Udara, air, batu, es krim, buku catatan, laptop, bahkan tubuh manusia termasuk materi. Beberapa materi mudah dilihat dan disentuh, sementara yang lain, seperti udara, tidak terlihat tetapi tetap memiliki massa dan menempati ruang.

Kata “matter” berasal dari Latin materia, artinya “stuff”

So yes, we’re literally studying stuff.

Karena materi harus memiliki massa dan menempati ruang, tidak semua hal dalam pengalaman manusia termasuk materi.

Emosi, gagasan, kenangan, dan rasa ingin tahu tidak termasuk materi secara fisik. Mereka tidak memiliki massa atau volume seperti air, batu, atau udara.

🦋 Butterfly Devil’s Whisper: “So… emotions don’t count as matter, huh? Too bad. I had massive feelings.”

Sifat-Sifat Materi

Sifat materi bisa dibagi menjadi dua kelompok besar: sifat fisika dan sifat kimia.

• Sifat Fisika (Physical Properties): Karakteristik materi yang bisa diamati atau diukur tanpa mengubah identitas kimia zat tersebut. Artinya, zat tersebut tetap sama secara kimia setelah kita mengukur sifat fisikanya.
  • Contoh: warna, bau, massa, volume, kerapatan (density), titik didih, titik leleh, kekerasan, konduktivitas listrik.
• Sifat Kimia (Chemical Properties): Karakteristik materi yang menggambarkan bagaimana zat tersebut bereaksi atau berinteraksi dengan zat lain untuk membentuk zat baru (mengalami perubahan kimia). Sifat ini hanya bisa diamati saat terjadi perubahan kimia.
  • Contoh: mudah terbakar (flammability), reaktivitas (kemampuan bereaksi dengan air, asam, oksigen, dll.), keasaman/kebasaan.

Pembagian Sifat Fisika:

Sifat fisika bisa dibagi lagi menjadi sifat intensif dan sifat ekstensif.

• Sifat intensif (Intensive Properties): Tidak bergantung pada jumlah materi. Karena itu, sifat intensif sering berguna untuk mengidentifikasi suatu zat.

Contohnya: kerapatan, titik didih, titik leleh, warna, bau, suhu, tekanan, dan viskositas. Sedikit air atau banyak air tetap memiliki kerapatan yang sama dalam kondisi yang sama.

• Sifat ekstensif (Extensive Properties): Bergantung pada jumlah materi.

Contohnya adalah massa, volume, panjang, dan energi. Jika jumlah air bertambah, massanya bertambah dan volumenya juga bertambah.

$$\text{Density} = \frac{\text{massa}}{\text{volume}}$$

Kerapatan termasuk sifat intensif karena nilainya berupa rasio yang tetap, meskipun jumlah materinya berubah.

Tipe materi & campuran

Materi di alam semesta dikelompokkan ke dalam zat murni (pure substance) atau dalam bentuk campuran (mixtures).

🧪 Types of Matter (pure substances)

🔬 Types of Mixtures (Campuran)

Kunci Pemahaman Dasar

• Pure subtance memiliki komposisi yang konsisten dan sifat yang khas. Unsur dan senyawa termasuk ke dalam pure subtance.
• Mixtures bisa dipisahkan kembali menjadi komponen-komponen penyusunnya menggunakan teknik fisik seperti filtrasi, evaporasi, atau dekantasi.
• Homogen $\approx$ tampak menyatu sebagai satu fase tunggal.
• Heterogen $\approx$ memiliki banyak fase yang terlihat jelas oleh mata.

📚 References & Context

• Catatan ini berasal dari catatan fisik kuliah semester 1.

Dalam kimia, atom dipahami sebagai partikel terkecil penyusun materi yang masih mempertahankan identitas suatu unsur. Atom tidak bisa dibagi lagi melalui proses kimia biasa, meskipun secara fisika atom masih tersusun dari partikel subatomik.

Peta Umum Atomic Theory

Atomic theory bisa dipahami melalui tiga jalur besar: sejarah perkembangan model atom, struktur penyusun atom, dan aplikasi modernnya dalam sain dan teknologi.

Konsep Dasar Atom

Atom adalah partikel terkecil penyusun materi yang masih memiliki sifat kimia suatu unsur.

Dalam konteks kimia, atom tidak bisa dibagi lagi menjadi bagian yang lebih sederhana melalui reaksi kimia. Tapi, dalam konteks fisika modern, atom diketahui tersusun dari partikel subatomik seperti proton, neutron, dan elektron.

Catatan kecil🐰: “tidak bisa dibagi lagi” di sini berlaku dalam konteks kimia, bukan berarti atom benar-benar tidak memiliki struktur internal.

Sejarah Perkembangan Teori Atom

Perkembangan teori atom menunjukkan bahwa model ilmiah tidak berhenti pada satu bentuk final, model berubah seiring munculnya data eksperimen dan cara berpikir baru.

Eksperimen Rutherford menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa melewati foil tanpa banyak hambatan, tetapi sebagian kecil dibelokkan. Hasil ini memberi petunjuk bahwa atom bukan bola positif yang tersebar merata seperti dalam model Thomson, melainkan memiliki inti kecil, padat, dan bermuatan positif.

Alur Perkembangan Model Atom

Partikel Penyusun Atom

Atom tersusun dari tiga partikel subatomik utama: proton, neutron, dan elektron.

Proton dan neutron berada di inti atom, sedangkan elektron berada di wilayah sekitar inti yang dalam model modern disebut orbital atau awan elektron.

Konsep Penting Lanjutan

Beberapa konsep dasar yang sering muncul dalam pembahasan atom adalah nomor atom, nomor massa, isotop, dan ion.

Aplikasi Modern

Atomic theory tidak hanya penting untuk memahami struktur materi, tetapi juga menjadi dasar banyak teknologi modern.

Spektrum atom, misalnya, menjadi salah satu bukti penting adanya tingkat energi kuantum. Ketika elektron berpindah antar tingkat energi, atom bisa menyerap atau memancarkan energi dalam bentuk cahaya dengan pola tertentu.

Model atom modern juga digunakan dalam banyak bidang, seperti kimia, fisika nuklir, spectroscopy, semikonduktor, MRI, dan reaktor nuklir.

Dari Atom ke Teknologi

📚 References & Context

• Catatan ini berasal dari catatan fisik kuliah semester 1.
• Catatan ini dirapikan ulang untuk digital garden sebagai pengantar tentang atomic theory.

Namun, identifikasi ini tidak cukup hanya dengan melihat warna, bentuk, atau wujud zat. Kita perlu memperhatikan sifat fisika, perubahan kimia, titik leleh, titik didih, dan komposisi penyusunnya.

Zat kadang tampak sederhana di permukaan, tetapi seperti karakter dalam novel, dia bisa menyimpan struktur yang lebih rumit dari penampilannya.

Langkah Awal: Mengamati Sifat Dasar

Langkah pertama dalam identifikasi zat adalah mengamati sifat-sifat dasarnya.

Beberapa sifat awal yang bisa diperhatikan antara lain:

• wujud zat: padat, cair, atau gas
• warna
• kilap
• bau
• kelarutan dalam air atau pelarut tertentu

Sifat-sifat ini bisa memberi petunjuk awal, tetapi belum cukup untuk menentukan apakah suatu zat merupakan unsur, senyawa, atau campuran.

Misalnya, dua zat bisa sama-sama berwarna putih, tetapi komposisinya sangat berbeda. Karena itu, pengamatan awal perlu dilanjutkan dengan uji yang lebih spesifik.

Uji Pemanasan

Pemanasan membantu membedakan apakah suatu zat mengalami perubahan fisika atau perubahan kimia.

Jika suatu zat dipanaskan lalu hanya berubah wujud, misalnya meleleh atau menguap, maka perubahan tersebut termasuk perubahan fisika. Dalam kasus ini, zat tersebut mungkin merupakan zat murni, baik unsur maupun senyawa stabil.

Namun, jika pemanasan menghasilkan gas, endapan, perubahan warna permanen, atau zat baru, maka terjadi perubahan kimia.

Jika zat tersebut terurai menjadi dua atau lebih zat berbeda, zat itu kemungkinan merupakan senyawa. Sebaliknya, jika zat tidak bisa diuraikan lagi secara kimia menjadi zat yang lebih sederhana, zat tersebut kemungkinan merupakan unsur.

Titik Leleh dan Titik Didih

Titik leleh dan titik didih juga bisa menjadi petunjuk penting dalam identifikasi zat.

Zat murni biasanya memiliki titik leleh atau titik didih yang tetap pada tekanan tertentu. Misalnya, aluminium memiliki titik leleh sekitar 660°C.

Campuran biasanya memiliki rentang titik leleh atau titik didih, karena komponennya tidak melebur atau mendidih pada satu suhu yang benar-benar tetap.

Dengan kata lain, titik tetap memberi petunjuk ke arah zat murni, sedangkan rentang suhu memberi petunjuk ke arah campuran.

Reaksi dengan Pelarut atau Zat Lain

Reaksi terhadap pelarut atau zat lain juga bisa membantu identifikasi.

Jika suatu zat tidak bereaksi sama sekali, zat itu bisa saja berupa unsur inert, seperti emas, atau senyawa yang stabil.

Jika zat bereaksi dan membentuk zat baru, maka zat tersebut bisa berupa senyawa atau unsur yang reaktif.

Bagian ini perlu hati-hati: reaktivitas saja tidak langsung menentukan apakah suatu zat adalah unsur atau senyawa. dia hanya memberi petunjuk bahwa zat tersebut memiliki sifat kimia tertentu.

Tes Tambahan

Beberapa uji lanjutan bisa digunakan untuk identifikasi yang lebih akurat.

Elektrolisis digunakan untuk menguraikan senyawa tertentu menjadi unsur-unsurnya. Contohnya, air bisa diuraikan menjadi hidrogen dan oksigen.

Spectroscopy atau uji nyala membantu mengidentifikasi unsur tertentu, terutama unsur logam.

Analisis komposisi juga penting. Jika suatu zat hanya tersusun dari satu jenis atom, maka zat tersebut adalah unsur. Jika tersusun dari lebih dari satu jenis atom yang terikat secara kimia, maka zat tersebut adalah senyawa.

Ringkasan Identifikasi

Shortcut Ingatan

• Unsur: tidak bisa diuraikan secara kimia menjadi zat yang lebih sederhana.

• Senyawa: diuraikan secara kimia menjadi unsur-unsurnya.

• Campuran: dipisahkan secara fisika tanpa mengubah identitas zat penyusunnya.

Ketiganya tampak mirip ketika hanya dilihat dengan mata, tetapi berbeda ketika ditanya lebih dalam: “kamu tersusun dari apa, dan bisa dipisahkan dengan cara apa?”

Kimia dasar memang kadang seperti interogasi halus terhadap materi. Bedanya, zat tidak berbohong, hanya diam sampai diberi uji yang tepat.

📚 References & Context

• Catatan ini berasal dari catatan Obsidian lama tentang identifikasi zat.
• Catatan ini dirapikan ulang untuk digital garden sebagai pengantar cara membedakan unsur, senyawa, dan campuran.

Saat menyeduh kopi, menjemur pakaian, mencuci beras, atau melihat kapur barus menyusut di lemari, kita sedang melihat prinsip-prinsip kimia bekerja dalam kehidupan sehari-hari.

Kimia dasar tidak selalu muncul sebagai tabung reaksi dan jas lab. Kadang dia muncul sebagai saringan kopi, baskom beras, atau mesin cuci yang berputar.

Teknik Pemisahan Campuran

Kata Kunci

• Filtrasi bisa diingat dengan “lubang saringan”: yang besar tertahan, yang kecil atau cair lolos.

• Evaporasi bisa diingat dengan “cairan hilang, padatan tinggal”.

• Sublimasi terasa seperti benda yang “hilang tiba-tiba”, tetapi sebenarnya berubah dari padat langsung menjadi gas.

• Separating funnel bekerja saat cairan “tidak mau campur”, seperti minyak dan air.

• Sentrifugasi bisa dipahami dengan “diputar cepat, lalu terpisah berdasarkan perbedaan massa jenis atau kepadatan”.

• Dekantasi berarti “tuang perlahan tanpa mengganggu endapan”.

• Pemisahan magnetik berarti “yang bermagnet tertarik, yang tidak bermagnet tertinggal”.

Kimia di Dapur dan Rumah

Banyak teknik pemisahan campuran tidak terasa seperti eksperimen karena sudah menyatu dengan kebiasaan harian.

Pagi-pagi seseorang bisa menyeduh kopi menggunakan filtrasi, menjemur pakaian dengan bantuan evaporasi, membuka lemari dan melihat kapur barus yang mengalami sublimasi, lalu membuat salad dressing yang memperlihatkan pemisahan cairan tak larut.

Setelah itu, mesin cuci berputar sebagai analogi sentrifugasi, beras dicuci dengan prinsip dekantasi, dan magnet kecil bisa digunakan untuk memisahkan benda berbahan besi dari campuran pasir.

Dalam bentuk paling sederhana, rumah ternyata bisa dibaca sebagai laboratorium kecil. Bedanya, laboratorium ini punya aroma kopi, cucian basah, dan sedikit drama dari kapur barus yang perlahan menghilang.

Catatan Keselamatan

Contoh-contoh di atas digunakan sebagai analogi dan pengamatan sehari-hari.

Untuk percobaan kimia yang melibatkan alat, cairan, pemanasan, atau bahan tidak dikenal, gunakan prosedur laboratorium yang benar dan jangan memakai alat rumah tangga untuk eksperimen yang tidak dirancang untuk itu.

📚 References & Context

• Catatan ini berasal dari catatan Obsidian lama tentang teknik pemisahan campuran.
• Catatan ini dirapikan ulang untuk digital garden sebagai pengantar kimia dasar dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam larutan, zat terlarut tersebar merata di dalam pelarut sehingga campuran terlihat sebagai satu fase. Karena itu, larutan berbeda dari campuran heterogen yang komponennya masih bisa dibedakan secara langsung.

A solution is a homogeneous mixture of a solute and a solvent.

Components of a Solution

Larutan memiliki dua komponen utama: solute dan solvent.

Solute adalah zat terlarut. Biasanya jumlahnya lebih sedikit dibandingkan pelarut. Ketika larut, bentuk fisiknya bisa “menghilang” dari pengamatan, tetapi komposisi kimianya tetap sama selama tidak terjadi reaksi kimia.

Solute → present in smaller quantity; physical form disappears when dissolved, chemical composition remains unless reaction occurs.

Solvent adalah pelarut. Biasanya jumlahnya lebih banyak dan menentukan fase larutan.

Solvent → present in larger quantity, determines the phase of the solution.

Misalnya, ketika garam dilarutkan dalam air, garam berperan sebagai solute, sedangkan air berperan sebagai solvent.

Types of Solutions by Phase

Larutan dapat diklasifikasikan berdasarkan fase solute dan solvent. Dalam konteks biologi, banyak contoh larutan ditemukan dalam darah, plasma, respirasi, dan metabolisme.

Electrical Conductivity

Berdasarkan kemampuan menghantarkan listrik, larutan dapat dibagi menjadi electrolyte dan non-electrolyte.

Electrolyte: larutan yang menghantarkan listrik karena menghasilkan ion bebas di dalam larutan.

Non-electrolyte: larutan yang tidak menghantarkan listrik karena tidak menghasilkan ion bebas. Contohnya adalah larutan gula dan urea.

Perbedaannya terletak pada keberadaan ion. Ion-ion bebas dapat membawa muatan listrik, sedangkan molekul netral tidak dapat menghantarkan listrik dengan cara yang sama.

Colligative Properties

Colligative properties adalah sifat larutan yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenis zat terlarutnya.

Beberapa sifat koligatif larutan:

1. Vapor pressure lowering
   Penurunan tekanan uap larutan dibandingkan pelarut murninya.

2. Boiling point elevation
   Kenaikan titik didih larutan.

3. Freezing point depression
   Penurunan titik beku larutan.

4. Osmotic pressure
   Tekanan yang berkaitan dengan perpindahan pelarut melalui membran semipermeabel.

Dalam biologi, osmotic pressure sangat penting karena berkaitan dengan pergerakan air melalui membran sel. Sel tidak hanya hidup di dalam larutan, tetapi juga harus terus “bernegosiasi” dengan larutan di sekitarnya. Sel itu kecil, tapi urusan cairannya lumayan diplomatis.

Concentration

Concentration adalah ukuran banyaknya zat terlarut dalam suatu pelarut atau larutan.

Concentration measures how much solute is present in a solvent.

Konsentrasi penting karena larutan dengan zat yang sama dapat memiliki efek berbeda jika jumlah solute-nya berbeda. Dalam biologi, perbedaan konsentrasi bisa memengaruhi difusi, osmosis, tekanan osmotik, dan aktivitas sel.

Types of Concentration

Beberapa cara umum untuk menyatakan konsentrasi adalah % b/b, % b/v, % v/v, ppm, dan molarity.

Formula Notes

Beberapa bentuk konsentrasi bisa notasikan seperti ini:

$$ \text{mass by mass percentage} = \frac{\text{massa solute}}{\text{massa larutan}} \times 100% $$

$$ \text{mass by volume percentage} = \frac{\text{massa solute}}{\text{volume larutan}} \times 100% $$

$$ \text{volume by volume percentage} = \frac{\text{volume solute}}{\text{volume larutan}} \times 100% $$

$$ M = \frac{\text{mol solute}}{\text{volume larutan dalam liter}} $$

Quick Calculation Example

Jika 5 g NaCl dilarutkan hingga membentuk 100 mL larutan, maka konsentrasi % b/v dihitung seperti ini:

$$ \% , b/v = \frac{5}{100} \times 100\% $$

$$ \% , b/v = 5\% $$

Jadi, larutan tersebut memiliki konsentrasi 5% b/v.

If 5 g NaCl is dissolved to make 100 mL of solution, then % b/v = 5%.

📚 References & Context

• Catatan ini berasal dari catatan Obsidian lama tentang solutions and their properties.
• Catatan ini dirapikan ulang untuk digital garden sebagai pengantar kimia dasar tentang larutan, sifat larutan, dan konsentrasi.