Wujud Zat
Zat disebut juga materi. Zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Ditinjau dari wujudnya zat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
- Zat Padat, seperti kayu tanah dan pasir.
- Zat Cair, seperti air dan minyak.
- Zat Gas, seperti udara.
Wujud Zat
- Zat Padat
Ciri-ciri partikel zat padat, yaitu:
- Bentuk dan volumenya selalu tetap
- Susunan partikelnya teratur dan sangat berdekatan
- Partikel tidak dapat bergerak bebas
- Gaya tarik-menarik antar partikel sangat kuat.
- Zat Cair
Ciri-ciri partikel zat cair, yaitu:
- Bentuk berubah sesuai dengan wadahnya, tapi volumenya selalu tetap
- Susunan partikelnya agak teratur dan jarak antar partikel agak renggang
- Partikel-partikelnya dapat bergerak bebas
- Gaya tarik-menarik antar partikelnya lebih lemah
- Zat Gas
Ciri-ciri partikel zat gas, yaitu:
- Bentuk dan volumenya selalu berubah mengikuti wadah dan ruangannya
- Susunan partikelnya tidak teratur dan jarak antar partikel sangat berjauhan
- Gaya tarik-menarik antar partikelnya sangat lemah
- Pergerakan antar partikel sangat cepat
Gambar di bawah ini merupakan gambar gerakan partikel zat padat, cair dan gas.
- zat padat, b. zat cair, c. zat gas
Perubahan Wujud Zat
Perubahan wujud zat terbagi menjadi dua, yaitu:
- Perubahan Fisika
Perubahan fisika adalah perubahan wujud zat yang tidak disertai dengan terbentuknya zat baru.
Contoh: es mencair, cokelat mencair, lilin meleleh.
Perubahan wujud zat dapat digambarkan secara skematik sebagai berikut:
Keterangan pada gambar:
- Mencair, perubahan wujud zat dari padat menjadi cair
Contoh: es batu menjadi air dan lilin meleleh - Membeku, perubahan wujud zat dari cair menjadi padat
Contoh: air menjadi es dan logam cair yang membeku - Menguap, perubahan wujud zat dari cair menjadi gas
Contoh: air yang dipanaskan lambat laun akan menguap - Mengembun, perubahan wujud zat dari gas menjadi cair
Contoh: uap air yang menjadi titik air, terjadinya embun pada pagi hari - Menyublim, perubahan wujud zat dari padat menjadi gas
Contoh: kapur barus yang disimpan di tempat terbuka lama-kelamaan menjadi habis - Mengkristal, perubahan wujud zat dari gas menjadi padat
Contoh: gas dari kapur barus dapat dipadatkan lagi melalui metode kristalisasi
- Perubahan Kimia
Perubahan kimia adalah perubahan zat yang disertai terbentuknya zat baru. Contoh: keras dibakar menjadi nyala api, asap dan abu (zat baru)
Sifat Fisik Suatu Molekul
Sifat fisik suatu molekul ditentukan oleh gaya tarik antar molekul antara lain titik didih dan titik leleh. Marilah kita pelajari pengaruh masing-masing gaya tarik antar molekul terhadap titik didih molekulnya suatu molekul
Gaya London mengakibatkan titik leleh dan titik didih molekulnya menjadi lebih rendah daripada molekul lain dengan massa atom relatif (Mr) sama yng tidak memiliki Gaya London. Jika molekul-molekulnya kecil, zat-zat ini biasanya berbentuk gas pada suhu kamar.
Molekul yang mempunyai gaya tarik-menarik dipol-dipol menyebabkan titik didih dan titik leleh lebih tinggi daripada molekul yang memiliki Gaya London pada molekul dengan massa molekul relatif sama. Hal ini karena gaya tarik dipol-dipol lebih kuat daripada Gaya London.
Bagaimana titik didih dan titik leleh senyawa yang massa molekul relatifnya (Mr) berbeda jauh sedangkan keduanya bersifat polar ?
Silahkan Anda perhatikan tabel berikut ?
Tabel 3. Hubungan kepolaran dengan titik didih
| No. | Nama | Rumus | Mr | Kepolaran | Titik Didih (°C) |
| 1 | Neopentana | CH3 | CH3 – C – CH3 | CH3 |
72 | Non Polar | 9,5 |
| 2 | Pentana | CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 | 72 | Non Polar | 36,1 |
| 3 | Butana | CH3 – CH2 – CH2 – CH3 | 58 | Non Polar | -0,5 |
| 4 | Aseton | O || CH3 – CH2 – CH2 |
58 | Polar | 56,2 |
| 5 | Asam Klorida | HCl | 36,5 | Polar | -84,9 |
| 6 | Asam Iodida | HI | 128 | Polar | -35,2 |
Dari tabel dapat Anda lihat bahwa HI memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada HCl sehingga lebih polar dari HI. Massa molekul relatif HI lebih besar daripada HCl sehingga titik didih HI lebih tinggi dari HCl. Hal ini menunjukkan bahwa Gaya London lebih dapat digunakan dalam membandingkan sifat zat dengan massa molekul relatif yang jauh berbeda.
Selanjutnya, bagaimana pengaruh ikatan hidrogen terhadap sifat fisik suatu senyawa ? Ikatan hidrogen tidak hanya berpengaruh pada titik didih dan titk leleh suatu zat tetapi juga kalarutannya dalam suatu pelarut. Senyawa yang berikatan hidrogen mudah larut dalam senyawa lain yang juga berikatan hidrogen. Contohnya NH3 dalam H2O seperti pada gambar 11.
Gambar 11 . Ikatan Hidrogen antara NH3 dengan air.
Senyawa organik-alkohol, asam karboksilat, amina, glukosa-larut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air.
Gambar 12. Ikatan Hidrogen antar Molekul Etanol dengan air.
Senyawa yang memilih ikatan hydrogen akan memilih titik didih lebih tinggi dari pada molekul yang memilih ikatan Van Der Waals atau gaya tarik dipol-dipol. Senyawa hydrida dari unsur golongan IV, V dan VI memilih gaya Van Der Waals yang bertambah dari atas ke bawah setiap golongannya, sehingga titik didih dan titik lelehnya seharusnya meningkat tetepi kenyataannya berbeda.
Perhatikan gambar 13 grafik berikut ini.
Gambar 13. Titik leleh dan titik didih gas mulia dan senyawa Hidrogen dari golongan IVA,VA,VIA dan VIIA.
Pada gambar 13 ditunjukan titik didih dan titik leleh untuk lima golongan zat. Perhatikan grafik Ne Ke Xe dan CH4 ke SnH4, molekul non polar saling tarik menarik oleh dipol terimbas sesaat atau Gaya London. Kedua grafik ini untuk membandingkan titik didih dari pasangan molekul yang Massa Molekul relatif hampir sama.
Perhatikan Ne dan CH4. molekul gas mulia mempunyai distribusi elektron yang sederhana sedangkan CH4 merupakan tetrahedron (segi empat) yang menggembung dan saling tarik menarik lebih kuat. Akibatnya titik didih CH4 lebih tinggi daripada Ne. Bandingkan molekul yang strukturnya berlainan tetapi massa molekul relatifnya hampir sama.
Perhatikan titk didih Ve, SnH4, HI, SbH3, dan H2Te. Tiga yang terakhir ini memiliki titik didh yang lebih tinggi karena molekul-molekul ini merupakan senyawa polar yang memerlukan energi kinetik yang lebih besar untuk memisahkan masing-masing unsurnya satu sama lain. Untuk lebih memperjelas pemahaman, gambar 13 dapat kita uraikan saru persatu, sebagai berikut :
Gambar 14. Titik leleh dan titik didih senyawa dari unsur golongan IVA dari periode 2 sampai 5.
Gambar 15. Titik leleh dan titik didih senyawa dari unsur golongan VA dari periode 2 sampai 5.
Gambar 16. Titik leleh dan titik didih senyawa dari unsur golongan VIIA dari periode 2 sampai 5.
Gambar 17. Titk leleh dan titik didih senyawa dari unsur golongan IVA dari periode 2 sampai 5.
Gambar 18. Titik leleh dan titik didih unsur golongan gas mula dari periode 2 sampai 5.
Dapat Anda perhatikan unsur satu golongan (gambar 18) akan memiliki titik didih dan titik leleh yang bertambah, sesuai dengan bertambahnya nomor atom, massa atom relatif dan perioda. Senyawa yang memiliki ikatan Hidrogen akan memiliki titk didih dan titik leleh yang lebih tinggi dari senyawa lain yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Perhatikan gambar 14 sampai 17.
Bandingkanlah molekul yang memiliki ikatan hidrogen (HF, NH3, H2O) dengan molekul segolongannya. Titik didih H2O lebih tinggi daripada H2S, H2Se dan H2Te. Begitu pula titik didih NH3 lebih tinggi daripada PH3, AsH3, SbH3. Hal ini ternyata disebabkan terdapatnyan ikatan Hidrogen yang kuat antar molekul-molekulnya. Bagaimana senyawa organik ? Apakah ikatan Hidrogen dapat mempengaruhi titik didihnya juga ? Coba Anda bandingkan titik didih propane dengan etanol menggunakan data dalam tabel 4.
Tabel 4. Hubungan titik didih dengan Mr senyawa organik
| Senyawa | Mr | Titik Didih |
| Propana | 44 | 12°C |
| Etanol | 46 | 78°C |
Etanol memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan propana walaupun massa molekul relatif (Mr) keduanya tidak jauh berbeda. Hal ini terjadi karena dalam molekul etanol terdapat ikatan hidrogen sedangkan propana tidak. Perhatikan rumus struktur etanol dan propana berikut ini :
Gambar 19. Rumus struktur etanol dan propana
Akibat lain dari adanya ikatan hidrogen adalah terjadinya penyimpanan massa molekul relatif. Seperti halnya asam etanoat (asam asetat) atau dalam kehidupan sehari-hari dikenal dengan asam cuka, yang biasa di jumpai dalam wujud larutan tetapi dapat di jumpai dalam wujud gas. Wujud yang terakhir ini terjadi karena du molekul asam cuka bergabung bersama dengan ikatan hidrogen sehingga massa molekul relatifnya (Mr) menjadi 120, dua kali besar dari biasanya yaitu 60.
Terjadinya pengabungan dua molekul sehingga berpasangan di sebut “dimerisation”. Peristiwa ini dapat di gambarkan sebagai berikut :
Gambar 20. Rumus struktur dua molekul asam etanoat.
Senyawa yang membentuk ikatan hidrogen inter molekul akan memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa yang membentuk ikatan hidrogen intra molekul. Hal ini karena energi kinetik ikatan hidrogen inter molekul lebih besar dari pada ikatan hidrogen intra molokul.
Pengaruh Ikatan Kimia Terhadap Sifat Zat
- “Benda adalah kumpulan dari molekul-molekul yang saling berikatan”
Dari definisi diatas akan dengan mudah kita bisa memahami pengaruh ikatan kimia dengan sifat zat. Ikatan kimia yang kita bicarakan adalah ikatan antar molekul. Mari kita bayangkan lima molekul saling terikat, atau boleh kita bayangkan dan bandingkan dua geng kelas yang masing-masing terdiri dari 5 orang.
Misal geng satu terbentuk karena merasa sama-sama cantik, sementara geng yang kedua terbentuk karena sama-sama suka traveling. Nah bisa dibayangkan toh apa yang masing-masing geng lebih banyak lakukan? Ya.. yang membedakan adalah jenis ikatannya. Zat pun akan mengalami hal yang mirip, karena mereka terbentuk karena adanya ikatan antara beberapa molekul. Mari kita bahas beberapa:
- Titik didih, definisi “perubahan fase suatu benda dari cair menjadi gas” jadi jelas ini menyangkut kumpulan, yaitu dari asalnya berkumpul secara berdekatan (cair) menjadi kumpulan kecil-kecil yang saling terpisah atau berjauhan (gas). Intinya ketika cairan berubah menjadi gas adalah karena adanya pemutusan ikatan antar molekul. Sehingga bila ikatan lebih kuat maka akan lebih susah diputus, artinya titik didih lebih tinggi (suhu lebih tinggi)
2. kekentalan (viskositas), definisi: ” Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai “kekentalan”, atau penolakan terhadap penuangan (wikipedia.org”)”, sederhanya cairan yang kental susah dituang. Ini juga jelas sangat berhubungan dengan ikatan antar molekul, yang susah kental (viskositas tinggi) adalah karena iaktan antar melekulnya sangat kuat, dan sebaliknya yang ikatannya lemah jadinya ya ..encer. - sifat fisik yang lain sama saja bahasannya. Bahkan sebagian besar reaksi kimia pun terjadi dipengaruhi oleh ikatan antar molekul, contoh (tapi untuk ikatan antar atom) reaksi antara asam dan basa yang menghasilkan garam : bukankah dalam reaksi itu terjadi pertukaran pasangan? 2HX + YOH –> X2Y + H2O
Bisa terjadi karena ikatan masing-masing menganggap atau merasa lebih tepatnya, ikatan dengan pasangan yang baru lebih kuat dan lebih stabil.
- Pengaruh Ikatan Hidrogen Terhadap Titik Didih, Titik Leleh dan Kelarutan Senyawa
Tampak pada gambar diatas bahwa senyawa HF, H2O dan NH3 mempunyai titik didih yang luar biasa tinggi dibanding dengan anggota lainnya. Fakta ini menunjukkan bahwa dalam senyawa tersebut terdapat ikatan hidrogen. Ikatan jenis ini terjadi karena gaya elektrostatik yang khusus antara dipol-dipol. Adanya ikatan hidrigen antarmolekul menyebabkan titik senyawa relatif lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa lain yang memilki berat molekul sebanding.
Titik didih senyaea golongna alkohol lebih tinggi daripada senyawa golongan alkana, demikian juga titik didih air lebih tinggidaripada aseton. Pengaruh ikatan hidrogen terhadap titik leleh tidak begitu besar karena pada wujud padat jarak antarmolekul cukup berdekatan dan yang paling berperan terhadap titik leleh adalah berat molekul zat dan bentuk simetris molekul. Senyawa yang mampu membentuk ikatan hidrogen dalam air akan mudah larut dalam air. Panjang atau pendeknya rantao karbon (gugus alkil-R) memiliki pengaruh terhadap kealrutan senyawa dalam air.
- Pengaruh Ikatan Hidrogen Terhadap Kelarutan Dalam Air dan Titik Didih Suatu Zat
Senyawa-senyawa ion umumnya larut dalam air, walaupun beberapa senyawa ion tidak larut dalam air. Kelarutan senyawa ion dalam air bergantung pada harga Ksp-nya. Sedangkan senyawa-senya kovalen yang bersifat polar dapat larut dalam air karena air merupakan pelarut polar dan senyawa tersebut dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Senyawa yang tidak mampu membentuk ikatan hidrogen umumnya kelarutan dalam rendah.
Perlu ditekankan bahwa ikatan hidrogen hanya terbentuk bila satu atom H ditarik atau diikat bersama oleh dua atom yang memiliki keelektronegatifa tinggi yakni N, O, F dan memiliki elektron bebas (lone pair electron). selain unsur-unsur tersebut berarti bukan ikatan hidrogen. Secara sederhana ikatan hidrogen dapat digambarkan sebagai berikut.
Atom berkeelektronegafan tinggi-H-atom berkeelektronegafan tinggi
Ikatan hidrogen dapat terjadi karena elektron bebas pada atom yang berkeelektronegatifan tinggi menarik proton yang dimiliki oleh atom H. Hal mengakibatkan seolah-olat terbentuk suatu ikatan kimia.
Selain kelarutan dalam air, terbentuknya ikatan hidroogen intramolekul (dalam satu molekul) atau antarmolekul (minimal 2 molekul) menyebabkan titik didih senyawa lebih tinggi bila dibanding senyawa-senyawa yang massa molekul relatifnya sama atau hampir sama. Oleh sebab itu,jika terdapat senyawa yang memiliki unsur-unsur berkeelektronegatifan tinggi yang mengikat atom H kemudian memiliki titik didih tinggi, hal ini pasti disebabkan karena adanya ikatan hidrogen.
Senyawa-senyawa yang bersifat nonpolar titik didih umumnya ditentukan oleh massa molekul relatif (Mr) senyawa tersebut. Makin besar Mr senyawa, makin tinggi titik didihnya.
- Pengaruh Ikatan Ion (Senyawa Ion)
Tiga dari pengaruh utama pada pola khas yang di bentuk oleh senyawa ion adalah:
- Muatan ion
- Ukuran relative kedua ion yang terlibat
- Kemudian ion itu terdistorsi atau terpolarisasi
Sesuai dengan hukum coloumb gaya ini berkurang dengan cara berbanding terbalik dan kuadrat jarak antar muatan,oleh karena itu gaya ini paling kuat antara tetangga terdekat.Titik leleh dan titik didih senyawa ion tinggi.Dalam senyawa ion,angka bandingjari-jari merupakan factor penting dalam menentukan suatu struktur Kristal.Untuk senyawa ion dari stokiometri yang lebih kompleks ,terdapat struktur yang lebih kompleks.
Ion positif dengan muatan tinggi mempunyai jari-jari kecil,sehingga ion-ion ini mempunyai rapatan muatan yang tinggi.Ion semacam itu menarik dengan kuat electron-elektron dari ion dan molekul di dekatnya.ion yang terdistorsi bersifat lebih negatifpada sisiyang menghadap ke ion positif,dan lebih positif pada sisi yang lain,maka dikatakan ion negative itu terpolarisasi.Dari suatu senyawa yang terbuat dari ion negative besar dan ion positif kecil,polarisasi itu dapat begitu nyata sehingga ikatan itu menjadi sangat kovalen.
Perubahan wujud zat adalah perubahan termodinamika dari satu etapa benda ke keadaan struktur zat yang lain. Perubahan wujud zat ini sanggup terjadi karena peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor. Perubahan wujud zat terjadi saat titik tertentu tercapai dengan atam/senyawa zat tersebut yang biasanya dikuantitaskan dalam angka suhu. Semisal air utk menjadi padat harus sampai pada titik bekunya dan air menjadi gas harus menggapai titik didihnya.
Perubahan Struktur Zat Oleh Kalor
-
Selain dapat menaikkan suhu zat, kalor dapat juga mengubah wujud zat. wujud zat ada tiga, yaitu padat, cair, dan gas. Sera merupakan salah satu contoh dari wujud zat padat.
-
Es dipanaskan berarti fue diberi energi kalor. Sebab es diberi energi kalor, suhunya menjadi naik, hingga es mencair atau melebur menjadi air.
-
Perubahan struktur zat juga di sebut dengan mencair atau melebur. Apabila air dipanaskan, berarti air diberi energi kalor. Karena air diberi energi kalor, suhu air naik, sehingga air akan mengalami perubahan bentuk menjadi mendidih.
-
Air mendidih ditandai dengan adanya gelembung-gelembung air yang bergerak pada suhu 100? C dan hadirnya asap yang mengepul menguap menjadi gas. Perubahan struktur zat seperti itu dianggap menguap.
-
Apabila gas melepaskan kalornya, gas akan beralih, berganti, bersalinbertukar menjadi air atau zat cair, sehingga terjadi perubahan wujud zat yang dianggap mengembun.
-
Apabila air melepaskan kalornya secara terus-menerus tetao menjadi es. Perubahan struktur zat seperti itu dianggap membeku.
-
Kapur barus / kamper dalam keadaan terbuka akan menerima energi kalor dari udara, sehingga ukuran kamper itu mengecil serta kemudian habis menjadi gas. Peristiwa perubahan wujud padat menjadi gas disebut menyublim.
Jenis Perubahan Wujud
Perubahan wujud zat digolongkan jadi enam peristiwa sebagai berikut :
- Membeku
Peristiwa perubahan struktur dari cair menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas. Contoh peristiwa mencair yaitu air yang dimasukkan dalam fridge akan menjadi es batu, lilin cair yang didinginkan.
- Mencair
Peristiwa perubahan struktur zat dari padat akhirnya menjadi cair. Dalam peristiwa indonesia zat memerlukan energi panas. Contoh peristiwa mencair adalah pada batu es yang berubah menjadi air, lilin yang dipanaskan.
- Menguap
Peristiwa perubahan wujud zat dari cair berubah menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. Contohnya air yang direbus jika dibiarkan lama-kelamaan akan habis, bensin yang dibiarkan berada pada kawasan terbuka lama-lama juga tetao habis berubah menjadi gas.
- Mengembun
Peristiwa perubahan struktur dari gas menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas. Contoh mengembun adalah ketika kindertageseinrichtung menyimpan es batu pada sebuah gelas maka periode luar gelas akan basah, atau rumput di area pada pagi hari akhirnya menjadi basah padahal sore harinya tidak hujan
- Menyublim
Peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. Contoh menyublim adalah pada kapur barus (kamper) yang disimpan pada lemari pakaian lama-lama akan habis.
- Mengkristal
Peristiwa perubahan struktur dari gas menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas. Contoh mengkristal adalah pada peristiwa berubahnya uap menjadi salju.
Demikian penjelasan artikel diatas tentang Perubahan Zat – Pengertian, Macam Bentuk, Ciri, Contoh, Gambar semoga bisa bermanfaat bagi pembaca setia kami.
