam keadaan dingin). Dalam dua keadaan besi yang berbeda sifat fi sikanya ini, tidak ada perubahan komposisi. Kedua besi yang berbeda sifat fi sikanya tersebut tetap disusun oleh partikel-partikel terkecil yang sama. Di Kelas VIII, kamu akan belajar bahwa partikel terkecil yang menyusun logam besi adalah atom besi. Dari uraian ini, kita dapat mengatakan bahwa perubahan warna atau kekerasan yang tidak disertai oleh perubahan komposisi zat merupakan contoh lain dari perubahan fi sika. Dari dua contoh di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa suatu zat dapat mengalami perubahan karena perubahan kondisi, seperti suhu dan tekanan tanpa harus mengubah komposisinya. Ini adalah perubahan fi sika karena perubahan zat tidak disertai dengan perubahan komposisinya atau tidak disertai pembentukan zat baru. Selain perubahan wujud (seperti Gambar 5.3 dan Gambar 5.4), perubahan warna, dan perubahan kekerasan, perubahan berikut ini termasuk ke dalam perubahan fi sika: perubahan kelarutan, massa jenis, titik didih, titik leleh, dan daya hantar listrik. Perubahan fi sika tidak hanya dapat terjadi pada zat murni/ tunggal, tetapi juga dapat terjadi pada semua zat termasuk campuran. Seperti telah dibahas pada Bab 2, campuran juga mengandung zat (dua macam atau lebih) yang masing- masing tetap mempertahankan sifat-sifatnya termasuk sifat fi sikanya. Suatu zat yang telah mengalami perubahan fi sika memiliki sifat fi sika yang berbeda dengan sifat fi sika zat tersebut sebelum mengalami perubahan. Sebagai contoh, air yang telah mengalami perubahan wujud dari padat ke cair akan memiliki sifat yang berbeda. Dalam keadaan padat, air memiliki sifat fi sika seperti sifat zat padat yang lain, yaitu bentuk fi siknya tidak terpengaruh oleh wadah yang ditempatinya. Sementara dalam keadaan cair, air memiliki sifat fi sika seperti zat cair yang lain, yaitu bentuknya mengikuti bentuk wadah yang ditempatinya. Dalam keadaan padat, air memiliki massa jenis yang lebih rendah dibandingkan dalam keadaan cairnya. Dengan kata lain, untuk setiap ukuran massa yang sama, air dalam keadaan beku membutuhkan ruangan yang lebih besar dibanding dalam keadaan cair.
Contoh lain adalah garam dapur, dalam wujud padat garam dapur tidak dapat menghantarkan arus listrik, sebaliknya dalam wujud cairnya garam dapur dapat meng- hantarkan arus listrik. Suatu zat yang telah mengalami perubahan fi sika dapat kembali ke kualitas atau keadaan asalnya bila kondisinya (misalnya suhu dan tekanan) diubah lagi ke kondisi asal. Sepotong logam besi yang telah berubah warna menjadi kemerahan dan relatif lunak akibat suhu yang tinggi, akan kembali memiliki warna hitam dan keras bila logam tersebut didinginkan kembali. Adanya sifat fi sika besi seperti ini dimanfaatkan oleh para pandai besi untuk membuat berbagai peralatan bertani dan dapur yang terbuat dari besi. Mereka menempanya dalam keadaan besi masih pijar, seperti pada Gambar 5.5 sehingga didapatkan bentuk-bentuk yang di- harapkan, kemudian setelah terbentuk dibiarkan menjadi dingin kembali.


Soal Penguasaan Materi 5.1
Kerjakanlah di buku latihanmu.
1. Apakah ciri dari perubahan fi sika yang terjadi pada suatu zat?
2. Tuliskanlah contoh perubahan fi sika yang biasa kamu temui dalam kehidupan.
3. Apakah yang membedakan antara sifat fi sika dan perubahan fi sika? Tuliskanlah contohnya.


D. Pemisahan Campuran
Seperti yang sudah kita bahas dalam Bab 2, suatu campuran yang bersifat heterogen atau homogen disusun oleh dua macam zat atau lebih. Setiap zat masih mem- pertahankan sifatnya masing-masing, baik itu sifat fi sika maupun kimia. Oleh karena dalam suatu campuran, setiap zat masih mempertahankan sifatnya masing-masing. Kita dapat memanfaatkan adanya perbedaan sifat ini untuk memisahkan campuran menjadi komponen-komponen penyusunnya atau untuk memurnikan suatu zat dari pengotor atau zat yang tidak diharapkan ada bersama zat tersebut. Pemisahan campuran bisa dilakukan berdasarkan perbedaan sifat fi sika atau sifat kimia dari zat-zat penyusunnya dan bergantung pada kondisinya.
1. Pemisahan Berdasarkan Perbedaan Sifat Fisika Zat
Pemisahan campuran biasanya dilakukan untuk memi- sahkan dua senyawa atau lebih dari suatu campuran dan untuk memurnikan suatu senyawa. Pemisahan campuran dapat dilakukan secara fi sika maupun kimia. Pemisahan ber- dasarkan sifat fi sika dapat dilakukan dengan berbagai cara.Uraian berikut adalah contoh-contohnya.
a. Penyaringan (Filtrasi)
Penyaringan adalah cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan ukuran dari partikel-partikel komponen campuran. Penyaring yang digunakan harus memiliki pori yang ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel salah satu komponen penyusun campuran, tetapi lebih besar dari komponen yang lainnya. Sebagai contoh, kita memiliki campuran heterogen antara zat padat dan cairan di mana ukuran partikel zat padat lebih besar dari ukuran partikel zat cair. Untuk memisahkan keduanya, kita dapat menggunakan penyaring yang memiliki ukuran pori lebih kecil dari ukuran partikel zat padat dan lebih besar dari ukuran partikel zat cair. Dengan demikian, kertas saring dapat dilewati oleh partikel cairan, tetapi tidak dapat dilewati oleh partikel zat padat.
Hasil dari penyaringan berupa zat padat yang tertinggal di atas kertas saring ( residu atau ampas) dan cairan yang tertampung dalam wadah ( fi ltrat). Bahan penyaring yang biasa digunakan di laboratorium adalah kertas saring.


Ayo Coba 5.6
Tujuan
Melakukan pemisahan campuran dengan cara penyaringan
Alat dan bahan
Gelas kimia 250 mL, sedotan limun, larutan air kapur, labu erlenmeyer 250 mL, corong, kertas saring, batang pengaduk, statif, dan klem
Cara kerja
1. Lakukanlah langkah kegiatan Ayo Coba 5.3 sekali lagi.
2. Susunlah alat penyaringan, seperti pada Gambar 5.15.
3. Saring endapan yang terbentuk dengan menggunakan set alat seperti yang tampak pada Gambar 5.15.
Pertanyaan
1. Apakah endapan putih yang terbentuk dapat terpisah sempurna dengan cara penyaringan?
2. Apakah yang menyebabkan endapan yang terbentuk dapat dipisahkan dengan cara penyaringan?


b. Penyulingan (Distilasi)
Ukuran partikel setiap komponen penyusun campuran sering terlalu kecil untuk dapat disaring. Sebagai contoh, campuran antara garam dapur dan air yang membentuk larutan homogen. Kedua komponen penyusun larutan tersebut tidak dapat dipisahkan dengan cara penyaringan karena ukuran partikel garam dan air terlalu kecil, jauh lebih kecil dari ukuran pori penyaring yang tersedia.
Dengan cara distilasi, komponen zat penyusun campuran yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap terlebih dahulu. Uap ini, kemudian dilewatkan melalui suatu pendingin dan selanjutnya keluar dari pendingin dalam bentuk cairan yang disebut destilat. Komponen yang akan keluar sebagai destilat adalah air murni, sedangkan garam dapur sebagai residunya. Secara ringkas dapat dikatakan bahwa distilasi merupakan cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen zat penyusunnya. Proses distilasi digunakan juga untuk memisahkan minyak bumi menjadi sejumlah fraksi minyak bumi, seperti bensin, minyak tanah, solar, aspal, dan lain sebagainya.


Ayo Coba 5.7
Tujuan
Memisahkan campuran air, garam, dan zat pewarna makanan dengan cara distilasi
Alat dan bahan
Set alat seperti yang terlihat dalam Gambar 5.17, larutan garam, dan pewarna makanan dalam air
Cara kerja
1. Masukkan sampel larutan yang akan didistilasi ke dalam labu dasar bulat sampai mengisi maksimal 2/3 dari isi labu tersebut.
2. Panaskan sampai dalam labu hanya tertinggal sedikit larutan ( residu). Setelah itu pemanasan dihentikan.
3. Simpan residu untuk keperluan kegiatan Ayo Coba 5.8.
Pertanyaan
1. Apakah air, garam, dan zat pewarna dapat terpisah dengan sempurna?
2. Pada suhu berapakah campuran tersebut mendidih?


c. Kristalisasi
Kristalisasi merupakan salah satu cara untuk memisah- kan zat padat dari komponen-komponen lain penyusun campuran. Kristalisasi ada dua macam, yaitu kristalisasi penguapan dan kristalisasi pendinginan. Kristalisasi penguapan dilakukan jika zat yang akan dipisahkan tahan terhadap panas dan titik bekunya lebih tinggi daripada titik didih pelarut. Selain dengan cara distilasi, garam juga bisa dipisahkan dari air dengan cara menguapkan airnya sampai habis sehingga yang tertinggal sebagai residu hanyalah garamnya. Kristalisasi penguapan dilakukan oleh para petani garam. Pada saat air pasang, tambak-tambak garam akan terisi air laut. Pada saat air surut maka air laut yang sudah mengisi tambak garam akan tetap berada di tempat itu. Adanya pengaruh sinar matahari mengakibatkan komponen air dari air laut dalam tambak akan menguap dan komponen garamnya akan tetap dalam larutan. Jika penguapan ini terus berlangsung, lama-kelamaan garam tersebut akan membentuk kristal-kristal garam tanpa harus menunggu sampai airnya habis (perhatikan Gambar 5.18). Kristalisasi pendinginan dilakukan dengan cara men- dinginkan larutan. Pada saat suhu larutan turun, komponen zat yang memiliki titik beku lebih tinggi akan membeku terlebih dahulu, sementara zat lain masih larut sehingga keduanya dapat dipisahkan dengan cara penyaringan. Zat lain akan turun bersama pelarut sebagai fi ltrat, sedangkan zat padat tetap tinggal di atas saringan sebagai residu.


Ayo Coba 5.8
Tujuan
Memisahkan campuran dengan cara kristalisasi penguapan
Alat dan bahan
Susunlah alat penyaringan, seperti Gambar 5.19, arang aktif, air suling, dan residu garam dari kegiatan Ayo Coba 5.7
Cara kerja
1. Masukkan residu ke dalam gelas kimia, kemudian tambahkan sedikit air dan panaskan.
2. Masukkan ke dalam larutan tersebut arang aktif sambil diaduk.
3. Saring dalam keadaan panas. Jika fi ltrat yang keluar masih memiliki warna, tambahkan lagi sedikit arang aktif, kemudian saring lagi. Jika fi ltrat sudah tidak berwarna, uapkan fi ltrat tersebut sampai yang tertinggal dalam kaca arloji hanya berupa garam dapur yang murni.
Hati-hati saat melakukan penyaringan. Gunakan lap atau sarung tangan antipanas.
Pertanyaan
1. Apakah campuran dapat terpisahkan dengan sempurna?
2. Apakah kegunaan dari penambahan karbon aktif?
3. Mengapa campuran dapat terpisahkan?



d. Sublimasi
Sejumlah zat dapat menyublim atau dapat berubah dari wujud padat ke wujud gas atau dari wujud gas menjadi wujud padat tanpa melalui wujud cair terlebih dahulu. Zat-zat yang memiliki sifat seperti ini, di antaranya kapur barus (biasa dipakai pengharum pakaian atau ruangan), kafein (zat yang terdapat dalam biji teh atau kopi yang dapat membantu orang supaya tidak mengantuk), kristal iod, dan padatan karbon dioksida yang biasa disebut es kering. Contoh sublimasi dapat dilihat pada Gambar 5.20. Kita dapat memanfaatkan sifat ini untuk memisahkan zat-zat yang dapat menyublim dari zat- zat pencampur lain yang tidak memiliki sifat tersebut.


Ayo Coba 5.9
Tujuan
Memisahkan komponen-komponen dari kapur barus dengan cara sublimasi
Alat dan bahan
Set alat sublimasi, seperti tampak pada Gambar 5.21, dan kapur barus berwarna
Cara kerja
1. Siapkan alat sublimasi, seperti tampak pada Gambar 5.21.
2. Masukkan kapur barus yang bercampur dengan pewarna ke dalam cawan penguap.
3. Panaskan cawan penguap dengan menggunakan api yang kecil. Pemanasan diteruskan sampai diperkirakan sudah tidak ada lagi kapur barus yang ada dalam cawan penguap dan semuanya sudah tersublimasi dan berkumpul pada dinding corong sebagai kapur barus murni.
Lakukan kegiatan dengan hati-hati, terutama ketika menyalakan pembakar spiritus. Jangan bermain-main dengan api.
Pertanyaan
1. Ada berapa komponen yang terdapat pada kapur barus?
2. Mengapa komponen-komponen kapur barus dapat ter- pisah?


e. Kromatografi
Kromatografi merupakan cara pemisahan campuran menjadi komponen-komponen zat penyusunnya berdasarkan perbedaan kecepatan zat-zat tersebut bergerak bersama-sama dengan pelarutnya pada permukaan suatu benda penyerap. Dengan cara ini, zat-zat terlarut akan disebarkan di sepanjang permukaan benda penyerap oleh pelarut yang bergerak di sepanjang permukaan tersebut. Campuran yang berupa cairan dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen penyusunnya dengan cara ini. Kamu dapat mengetahui bahwa cairan tinta yang tampaknya seperti hanya satu warna saja, jika diuji secara kromatografi akan tampak tersusun atas dua atau lebih komponen zat yang ditunjukkan oleh timbulnya warna yang berbeda.


Ayo Coba 5.10
Tujuan
Memisahkan komponen-komponen zat warna dalam pewarna dengan kromatografi kertas
Alat dan bahan
Kertas kromatografi atau kertas saring yang ukurannya sekitar 2 × 12 cm, gelas kimia, lidi, pensil, penggaris, air, dan spidol atau tinta
Cara kerja
1. Buatlah garis selebar satu cm dari salah satu ujung kertas kromatografi .
2. Buatlah noda tinta atau spidol pada tengah-tengah garis tersebut.
3. Gantungkan kertas kromatografi ini pada lidi persis seperti tampak pada Gambar 5.22. Ujung kertas yang dekat dengan noda dicelupkan ke dalam air, tetapi harus dijaga jangan sampai noda tinta atau spidol tercelup ke dalam air.
4. Perhatikan apa yang terlihat setelah noda terkena rembesan air yang naik melalui kertas saring.
5. Biarkan air merembes sampai ke bagian atas kertas saring.
6. Angkat kertas saring dan beri tanda dengan pensil batas merembesnya air.
7. Ulangi percobaan tadi, tetapi dengan menggunakan tinta atau spidol yang lain.
8. Catat semua hasil pengamatanmu.
Pertanyaan
1. Ada berapakah warna yang berhasil terpisah?
2. Mengapa komponen-komponen zat warna dapat terpisah? Jelaskan.


Rangkuman
• Beragam zat baik berupa zat tunggal maupun campuran dapat mengalami perubahan, yaitu perubahan fisika .
• Pada perubahan fi sika tidak terbentuk zat baru, hanya terjadi perubahan sifat fi sika dari zat tersebut. Contoh sifat fi sika, yaitu wujud zat, massa jenis, kekerasan, titik didih, titik leleh, daya hantar listrik, kelarutan, dan warna.Perubahan kimia terjadi jika perubahan
• suatu zat disertai dengan terbentuknya zat baru.
satu atau beberapa ciri, yaitu timbulnya gas, terbentuknya endapan, perubahan warna, dan perubahan suhu.