Liana Arum Purwitasari: SBM IPA SD

Review Konsep Dasar IPA SD

Tujuan pembelajaran pada bagian ini adalah agar mahasiswa memahami konsep-konsep dasar dari pengertian materi dan energi, perubahan materi dan energi, pengertian gelombang, sifat-sifat gelombang terutama gelombang cahaya dan bunyi. Setelah mempelajarai materi ini mahasiswa diharapkan memiliki kompetensi dasar dalam hal:

1. menjelaskan arti materi dan perubahannya;

2. membedakan perubahan materi jenis fisika dan kimia;

3. mendeskripsikan perubahan energi serta hubungannya dengan usaha;

4. menjelaskan arti gelombang;

5. menjelaskan sifat-sifat gelombang;

6. menghitung besaran-besaran gelombang.

Dalam kehidupan sehari-hari kita senantiasa melihat adanya perubahan yang terjadi pada benda-benda atau materi di sekitar kita. Misalnya tanaman tumbuh menjadi besar, air menjadi es, kayu menjadi arang, dan lain-lain.

Secara garis besar perubahan yang terjadi di alam tersebut dapat digolongkan menjadi dua, yaitu perubahan fisik dan perubahan kimia. Perubahan fisika sifatnya tidak kekal, misal air setelah menjadi es dapat kembali jadi air, atau lilin yang mencair dapat menjadi padat kembali. Sedangkan pada perubahan kimia terbentuk zat baru yang sifatnya berbeda dari zat semula, dan hampir tak mungkin kembali lagi ke bentuk zat asal baik bentuk maupun sifatnya dan setiap perubahannya selalu disertai dengan efek panas.

Dengan memahami berbagai aspek perubahan materi, anda diharapkan memperoleh wawasan dan keuntungan ketika semua bentuk perubahannya memberikan manfaat yang berarti bagi anda.

3.1. Materi

Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang. Ada pun dalam mekanika, massa adalah ukuran ketahanan materi terhadap suatu gaya, yang ditandai dengan perubahan kecepatannya, sebagaimana dirumuskan oleh Newton: F = m a. Berdasarkan persamaan tersebut, massa dapat diukur dengan memberikan gaya F pada suatu materi dan diukur percepatannya. Tetapi sangat sulit membuat gaya yang konstan Karena banyak gaya lain yang mengganggu, maka dipakai gaya gravitasi untuk menentukan massa:

W = m g W = gaya gravitasi (kg.m.s^-2)

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (m.s-²)

Gaya gravitasi sering disebut berat (bobot). Gaya gravitasi bergantung pada jarak benda dengan pusat bumi, maka nilai W dan g di suatu tempat berbeda dengan di tempat lain sedangkan massa tetap (m = w/g tetap). Besar percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa rata-rata adalah 9,8 ms^-2.

Materi dapat dikenali dari identitas atau sifat-sifatnya. Untuk menguji materi dan memahami apa yang terjadi dalam materi itu, kita harus dapat memeriksanya secara jelas. Secara umum materi dapat diperiksa sifat fisiknya melalui indera kita. Misalnya arang berwarna hitam dibanding kapur yang berwarna putih diperoleh melalui kesan penglihatan, kerasnya gelas dibanding dengan lembutnya busa diperoleh melalui kesan perabaan, dan sebaginya.

Ada dua macam sifat materi berdasarkan hubungannya dengan jumlah materi,

yaitu:

1. Sifat intensif, yaitu sifat yang tidak bergantung pada jumlah materi.Contohnya titik didih, titik beku, index bias, suhu, kerapatan, rumus senyawa, wujud zat.

2. Sifat ekstensif, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah materi. Contohnya massa, energi, mol, volume, massa jenis.

3.1.1 Klasifikasi materi

Materi diklasifikasikan berdasarkan karakteristiknya. Misalnya, berdasarkan kekuatan menghantarkan panas atau menghantarkan arus listrik, materi diklasifikasikan sebagai isolator atau konduktor. Berdasarkan tingkat wujudnya dikenal adanya benda padat, cair, dan gas. Benda padat merupakan zat yang dapat menjaga bentuknya, gaya antar molekulnya cukup kuat untuk menjaga ketegaran zat itu. Benda cair, merupakan zat yang tidak menyebar ke seluruh ruang tetapi mudah berubah bentuknya. Sedangkan benda gas, merupakan zat yang tidak memiliki bentuk yang tetap, mudah menempati ruang. Adapun berdasarkan komposisinya materi diklasifikasikan sebagai berikut:

Gambar 3.1. Klasifikasi materi berdasarkan komposisinya

3.1.2. Perubahan Materi

Karena pengaruh energi, komposisi materi dapat berubah dari suatu komposisi ke komposisi lainnya, atau dari suatu tingkat wujud ke tingkat wujud lainnya. Perubahan ini pun biasa dikategorikan ke dalam dua jenis: pertama perubahan fisika dan kedua perubahan kimia. Pada perubahan jenis pertama tidak terjadi pembentukan zat baru; artinya unsur-unsur penyusunnya tetap sama dengan zat semula; sebaliknya pada perubahan jenis kedua selalu terjadi zat yang benar-benar baru yang unsur-unsur penyusunnya berbeda dengan zat semula. Perubahan dari campuran ke zat murni atau sebaliknya serta perubahan tingkat wujud benda merupakan contoh perubahan fisika; sedangkan perubahan dari senyawa ke unsur atau sebaliknya merupakan contoh perubahan kimia. Perlu Anda pahami bahwa salah satu ciri perubahan fisika, perubahan tersebut bersifat reversible, dapat kembali ke komposisi semula walaupun tanpa melalui reaksi kimia. Ada pun pada perubahan kimia, kecuali dengan reaksi kimia benda yang telah berubah tidak dapat kembali (ireversible) ke komposisi semula.

Pada perubahan fisika, yaitu perubahan yang tidak menghasilkan zat baru, secara singkat contohnya adalah perubahan tempat, bentuk, ukuran, dan wujud benda (zat). Perubahan wujud zat digambarkan dalam skema berikut:

Siklus perubahan tingkat wujud

Keterangan
1	= menyublim	4	= mengembun
2	= deposisi	5	= membeku
3	= menguap	6	= melebur

Agar anda memahami semua bentuk perubahan wujud zat, anda perhatikan contoh perubahan wujud zat sebagai berikut:

1. Menyublim, merupakan proses perubahan dari wujud padat menjadi gas, contoh kapur barus dibiarkan terbuka.

2. Deposisi, merupakan proses perubahan dari wujud gas menjadi padat tanpa melalui cair terlebih dahulu.

3. Menguap, merupakan proses perubahan dari wujud cair menjadi gas, contoh air dipanaskan.

4. Mengembun, merupakan proses peubahan dari wujud gas menjadi cair, contoh uap air didinginkan.

5. Membeku, merupakan proses perubahan wujud zat cair menjadi padat, contoh air didinginkan hingga menjadi es.

6. Melebur, merupakan proses perubahan wujud zat padat menjadi cair, contoh es terkena panas matahari menjadi air.

Sehubungan dengan perubahan komposisi zat khususnya yang termasuk ke dalam perubahan kimia, beberapa pengertian dasar jenis materi berdasarkan komposisinya secara sederhana dijelaskan sebagai berikut.

Unsur, adalah materi yang tidak dapat diuraikan dengan reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana. Contoh, hidrogen, oksigen, besi, belerang, tembaga. Partikel-partikel unsur disebut atom.
Senyawa, adalah materi yang dibentuk dari dua unsur atau lebih dengan perbandingan tertentu. Contoh, air, asam asetat, etanol, karbondioksida.
Partikel-partikel senyawa disebut molekul. Molekul dapat terdiri dari satu jenis unsur atau lebih. Contoh, molekul gas oksigen (O2), molekul Air (H2O).
Campuran homogen, adalah campuran dua atau lebih zat tunggal, dengan perbandingan sembarang, dimana semua partikelnya menyebar merata sehingga membentuk satu fasa. Fasa adalah keadaan zat yang sifat dan komposisinya sama antara satu bagian dengan bagian lain di dekatnya. Contoh campuran yang membentuk satu fasa adalah larutan.
Contoh: campuran gula dengan air (larutan gula), garam dengan air (larutan garam), alkohol dengan air (larutan alkohol).
Campuran heterogen, adalah campuran dua atau lebih zat tunggal, dengan perbandingan sembarang, dimana partikel-partikelnya tidak merata sehingga komposisi di berbagai bagian tidak merata dan membentuk lebih dari satu fasa. Contohnya campuran air dengan minyak tanah, jika dikocok maka minyak akan menyebar dalam air berupa gelembung-gelembung. Gelembung berisi minyak dan lainnya adalah air, jadi ada bidang batas antara minyak dengan air sehingga terbentuk dua fasa.

Di antara jenis-jenis zat berdasarkan komposisinya dapat terjadi perubahan kimia, yaitu perubahan yang menghasilkan zat baru karena terjadi perubahan struktur zat tersebut.

Contoh perubahan kimia banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari dan ada di sekitar lingkungan kita, contohnya :

1. Fermentasi (peragian), misalnya pada pembuatan tape, pembuatam tempe, dan oncom.

2. Dekomposisi (pembusukan), misalnya pada pembusukan sampah, nasi menjadi basi, susu menjadi asam dan sebagainya.

3. Sintesis (pembentukan senyawa), misalnya pembentukan senyawa gula pada fotosintesis tanaman.

4. 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) - _C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g)

5. g, l, aq yang dituliskan dalam reaksi tersebut menyatakan fase zat: gas, larutan, dan cairan.

6. Analisis (penguaraian senyawa), misalnya penguraian senyawa gula menjadi gas karbondioksida dan uap air pada respirasi tanaman.

_7._C₆_H₁₂_O₆ (aq) + 6 O2 (g) - 6 CO2 (g) + 6 H2O (g)

8. Oksidasi, merupakan proses bereaksinya suatu zat dengan oksigen, misal proses pembentukan karat pada logam besi.

Sedangkan contoh perubahan fisika adalah pemisahan unsur-unsur campuran larutan secara fisika. Pemisahan ini sangat bergantung kepada jenis, wujud, dan sifatsifat komponen yang akan dipisahkan.

Ada beberapa cara pemisahan campuran secara fisika, yaitu:

1. Dekantasi, yaitu pemisahan zat padat dari zat cair yang saling tidak larut pada suhu tertentu dengan cara menuangkan zat cairnya.

2. Penyaringan, yaitu pemisahan zat padat dari zat cair dengan menggunakan media kertas. Perhatikan gambar berikut :

1. Corong

2. Kertas saring

3. Campuran heterogen

4. Campuran homogen

Gambar 3.2. Proses penyaringan

3. Destilasi, yaitu pemisahan dua atau lebih zat cair berdasarkan perbedaan titik didihnya yang cukup besar. Contohnya adalah pemisahan campuran air dan etanol, dimana pada suhu 25^oC dan tekanan 1 atm, titik didih air 100^oC sedangkan alkohol 78^oC.

Gambar 3.3 Proses destilasi

d. Rekristalisasi, yaitu pemisahan berdasarkan perbedaan titik beku komponen campuran. Sebaiknya komponen yang akan dipisahkan berwujud padat dan lainnya cair pada suhu kamar. Contohnya pemisahan garam dari larutan garam dalam air. Larutan dipanaskan perlahan-lahan sampai tepat jenuh, kemudian dibiarkan dingin dan garam akan mengkristal, lalu disaring.