Sifat Fisika dan Kimia Zat dari Kerapatan sampai Korosivitas

SETIAP zat memiliki sifat yang unik dan berbeda dengan zat lain. Perbedaan sifat zat tersebut disebabkan oleh perbedaan jumlah dan jenis atom penyusun suatu zat. Sifat suatu zat dapat dikelompokkan menjadi sifat fisika dan sifat kimia. 

Perbedaan sifat zat juga dapat disebabkan oleh perbedaan ikatan atau perbedaan struktur (susunan) atom atau molekul-molekul penyusunnya. Agar dapat membedakan zat penyusun suatu benda atau bahan, kamu dapat mengidentifikasi sifat-sifat suatu zat. 

Tahukah kamu bahwa kekerasan suatu zat, titik lebur, dan kemudahan dalam menghantarkan listrik (konduktivitas) merupakan beberapa contoh sifat fisika suatu zat? Sementara itu, mudah tidaknya suatu zat bereaksi dengan zat lain adalah salah satu contoh sifat kimia. Peralatan yang diproduksi dalam industri atau bahan yang digunakan sehari-hari selalu mempertimbangkan sifat fisika dan sifat kimia suatu zat. 

Baca juga : Sifat Grafit, Arang, Intan Punya Unsur Karbon dengan Struktur Beda

Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, kamu dapat memaksimalkan pemilihan suatu bahan yang digunakan untuk membuat suatu peralatan atau barang lain dalam kehidupan sehari hari. Masih banyak sifat fisika dan sifat kimia suatu zat, tentu kamu tertarik untuk mengetahuinya bukan? Oleh karena itu, ayo pelajari dengan penuh semangat sebagaimana dilansir dari buku Ilmu Pengetahuan Alam/Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Untuk SMP/MTs Kelas IX Semester 2 yang ditulis Siti Zubaidah dkk. 

1. Sifat fisika.

Sifat fisika merupakan sifat yang dapat diamati tanpa mengubah ciri-ciri dan komposisi suatu zat. Sifat fisika tidak berhubungan dengan pembentukan zat baru. Beberapa contoh sifat fisika sebagai berikut.

a. Kerapatan (densitas/massa jenis). 

Kerapatan adalah massa zat dalam satuan volume tertentu. Satuan kerapatan adalah kg/m3 atau g/ml. Misalnya udara memiliki kerapatan 1,205 kg/m3 sedangkan gas asetilena atau gas karbid (C2H2) memiliki kerapatan 1,092 kg/m3. 

Baca juga : Penerapan Bioteknologi Pertanian, Teknik Rekayasa Genetika, dan Sel Kalus

Jika dibandingkan, massa jenis gas asetilena lebih kecil daripada massa jenis udara. Pada dasarnya perbedaan ini disebabkan karena perbedaan massa atom partikel penyusun zat. 

Massa jenis gas asetilena lebih kecil dari udara, sehingga gas asetilena banyak dimanfaatkan untuk mengisi balon, agar balon dapat terbang di udara.

Keterangan gambar: Balon yang berisi gas asetilena.

b. Kekerasan.

Tahukah kamu apa itu kekerasan? Kekerasan merupakan ukuran untuk menentukan keras atau lunaknya suatu zat. Kekerasan diukur dengan skala Mohs menggunakan alat yang disebut sklerometer.  

Baca juga : Produk Teknologi yang Manfaatkan Magnet dan Rangkuman Kemagnetan

Semakin besar skala Mohs suatu zat, semakin keras pula zat tersebut. Perhatikanlah tabel di bawah ini untuk mengetahui kekerasan beberapa zat.

c. Elastisitas. 

Tahukah kamu apa itu elastisitas? Terdapat peredam getaran yang umumnya ada di kendaraan bermotor atau sering disebut sebagai shock absorber atau skok. 

Ketika kamu mengendarai sepeda motor, kemudian melewati lubang di jalan, skok sepeda motormu akan semakin merapat atau berubah bentuk dari kondisi awal. Setelah itu, skok akan kembali ke keadaan semula. Kemampuan ini dikenal dengan elastisitas. 

Keterangan gambar: Shock absrorber (skok) pada kendaraan bermotor.

Elastisitas merupakan kemampuan suatu benda untuk mempertahankan diri ketika terkena tarikan atau dorongan (gaya) dan mampu untuk kembali ke ukuran serta bentuk awal ketika gaya tersebut dihilangkan. Tahukah kamu terbuat dari bahan apa skok kendaraan tersebut? 

Skok kendaraan umumnya terbuat dari baja, dipilih baja karena memiliki elastisitas yang tinggi. Oleh karena itu, ketika skok diberi tarikan atau dorongan akibat melewati jalanan yang berlubang, skok dapat dengan mudah kembali ke ukuran dan bentuk awal. 

Baca juga : Teori Kemagnetan Bumi dan Manfaat Medan Magnet Bumi 

Kemampuan ini disebabkan baja memiliki kisi-kisi atau pola geometris susunan atom yang unik, pola geometris susunan atom ini akan mengalami perubahan ukuran ketika diberi gaya. Ketika gaya dihilangkan, pola geometris susunan atom akan kembali ke keadaan semula. 

Setiap zat memiliki elastisitas tertentu. Zat seperti es batu, kayu, dan gelas memiliki elastisitas yang rendah. Oleh karena itu, zat tersebut akan mengalami kerusakan bentuk ketika diberikan gaya yang besar. 

Karet memiliki elastisitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan elastisitas es batu, kayu, dan gelas. Pada karet elastisitas disebabkan karena terulurnya rantai polimer ketika diberi gaya. Rantai polimer karet akan kembali pada posisi dan ukuran semula ketika gaya dihilangkan.

Baca juga: Agar Stabil, Atom Dapat Melepaskan atau Menerima Elektron

d. Daya hantar.

Daya hantar adalah kemampuan suatu zat untuk menghantarkan panas atau listrik. Berdasarkan sifat ini, benda dapat dibedakan menjadi konduktor, isolator, dan semikonduktor. 

Bahan yang dapat digunakan sebagai konduktor yaitu bahan yang terbuat dari zat yang mampu menghantarkan elektron dengan mudah, misalnya besi, tembaga, emas, dan perak. Sebaliknya, zat yang memiliki kemampuan rendah dalam menghantarkan elektron, seperti plastik dan kayu digunakan sebagai bahan isolator. 

Baca juga: Konfigurasi Elektron Tentukan Cara Atom-Atom Berikatan

Bahan semikonduktor adalah bahan yang jika berada pada suhu rendah bersifat sebagai isolator, dan pada suhu tinggi bersifat sebagai konduktor. Contohnya silikon dan germanium. 

Bahan semikonduktor banyak digunakan sebagai komponen dalam alat elektronik, misalnya Integrated Circuit (IC) atau prosesor komputer. 

Keterangan gambar: (a) Kabel tembaga sebagai konduktor dengan plastik sebagai isolatornya, (b) Prosesor komputer terbuat dari bahan semikonduktor.

e. Kemagnetan.

Kemampuan suatu zat untuk dapat dipengaruhi oleh medan magnet disebut dengan sifat kemagnetan. Sifat kemagnetan dibedakan menjadi tiga, yaitu feromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik. Benda-benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet digolongkan pada kelompok feromagnetik, misalnya besi, baja, kobalt, dan nikel. 

Benda-benda yang ditarik lemah oleh magnet digolongkan pada kelompok paramagnetik, misalnya magnesium, molibdenum, dan litium. Benda benda yang tidak ditarik oleh magnet termasuk kelompok diamagnetik, semisal perak, emas, tembaga, dan bismut.

f. Viskositas (kekentalan).

Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida (zat cair dan gas) yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas suatu fluida, semakin sulit suatu fluida mengalir dan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. 

Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi (gaya tarik menarik) antara molekul-molekul zat cair. Sementara pada gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul-molekul gas. 

Contoh fluida yang memiliki viskositas tinggi ialah madu dan oli. Air merupakan contoh zat yang memiliki viskositas rendah.

g. Titik didih. 

Titik didih adalah suhu saat zat cair mulai berubah menjadi uap pada tekanan tertentu. Zat cair dapat berubah menjadi uap karena tekanan uap lebih besar dari tekanan luar yang menahan zat cair. Misalnya, air pada suhu 100^oC akan berubah menjadi uap. Ini berarti air memiliki titik didih sebesar 100^oC. 

Pengetahuan titik didih suatu zat sangatlah penting, misalnya penggunaan oli sebagai pelumas mesin kendaraan bermotor. Saat mesin kendaraan bermotor bekerja akan dihasilkan panas yang sangat tinggi dan komponen dalam mesin akan bergesekan. 

Keterangan gambar: Oli dalam mesin kendaraan bermotor.

Jika mesin tidak diberi pelumas, akan mengalami kerusakan pada komponen mesin akibat mesin terlalu panas. Oleh karena itu, zat yang digunakan sebagai pelumas harus mampu bertahan atau tidak menguap pada suhu yang sangat tinggi. Agar dapat memenuhi kebutuhan ini digunakanlah oli sebagai pelumas. 

Oli merupakan senyawa hidrokarbon yang tersusun sekitar 36 atom karbon (C). Susunan rantai atom karbon yang panjang inilah yang membuat oli memiliki titik didih yang tinggi hingga 300^oC. 

h. Titik beku.

Titik beku merupakan suhu pada tekanan tertentu saat zat cair mulai berubah menjadi padat ketika suhu suatu zat diturunkan. Misalnya air pada suhu 27^oC pada tekanan 1 atmosfer (atm) berwujud cair, tetapi saat suhu air diturunkan menjadi 0oC, air akan berubah wujud menjadi padat. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa titik 
beku air adalah 0⁰C. 

Pengetahuan tentang titik beku suatu zat sangatlah penting, terutama untuk menentukan zat yang digunakan sebagai pendingin mesin kendaraan bermotor. Di daerah dingin seperti di Alaska, suhu saat musim dingin bisa mencapai -16,3^oC. 

Pada suhu ini tentu air akan membeku, termasuk air yang digunakan sebagai pendingin kendaraan bermotor, sehingga dapat merusak mesin kendaraan. Oleh sebab itu, perlu ada cairan pendingin yang mampu mempertahankan wujudnya dalam bentuk cair meskipun pada suhu yang sangat rendah. 

Zat cair yang memenuhi syarat tersebut adalah senyawa etilen glikol, propilen glikol, dan gliserol sebagai pendingin mesin kendaraan bermotor. Molekul gliserol mampu membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan molekul air, sehingga titik beku campuran lebih rendah dari pada titik beku air. 

Campuran tersebut mampu mencegah pembentukan kristal es, meskipun suhu diturunkan hingga mencapai -37,8^oC. Karena itu, ketiga zat tersebut dikenal sebagai zat antibeku atau antifreeze.

Keterangan gambar: Propilen glikol untuk pendingin kendaraan.

Selain pada kendaraan bermotor, zat antibeku juga dibutuhkan oleh banyak makhluk hidup yang tinggal di daerah yang suhunya sangat rendah. Zat antibeku diperlukan agar cairan dalam sel dan dalam jaringan tubuh tidak membeku. 

Zat antibeku pada makhluk hidup misalnya gliserol atau dimetilsulfoksida pada serangga, trehalosa pada cacing nematoda dan rotifera, serta protein antibeku atau anti freeze protein (AFP) pada ikan-ikan yang hidup di Antartika. 

Keterangan gambar: Struktur protein antibeku pada kumbang Tenebrio molitor.

Mahakuasa dan Mahabesar Tuhan yang menciptakan hewan-hewan tersebut dengan kemampuan yang luar biasa. Dengan kemampuannya tersebut, hewan dapat bertahan hidup walaupun suhu lingkungan sangat dingin.

i. Titik leleh. 

Terbuat dari apakah alat-alat untuk memasak di rumahmu? Apakah dari plastik atau dari logam? Tentu terbuat dari bahan logam bukan? Alat-alat untuk memasak biasanya terbuat dari logam aluminium. Pemilihan aluminium sebagai bahan pembuatan alat untuk memasak karena aluminium memiliki titik leleh yang tinggi dibandingkan dengan plastik.

 

Keterangan gambar: Aluminium sebagai bahan pembuat alat untuk memasak.

Selain memiliki titik leleh yang tinggi, aluminium juga memiliki stabilitas yang tinggi terhadap panas, ringan, tidak reaktif, dan tidak mudah berkarat.

Titik leleh adalah suhu pada tekanan tertentu saat zat padat mulai berubah menjadi cair. Kamu dapat melihat titik leleh berberapa logam dan plastik di bawah ini.

2. Sifat kimia.

Sifat kimia adalah sifat yang tampak pada suatu zat ketika zat tersebut mengalami perubahan atau reaksi menjadi zat lain. Sifat kimia menunjukkan mekanisme suatu zat berubah atau  bereaksi menjadi zat lain. 

Sifat kimia suatu zat sangat penting untuk dipahami ketika akan menggunakan suatu bahan untuk keperluan tertentu. Beberapa sifat kimia suatu zat adalah sebagai berikut. 

a. Kestabilan.

Pada bagian sebelumnya kamu telah mempelajari titik leleh suatu zat atau bahan. Kamu juga sudah mengetahui alasan logam aluminium digunakan untuk membuat alat-alat memasak. Aluminium memiliki stabilitas yang tinggi terhadap paparan panas tinggi. 

Tahukah kamu apa itu kestabilan? Kestabilan adalah kemampuan suatu zat untuk mempertahankan diri dari perubahan atau dekomposisi di lingkungan alamiahnya atau ketika terkena udara, panas, cahaya, tekanan, kondisi alami lain, atau akibat adanya reaksi alami yang dapat terjadi pada zat tersebut. Kestabilan juga dapat didefinisikan sebagai mudah tidaknya suatu zat atau bahan rusak. 

Apakah kamu tahu stirofoam? Saat ini banyak sekali orang yang menggunakan stirofoam sebagai pembungkus makanan, biasanya sebagai wadah mi instan. 

Keterangan gambar: Stirofoam sebagai pengemas makanan.

Stirofoam adalah jenis plastik yang mengandung senyawa kimia polistirena. Berdasarkan hasil berbagai penelitian, senyawa ini diduga memicu munculnya kanker. 

Selain itu stirofoam sulit terurai jika dibuang di lingkungan, sehingga sering kali menyebabkan pencemaran lingkungan.

Stirofoam memiliki stabilitas yang rendah terhadap panas. Artinya, jika plastik ini terkena panas yang cukup tinggi, plastik akan rusak. 

Jika stirofoam digunakan sebagai pembungkus makanan, senyawa polistirena yang berbahaya akan tercampur ke dalam makanan. Oleh sebab itu, jika kamu mengonsumsi makanan dalam kemasan stirofoam secara terus menerus, kemungkinan besar kamu akan terserang berbagai penyakit.

b. Kereaktifan.

Tahukah kamu tentang karbid? Karbid adalah suatu senyawa kimia dengan rumus kimia CaC2. 

Karbid memiliki wujud padat seperti batu berwarna keabu-abuan dan biasa digunakan untuk mempercepat pematangan buah. Karbid juga banyak digunakan dalam industri las karbid. Apakah kamu pernah memasukkan karbid ke dalam air? 

Keterangan gambar: (a) Karbid, (b) Reaksi karbid dengan air.

Ketika karbid dimasukkan dalam air, karbid akan langsung bereaksi dengan air menghasilkan panas dan gas asetilena. Gas asetilena ini mudah terbakar dan dimanfaatkan dalam proses pengelasan logam. 

Reaksi kimia karbid dengan air adalah sebagai berikut.

Karena karbid mudah bereaksi dengan zat lain misalnya air, dikatakan karbid memiliki reaktivitas yang tinggi. Reaktivitas merupakan ukuran yang menunjukkan mudah tidaknya suatu zat bereaksi dengan zat lain. 

Pada bagian sebelumnya, kamu telah mengetahui alasan penggunaan aluminium sebagai bahan pembuatan peralatan memasak. Selain memiliki titik leleh yang tinggi dan memiliki stabilitas yang tinggi, aluminium juga bersifat tidak reaktif. 

Bayangkan jika aluminium memiliki reaktivitas yang tinggi dengan air! Ketika kamu memasak, kamu pasti akan kaget dan tidak dapat memasak air karena panci aluminium telah bereaksi membentuk zat lain! 

Tentu kita wajib bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena telah menciptakan aluminium yang memiliki sifat fisika dan sifat kimia yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan kita

c. Korosivitas.

Apakah di rumahmu terdapat cairan pembersih lantai? Cairan pembersih lantai dapat membantumu menghilangkan noda pada lantai dengan mudah.  

Mengapa cairan pembersih memiliki kemampuan tersebut? Apakah kamu pernah melihat komposisi cairan pembersih lantai? 

Jika kamu melihat komposisi cairan pembersih lantai, kamu akan melihat di dalamnya terkandung asam klorida (HCl). Senyawa ini mampu mengikis kotoran, jaringan tumbuhan, jaringan hewan, jaringan manusia, bahkan mampu mengikis logam dan membuat logam cepat berkarat. 

Dengan sifatnya yang demikian, asam klorida disebut memiliki korosivitas yang tinggi. Selain HCl, bahan yang bersifat korosif adalah asam sulfat (H2SO4 ). 

Asam sulfat banyak digunakan sebagai cairan elektrolit pada aki, baik asam klorida maupun asam sulfat dapat melukai kulit. Oleh karena itu, kamu harus berhati-hati ketika menggunakan senyawa tersebut. (Z-2)