Pengertian dan Sifat Materi

Definisi Materi

Materi didefinisikan sebagai segala sesuatu yang memiliki massa, menempati ruang, dan memiliki sifat dapat dilihat, dicium, didengar, dirasa, atau diraba. Dari batasan ini maka kita dapat menyatakan benda-benda termasuk materi, misalnya: tumbuhan, hewan, manusia, batuan, minyak bumi, tanah, air, udara, bakteri, atom, molekul, dan lain-lain.

Sifat Materi

Setiap materi memiliki sifat-sifat tertentu. Sifat materi menunjukkan ciri atau karakteristik dari materi itu. Mengenal sifat-sifatnya berarti mengenal materi itu, demikian juga sebaliknya. Sifat materi meliputi sifat fisika dan sifat kimia.

A. Sifat Fisika

Tabel 1. Contoh Sifat Fisika dan kimia pada beberapa materi

SIFAT	JENIS MATERI
	AIR	GARAM DAPUR	BENSIN
Sifat Fisika
Wujud	Cair	Padat	Cair
Bentuk	-	Kristal	-
Rasa	Tidak berasa	Asin	Khas
Bau	Tidak berbau	Tidak berbau	Khas
Warna	Tidak berwarna	Putih	Kuning muda
Titik didih	1000C	1413°C	-
Titik Beku	0°C	801°C	-
Titik Bakar	-	-	30-50°C
Sifat Kimia	Tidak terbakar	Tidak terbakar	Mudah terbakar

Sifat fisika antara lain wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa jenis, kekerasan, kelarutan, kekeruhan, dan kekentalan

A.1. Wujud zat

Wujud zat dibedakan atas zat padat, cair, dan gas. Sifat-sifat dari ketiga wujud zat tersebut seperti pada Tabel 2.

Tabel 2. Perbedaan Sifat Zat Padat, Zat Cair dan Zat Gas

No	Zat Padat	Zat Cair	Zat Gas
1	Mempunyai bentuk dan volume tertentu	Bentuk tidaak tetap bergantung wadahnya, volume tertentu	Tidak mempunyai bentuk & volume tertentu
2	Jarak antar partikel sangat rapat	Jarak antar partikel agak renggang	Jarak antar partikel sangat renggang
3	Partikel-partikelnya tidak dapat bergerak bebas	Partikel-partikelnya dapat bergerak bebas	Partikel-partikelnya dapat bergerak sangat cepat

Padatan memiliki bentuk tetap karena partikel-partikelnya diikat erat bersama, sering dalam pola teratur yang disebut dengan kisi (lattice). Dalam suatu cairan, gaya antarpartikel terlalu lemah untuk menahannya dalam formasi yang tetap sehingga partikel-partikel ini dapat bergeser dengan mudah dan saling melewati satu sama lain. Energi kinetik partikel-partikel gas cukup besar. Gas juga memiliki energi kinetik yang cukup untuk menyebar dan memenuhi seluruh tempat atau wadahnya. Perhatikan susunan partikel-partikel zat padat, cair dan gas pada Gambar 1 berikut ini.

Gambar 1. Susunan partikel-partikel zat padat (a), cair (b), dan gas (c)

A.2. Kekeruhan (Turbidity)

Kekeruhan terjadi pada zat cair. Kekeruhan cairan disebabkan adanya partikel suspensi yang halus. Jika sinar cahaya dilewatkan pada sampel keruh maka intensitasnya akan berkurang karena dihamburkan. Hal ini bergantung konsentrasinya. Alat untuk mengetahui intensitas cahaya pada zat cair yang keruh ini atau untuk mengetahui tingkat kekeruhan disebut  turbidimetry.

A.3. Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan atau viskositas adalah ukuran ketahanan zat cair untuk mengalir. Untuk mengetahui kekuatan mengalir  (flow rate) zat cair digunakan  viskometer.  Flow rate digunakan untuk menghitung indeks viskositas. Aliran atau viskositas suau cairan dibanding dengan aliran air memberikan viskositas relatif untuk cairan tersebut. Angka pengukuran viskositas relatif cairan disebut dengan indeks viskositas. Indeks viskositas dapat dirumuskan seperti berikut:

RUMUS: Indeks viskositas=  (flow rate cairan)/(flow rate air)

Angka indeks viskositas suatu cairan di bawah 1 berarti viskositasnya di bawah viskositas air. Adapun angka indeks viskositas di atas 1 berarti viskositasnya di atas viskositas air. 

Viskositas cairan terjadi karena gesekan antara molekul-molekul. Viskositas sangat dipengaruhi oleh struktur molekul cairan. Jika struktur molekulnya kecil dan sederhana maka molekul tersebut dapat bergerak cepat, misalkan air. Jika molekulnya besar dan saling bertautan maka zat tersebut akan bergerak sangat lambat, misalkan oli. Molekul-molekul cairan yang bergerak cepat dikatakan memiliki viskositas atau kekentalan rendah sedangkan molekul cairan yang bergerak lambat dikatakan memiliki kekentalan tinggi.

A.4. Titik Didih

Titik didih merupakan suhu ketika suatu zat mendidih. Mendidih berbeda dengan menguap. Mendidih terjadi pada suhu tertentu, yaitu pada titik didih sedangkan menguap terjadi pada suhu berapa saja di bawah titik didih. Misal pada saat anda menjemur pakaian, maka airnya menguap bukan mendidih. Titik didih berbagai zat berbeda, bergantung pada struktur dan sifat bahan. Perhatikan titik didih beberapa zat pada tekanan 1 atm pada Tabel 3.

Tabel 3. Titik Didih Berbagai Zat pada Tekanan 1 Atm

A.5. Titik Leleh

Titik leleh merupakan suhu ketika zat padat berubah menjadi zat cair. Misal garam dapur jika dipanaskan akan meleleh menjadi cairan. Perubahan ini dipengaruhi oleh struktur kristal zat padat tersebut. Zat cair dan zat gas juga memiliki titik leleh tetapi perubahannya tidak dapat diamati pada suhu kamar. Perhatikan titik leleh beberapa zat pada Tabel 4.

Tabel 4. Titik Didih Berbagai Zat pada Tekanan 1 Atm

A.6. Kelarutan

Larutan merupakan campuran homogen. Dalam larutan terdapat dua komponen yaitu pelarut dan terlarut. Pelarut merupakan zat yang melarutkan dan biasanya jumlahnya lebih banyak, sedangkan terlarut merupakan zat yang terlarut, biasanya jumlahnya lebih kecil. Misal larutan garam, maka zat terlarutnya garam dan pelarutnya air.

Pada umumnya larutan berupa cairan tetapi larutan juga terjadi dalam bentuk gas dan padat. Contoh larutan gas adalah udara yang terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida dan gas-gas lain. Contoh larutan padatan adalah stainless steel.

Kelarutan menerangkan tingkat suatu zat saling melarutkan. Ahli kimia menerangkan kelarutan dengan istilah berupa banyaknya zat terlarut tertentu yang akan melarut ke dalam larutan tertentu pada suhu tertentu. Kemampuan melarut bergantung pada gaya tarik partikel zat terlarut dengan partikel pelarutnya. Misal dalam proses pelarutan garam dalam air, maka molekul air pertama-tama menarik molekul garam menjauh satu dengan lain hingga suatu saat tercapai suatu keadaan molekul air tidak mampu memisahkan molekul garam dari yang lain atau disebut jenuh. Perhatikan Gambar 2.

Gambar 2. a. Molekul-molekul air (H2O), ion Na+ dan ion Cl-; b. Molekul-molekul air menarik ion-ion dari kristal; c. Molekul-molekul air mengelilingi ion-ion dalam larutan. Sumber:  Ensiklopedia Iptek

Butiran garam terdiri atas ion natrium dan klorida yang terikat bersama dalam formasi yang disebut kisi kristal. Air melarutkan garam dengan menarik ion dari kisi kristal dan mengelilinginya. Kelarutan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain seperti berikut: suhu, volume pelarut, ukuran zat terlarut, jenis zat terlarut, jenis pelarut. Pada pokok bahasan ini, hanya akan dibahas pengaruh suhu, volume pelarut dan ukuran zat terhadap kelarutan suatu zat.

1. Suhu. Perhatikan saat anda membuat air kopi. Gula dan kopi akan lebih cepat larut dalam air panas daripada dalam air dingin. Mengapa demikian? Pada saat melarutkan bentuk padat menjadi cair melibatkan penghancuran struktur yang kaku, atau kisi-kisi kistal dari zat padat. Pada peristiwa ini diperlukan energi. Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik partikel zat bertambah sehingga partikel pada suhu yang tinggi bergerak lebih cepat dibandingkan pada suhu rendah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya tumbukan antara partikel zat terlarut dengan partikel pelarut.
2. Volume pelarut. Misalkan anda melarutkan 2 sendok makan gula dalam 100 mL air dan melarutkan 2 sendok makan gula dalam 5.000 mL air, manakah yang lebih cepat larut? Gula 2 sendok makan akan lebih cepat larut dalam 5.000 mL air daripada dalam 100 mL air. Semakin besar volume pelarut, maka jumlah partikel pelarut akan semakin banyak. Kondisi tersebut memungkinkan lebih banyak terjadi tumbukan antara partikel zat terlarut dengan partikel zat pelarut sehingga zat padat umumnya lebih mudah larut.
3. Ukuran zat terlarut. Misalkan anda melarutkan 2 sendok makan gula pasir halus dalam 100 mL air dan 1 sendok makan gula batu dalam 100 mL air, manakah yang lebih cepat larut? Gula pasir lebih cepat larut daripada gula batu. Hal ini karena gula pasir halus memiliki ukuran partikel yang lebih kecil sehingga memiliki permukaan sentuh yang luas dibandingkan gula batu. Jadi makin kecil ukuran zat terlarut makin besar kelarutan zat tersebut. 

B. Sifat Kimia

Sifat kimia merupakan sifat yang dihasilkan dari perubahan kimia, antara lain mudah terbakar, mudah busuk, dan korosif. Sifat-sifat ini karakteristik.

B.1. Mudah terbakar

Pernahkah anda menyalakan kembang api? Saat anda membakar kembang api maka dengan segera akan terjadi nyala warna-warni yang indah. Pada peristiwa ini terjadi perubahan kimia. Pada mulanya kembang api dibuat dari campuran antara kalium nitrat (KNO3) , belerang dan arang kayu. Namun sekarang kembang api telah dibuat dengan warna-warni, yaitu dari strontium dan litium (warna merah), natrium (warna kuning), barium (warna hijau), dan tembaga (warna biru). Contoh lain yang mudah terbakar adalah fosfor.

Fosfor dapat terbakar bila kena udara, membentuk senyawa fosfor oksida. Oleh karena itu fosfor disimpan di dalam air. Fosfor dimanfaatkan untuk membuat korek api.

B.2. Mudah busuk

Jika buah dan sayur dibiarkan di udara terbuka  maka lama kelamaan buah dan sayur tersebut akan membusuk. Buah dan sayur yang busuk akan menimbulkan bau yang tidak sedap. Proses pembusukan ini karena adanya mikroorganisme.

B.3. Korosif

Perkaratan atau korosi merupakan peristiwa rusaknya logam oleh pengaruh lingkungan, yaitu adanya oksigen dan kelembapan. Besi adalah salah satu contoh logam yang mudah berkarat. Pada proses korosi terbentuk zat yang jenisnya baru yaitu karat. Gejala yang tampak pada korosi adalah terjadi perubahan warna. Pada umumnya logam bersifat korosif kecuali emas, platina, dan air raksa.

C. Massa

Massa materi menunjukkan jumlah (kuantitas) materi itu yang dalam satuan SI, dinyatakan dalam satuan kilogram (kg). Terdapat pula berbagai satuan-satuan massa lainnya, misalnya:

• gram: 1 g = 0,001 kg (1000 g = 1 kg)
• ton: 1 ton = 1000 kg
• MeV/c2 (Umumnya digunakan untuk mengamati massa partikel subatom.)

Pada situasi normal, berat suatu objek adalah sebanding dengan massanya. Namun perbedaan antara massa dengan berat diperlukan untuk pengukuran berpresisi tinggi. Oleh karena hubungan relativistik antara massa dengan energi, adalah mungkin untuk menggunakan satuan energi untuk mewakili massa. Sebagai contoh, eV normalnya digunakan sebagai satuan massa (kira-kira 1,783×10−36 kg) dalam fisika partikel.

D. Volum

Volum materi menunjukkan jumlah (kuantitas) materi itu yang dinyatakan menurut ukuran SI dalam satuan desimeter-kubik (symbol: dm3). Satuan lain yang banyak dipakai adalah liter (= 1 dm3) dan ml.

• 1 cm3 = 1 mL = 1 cc = 10-3 L = 10-3 dm3
• 1 m3 = 1000 dm3 = 1000000 cm3 = 1000 L
• 1 dm3 = 1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1000 cc

Rangkuman

Sifat fisika adalah sifat yang mempunyai ikatan antara penampilan atau keadaan fisik, misal titik leleh, daya hantar, bau, warna, indeks bias,dan wujud. Sifat fisik adalah sifat yang dapat diukur atau diamati tanpa mengubah sifat kimiawi zat tersebut. Beberapa contoh sifat fisik adalah:

1. Warna (intensif)
2. Massa jenis (intensif)
3. Volume (luas)
4. Massa (luas)
5. Titik didih (intensif): suhu di mana suatu zat mendidih
6. Titik leleh (intensif): suhu di mana suatu zat meleleh

Sifat kimia, salah satu sifat yang mempunyai ikatan antara bahan kimia dan dapat dialami oleh suatu materi. Hal tersebut dapat terbakar, bereaksi, hingga berkarat. Ingat, definisi sifat kimia adalah mengukur sifat itu harus mengarah pada perubahan struktur kimia zat. Berikut adalah beberapa contoh sifat kimia:

1. Panas pembakaran adalah energi yang dilepaskan ketika suatu senyawa mengalami pembakaran sempurna (pembakaran) dengan oksigen. Simbol untuk panas pembakaran adalah ΔHc.
2. Stabilitas kimia mengacu pada apakah suatu senyawa akan bereaksi dengan air atau udara (zat yang stabil secara kimia tidak akan bereaksi). Hidrolisis dan oksidasi adalah dua reaksi semacam itu dan keduanya merupakan perubahan kimia.
3. Kemudahan terbakar mengacu pada apakah suatu senyawa akan terbakar ketika terkena api. Sekali lagi, pembakaran adalah reaksi kimia, umumnya reaksi suhu tinggi dengan adanya oksigen.
4. Keadaan oksidasi yang disukai adalah keadaan oksidasi berenergi terendah yang akan dicapai oleh suatu logam untuk mencapai (jika elemen lain hadir untuk menerima atau menyumbangkan elektron).