Sifat Zat Berdasarkan Wujudnya

Gambar 1.1. Air (zat cair) dapat
berubah wujud menjadi
es (zat padat) dan uap air
(zat gas).

  Zat padat adalah zat yang mempunyai bentuk dan volume tetap. Dilihat dari susunan molekul dan ikatan antarmolekulnya, zat padat mempunyai susunan molekul yang teratur dan gaya tarik-menarik antarmolekulnya yang kuat. Contoh zat padat antara lain batu, meja, kapur tulis, papan tulis, dan pensil.
Dapatkah kamu menyebutkan contoh zat padat lainnya yang ada di sekitarmu?.
   Adapun zat cair adalah zat yang mempunyai volume tetap, tetapi bentuknya selalu berubah-ubah mengikuti tempatnya. Dilihat dari susunan molekul dan ikatan antarmolekulnya zat cair mempunyai susunan molekul yang kurang teratur dan jarak antarmolekulnya yang agak renggang sehingga gaya tarik
menarik antarmolekulnya relatif lebih rendah dibandingkan dengan zat padat. Contoh zat cair antara lain air sirop, air teh, dan air mineral.
    Apakah gas itu? Gas adalah zat yang mempunyai bentuk dan volume yang tidak tetap. Hal ini disebabkan karena susunan molekul-molekul gas sangat tidak teratur sehingga gaya tarik-menarik antarmolekulnya sangat lemah. Contoh zat gas adalah udara. Perbedaan sifat-sifat zat padat, zat cair, dan zat gas dapat kamu lihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Sifat-sifat zat padat, cair, dan gas.

   Nah, dari uraian tersebut kamu telah memahami bahwa zat padat, zat cair, dan gas tersusun dari beberapa molekul. Molekul ini merupakan komponen pembangun suatu zat yang sangat aneh karena molekul-molekul tersebut terus bergerak, kecuali pada suhu teoritis yang disebut suhu nol mutlak.

Pada suhu -182,96°C oksigen berubah
wujud dari gas menjadi cair, dan bila
diturunkan menjadi-218,4°C akan
berubah wujud menjadi padat.

    Apakah suhu nol mutlak itu? Suhu nol mutlak adalah suhu 0 K atau -273 °C. Tingkat panas suatu zat disebut suhu zat. Kamu dapat mengukur suhu zat dengan alat yang dinamakan termometer.

    Laju gerak molekul secara bertahap berkurang bersama turunnya suhu. Saat mencapai suhu kira-kira -273,16 °C atau 0 K gerak molekul itu berhenti dan tidak ada lagi panas yang dapat diukur. Dalam gas terdapat sejumlah tarikan tertentu antara molekulnya. Jika suhu gas itu diturunkan, gerak molekulnya akan bertambah lamban. Molekul-molekul itu tidak lagi berjauhan sehingga tarikan di antara molekul tersebut

menjadi lebih kuat. Jika suhunya cukup rendah, molekul-molekul gas akan mengumpul dan gas itu akan menjadi zat cair. Apabila suhunya diturunkan terus, gerakan molekul akan semakin lamban dan gaya tarikannya akan semakin kuat sehingga lama-kelamaan zat cair itu berubah menjadi zat padat.

Zat padat menempati ruang yang lebih kecil daripada gas.

    Apakah zat cair dapat berubah menjadi gas? Tentunya kamu sudah mengetahui bahwa jika baju basah digantung di udara terbuka, lama-kelamaan baju akan kering. Hal ini membuktikan bahwa zat cair yang terdapat dalam baju basah dapat berubah menjadi gas jika mendapatkan panas dari lingkungan sekitarnya.

Contoh lainnya, yaitu ketika kamu meletakkan semangkuk air dalam ruangan dengan pemanasan yang baik, permukaan air lama-kelamaan akan turun dan pada suatu saat airnya akan lenyap sama sekali. Kedua peristiwa ini dinamakan penguapan.

1. Susunan dan Gerak Partikel Suatu Zat

        Pernahkah kamu mengamati orang yang sedang menggergaji kayu? Kayu yang digergaji akan menghasilkan serbuk-serbuk kayu. Serbuk-serbuk kayu tersebut sebenarnya merupakan zat penyusun dari kayu. Jika kamu amati serbuk kayu tersebut dengan menggunakan mikroskop elektron, kamu dapat melihat partikel-partikel sangat kecil yang saling berikatan. 

       Nah, partikel-partikel inilah yang sebenarnya memengaruhi sifat-sifat pada zat padat, zat cair, dan zat gas. Tahukah kamu apakah partikel itu? Partikel atau molekul adalah bagian terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat zat tersebut. Sebagai contoh ketika kamu membuat teh manis dengan menggunakan gula pasir. Saat gula pasir dimasukkan ke dalam air teh panas maka akan terjadi tumbukan antara partikel-partikel gula pasir dengan partikel air sehingga gula pasir akan larut. Gula pasir ini akan lebih cepat larut karena air yang kamu gunakan adalah air panas. Pelarutan akan lebih cepat lagi jika kamu mengaduknya. Partikel-partikel gula pasir dalam wujud cair bergerak ke seluruh air teh yang terdapat dalam gelas sehingga air teh tadi menjadi manis. Hal ini membuktikan bahwa partikel masih mempunyai sifat yang sama dengan zat asalnya. Tahukah kamu bagaimana susunan dan gerak partikel pada berbagai wujud zat? Perhatikan Gambar.

(a) Susunan partikel zat padat, (b) susunan partikel zat cair, dan
(c) susunan partikel zat gas.

a. Partikel Zat Padat

    Zat padat tersusun atas partikel-partikel yang teratur dan mempunyai jarak antarpartikel yang sangat rapat. Gaya tarik-menarik antarpartikel zat padat sangat kuat. Hal ini menyebabkan partikel tidak dapat bergerak 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.

b. Partikel Zat Cair

     Berbeda dengan zat padat, 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 kelompoknya. Keadaan ini menyebabkan volume zat cair selalu tetap, walaupun bentuknya selalu berubah mengikuti tempatnya.

c. Partikel Zat 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 tidak dapat mempertahankan bentuk dan volumenya sehingga bentuk dan volume zat gas selalu berubah mengikuti ruang yang ditempatinya.

2. Kohesi dan Adhesi

Meniskus cekung dan Meniskus
cembung.

       Di antara partikel-partikel yang sejenis dan yang tidak sejenis dapat terjadi gaya tarik-menarik antarpartikel. Gaya tarik-menarik antarpartikel yang sejenis dinamakan kohesi, sedangkan gaya tarik-menarik antarpartikel yang tidak sejenis dinamakan adhesi.

       Pernahkah kamu mengamati permukaan raksa di dalam termometer? Permukaan raksa pada termometer jika kamu amati dengan cermat akan terlihat tidak datar, tetapi sedikit melengkung pada bagian raksa yang menempel pada kaca, perhatikan Gambar disamping. Kelengkungan permukaan zat cair dalam sebuah tabung kaca ini dinamakan meniskus. Meniskus ada dua macam, yaitu meniskus cekung dan meniskus cembung. Nah, untuk memahami tentang meniskus cekung dan meniskus cembung, lakukanlah kegiatan berikut.

Meniskus Cekung dan Meniskus Cembung

Tujuan:

Mengamati meniskus cekung dan meniskus cembung untuk memperlihatkan kohesi dan adhesi.

Alat dan bahan:

1. Dua buah tabung reaksi

2. Air

3. Raksa secukupnya

Prosedur kerja:

1. Masukkan air pada tabung reaksi pertama dan raksa pada tabung reaksi kedua.

2. Perhatikan secara saksama permukaan kedua tabung reaksi tersebut.

Diskusikan pertanyaan berikut untuk mendapat kesimpulan!

1. Bagaimanakah bentuk permukaan air pada tabung reaksi pertama?

2. Bagaimanakah bentuk permukaan raksa pada tabung reaksi kedua?

3. Kesimpulan apa yang kamu dapatkan?

       Dari Kegiatan di atas, kamu dapat melihat bahwa bentuk permukaan air dan raksa tidaklah datar. Bentuk permukaan air pada tabung reaksi terlihat cekung, peristiwa ini dinamakan meniskus cekung. Meniskus cekung terjadi karena gaya tarik-menarik antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih besar daripada gaya tarik-menarik antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan air membasahi dinding kaca.
       Bentuk permukaan raksa pada tabung reaksi terlihat cembung, peristiwa ini dinamakan meniskus cembung. Meniskus cembung terjadi karena gaya tarik-menarik antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih kecil daripada gaya tarik-menarik antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan raksa tidak membasahi dinding kaca. Pernahkah kamu memerhatikan air pada daun talas? Air tidak dapat membasahi daun talas karena tetesan air di daun talas selalu membentuk bola-bola kecil. Atau dapat dikatakan gaya kohesi molekul-molekul air lebih besar dari gaya adhesi molekul air dengan molekul daun talas.

Permukaan air pada
pipa kapiler naik.

       Adanya adhesi selain menimbulkan meniskus juga menimbulkan kapilaritas. Bagaimana peristiwa kapilaritas terjadi? Perhatikan bagaimana minyak tanah pada kompor dapat naik melalui sumbu kompor. Atau, perhatikan bagaimana air di dalam tanah dapat naik dari akar sampai ke daun. Kalau ada pipa kapiler yang dimasukkan ke dalam bejana berisi air, tinggi permukaan air dalam pipa kapiler lebih tinggi daripada tinggi air dalam bejana. Hal ini berarti permukaan air naik dalam pipa kapiler. Jika diameter pipa kapiler makin kecil, tinggi permukaan air dalam pipa kapiler makin tinggi.
      Pada pipa kapiler yang dimasukkan dalam wadah berisi air raksa, tinggi permukaan raksa dalam pipa kapiler lebih rendah daripada tinggi raksa dalam bejana. Hal ini berarti permukaan raksa turun dalam bejana. Jika diameter pipa kapiler makin kecil, tinggi permukaan raksa dalam pipa kapiler lebih rendah.


3. Perubahan Wujud Zat

      Pernahkah kamu melihat embun? Embun yang kamu lihat pada daun terjadi karena uap air dari udara. Peristiwa ini disebut mengembun, yaitu perubahan wujud dari zat gas menjadi zat cair. Saat Matahari mulai bersinar, embun menguap kembali.
     Tahukah kamu contoh perubahan wujud zat yang lainnya? Seperti yang telah dijelaskan di depan, wujud zat dibedakan atas zat padat, cair dan gas. Ketika kamu memasak air, pernahkah kamu mengamati apa yang terjadi ketika air dipanaskan? Air yang dipanaskan lama-kelamaan akan mendidih. Ketika air mencapai suhu 100 °C pada tekanan 1 atm, air akan berubah menjadi uap. Peristiwa perubahan wujud dari air (zat cair) menjadi uap (zat gas) dinamakan menguap.

Nah, agar kamu lebih memahami bagaimana perubahan wujud suatu zat, lakukanlah kegiatan berikut.

Menguap dan Mengembun

Tujuan: Mengamati peristiwa penguapan dan pengembunan.

Alat dan bahan:

1. Gelas kimia

2. Pembakar spiritus

3. Penahan kaki tiga

4. Kawat kasa

5. Air dan piring kaca

Prosedur kerja:

1. Masukkan air ke dalam gelas kimia.

2. Susunlah peralatan seperti pada gambar di samping.

3. Nyalakan pembakar spiritus.

4. Amati perubahan wujud air ketika mendidih. Apakah perubahan wujud yang terjadi?

5. Ketika uap air sudah terlihat, peganglah piring kaca di atas gelas kimia sehingga uap air mengenai piring kaca. Perhatikan gambar di samping.

6. Amati perubahan wujud pada uap air. Apakah perubahan wujud yang terjadi?

Hati-hatilah ketika melakukan kegiatan ini. Jangan bermain-main dengan api!

      Pada Kegiatan diatas kamu dapat mengamati perubahan wujud air menjadi uap yang disebut menguap dan perubahan wujud dari uap menjadi air yang disebut mengembun.
      Pernahkah kamu menyimpan kapur barus di lemari pakaianmu? Apa yang terjadi dengan kapur barus yang telah disimpan cukup lama? Kapur barus yang disimpan di udara terbuka lama-kelamaan akan habis. Tahukah kamu peristiwa perubahan wujud apa yang terjadi pada kapur barus?


      Kapur barus yang dipanaskan, akan berubah menjadi gas. Hal ini dapat kamu rasakan dari bau gas yang tercium sebagai hasil pemanasan kapur barus. Peristiwa perubahan wujud dari kapur barus (zat padat) menjadi uap (zat gas) dinamakan menyublim. Peristiwa yang terjadi pada uap kapur barus (zat gas) menjadi serbuk-serbuk putih mengkilap (zat padat) yang menempel pada kertas putih dinamakan mengkristal.
      Pernahkah kamu membuat es batu? Air dalam plastik ketika kamu masukkan ke dalam lemari es (freezer) akan berubah menjadi es. Peristiwa perubahan wujud dari air (zat cair) menjadi es (zat padat) dinamakan membeku. Nah, ketika kamu ambil es batu, kemudian dibiarkan di tempat terbuka, es batu tersebut lama-kelamaan akan berubah wujud menjadi air kembali. Peristiwa perubahan wujud dari es batu (zat padat) menjadi air (zat cair) dinamakan mencair atau melebur.