Kimia dan Fisika (Matematika dan Ilmu Alamiah Dasar)

a. Pendahuluan

IPA adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang alam sekitar beserta isinya. Hal ini berarti IPA mempelajari semua benda yang ada di alam, peristiwa, dan gejala-gejala yang muncul di alam. Ilmu dapat diartikan sebagai suatu pengetahuan yang bersifat objektif. Jadi dari sisi istilah IPA adalah suatu pengetahuan yang bersifat objektif tentang alam sekitar beserta isinya.

Istilah Ilmu Pengetahuan Alam atau IPA dikenal juga dengan istilah sains. Kata sains ini berasal dari bahasa latin yaitu scienta yang berarti “saya tahu”. Dalam bahasa inggris, kata sains berasal dari kata science yang berarti “pengetahuan”. Science kemudian berkembang menjadi social science yang dalam bahasa indonesia dikenal dengan ilmu pengetahuan sosial (IPS) dan natural science yang dalam bahasa indonesia dikenal dengan ilmu pengetahuan alam (IPA). Dalam kamus fowler (1951), natural science didefinisikan sebagai: systematic and formulated knowledge dealing with material phenomena and based mainly on observation and induction (yang diartikan bahwa ilmu pengetahuan alam didefinisikan sebagai: pengetahuan yang sistematis dan disusun dengan menghubungkan gejala-gejala alam yang bersifat kebendaan dan didasarkan pada hasil pengamatan dan induksi). Sumber lain menyatakan bahwa natural science didefinisikan sebagai piece of theoretical knowladge atau sejenis pengetahuan teoritis

IPA merupakan cabang pengetahuan yang berawal dari fenomena alam. IPA didefinisikan sebagai sekumpulan pengetahuan tentang objek dan fenomena alam yang diperoleh dari hasil pemikiran dan penyelidikan ilmuwan yang dilakukan dengan keterampilan bereksperimen dengan menggunakan metode ilmiah. Definisi ini memberi pengertian bahwa IPA merupakan cabang pengetahuan yang dibangun berdasarkan pengamatan dan klasifikasi data, dan biasanya disusun dan diverifikasi dalam hukum-hukum yang bersifat kuantitatif, yang melibatkan aplikasi penalaran matematis dan analisis data terhadap gejala-gejala alam. Dengan demikian, pada hakikatnya IPA merupakan ilmu pengetahuan tentang gejala alam yang dituangkan berupa fakta, konsep, prinsip dan hukum yang teruji kebenaranya dan melalui suatu rangkaian kegiatan dalam metode ilmiah .

Oleh karena itu IPA harus dipandang sebagai cara berpikir untuk memahami alam, sebagai cara untuk melakukan penyelidikan dan sebagai kumpulan pengetahuan. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakanoleh Collete dan Chiapetta (1994) “IPA harus dipandang sebagai suatu cara berfikir dalam pencarian tentang pengertian rahasia alam dan sebagai batang tubuh pengetahuan yang dihasilkan dari inquiry”. Dapat disimpulkan pada hakikatnya IPA merupakan kumpulan pengetahuan atau IPA sebagai produk ilmiah, cara atau jalan berfikir atau IPA sebagai produk ilmiah dan cara untuk penyelidikan atau ipa sebagai proses ilmiah.

Pengertian Kimia

Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang peristiwa atau fenomena yang terjadi dialam, lebih spesifiknya lagi mempelajari tentang materi dan perubahan yang menyertainya.

Ilmu kimia seringkali dikatakan sebagai central sain karena pada disiplin ilmu apapun selalu berkaitan dengan kimia. Seorang ahli yang melakukan eksperimen tentang kimia dikatakan sebagai ilmuwan, dimana ilmuwan tersebut melakukan peneletian tentang perubahan materi dan perubahan yang menyertainya.

Pengertian Fisika

Fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan waktu. Fisika mencakup konstituen elementer alam semesta dan interaksi-interaksi fundamental di dalamnya, sebagaimana analisa sistem-sistem yang paling dapat dimengerti dalam artian prinsip-prinsip fundamental ini. Fisika adalah studi mengenai dunia anorganik, fisik, sebagai lawan dari dunia organik seperti biologi, fisiologi dan lain-lain.

1.1 PENGERTIAN MATERI, SIFAT, PERUBAHAN, DAN KLASIFIKASI MATERI

A. Materi

Materi adalah setiap objek atau bahan yang hanya membutuhkan ruang, dan jumlahnya pun hanya dapat diukur oleh suatu sifat yang disebut dengan massa. Materi ini tersusun atas atom dan molekul. Materi dapat berupa unsur dan senyawa

Pengelompokan Materi

1. Berdasarkan wujudnya materi/zat dapat dikelompokkan sebagai berikut.

-  Padat

- Cair

-  Gas

- Plasma, yakni materi yang berwujud gas, tetapi dia memiliki kerapatan partikel yang sangat tinggi.Dan Ini dapat menyebabkan plasma tidak dapat disamakan dengan gas. Plasma itu terbentuk dari dalam lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi sehingga meskipun kerapatan partikelnya sangat tinggi, tapi masih memungkinkan untuk bergerak bebas seperti molekul udara. Plasma (juga disebut gas terionisasi karena terbentuk dari benda bersifat gas yang terionisasi oleh panas) adalah keadaan benda dengan fase-gas berenergi, yang sering disebut sebagai “keadaan benda keempat” dengan beberapa atau semua elektron di orbit terluarnya telah terpisah dari atom atau molekul.

2. Berdasarkan sifat daya hantar listrik, materi dapat dibedakan menjadi:

- Konduktor. yakni benda yang dapat menghantarkan listrik atau panas dengan baik. Contohnya, besi dan baja.

- Isolator, yakni benda yang tidak dapat menghantarkan listrik atau panas . Contohnya, plastik dan kayu.

3. Berdasarkan sifat kemagnetannya, materi dapat dibedakan menjadi:
a. Benda magnetik: yakni benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet.
b. Benda nonmagnetik, yakni benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet.

      B. Sifat Materi

1. Sifat materi dapat dikelompokkan menjadi empat sifat seperti berikut:

a. Sifat intensif, yaitu sifat materi/zat yang tidak tergantung pada ukuran serta jumlah (kuantitas)saja, antara lain seperti massa jenis, titik leleh, bau, rasa, dan titik didih.

b. Sifat ekstensif, yaitu sifat materi/zat yang tergantung pada ukuran dan jumlah (kuantitas) saja, antara lain seperti panjang, massa, volume, dan kalor.

c. Sifat fisika, yaitu sifat-sifat materi yang menggambarkan keadaan suatu zat yang dapat diamati, diukur, serta dapat dirasakan dengan panca indra. Contohnya kayak, kelarutan, kelenturan, kekerasan, dan daya hantar listrik.

d. Sifat kimia, adalah sifat materi dari reaksi suatu zat dengan zat lain untuk membentuk zat baru. Contohnya kayak mudah berkarat, pH, mudah terbakar, bereaksi dengan air, mudah sekali menghantarkan panas, dan mudah sekali hancur.

      C. Perubahan Materi

Perubahan materi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu:
1.) Perubahan fisika
Perubahan fisika adalah perubahan pada zat yang tidak menghasilkan zat baru. Perubahan ini terjadi karena hanya berupa perubahan wujud. Pada perubahan fisika, perubahan hanya dapat terjadi pada bentuk, ukuran, dan warna materi. Contoh:
a.    Air menguap
b.    Es mencair
c.    Lampu pijar menyala
d.    Proses penyaringan
e.    Perubahan kawat aluminium menjadi lempengan aluminium
f.    Gula dilarutkan dalam air

D. Perubahan kimia
Perubahan kimia adalah perubahan pada suatu materi yang dapat menghasilkan materi jenis baru. Materi jenis baru yang terbentuk memiliki sifat berbeda dengan sifat materi semula. Contoh:
a.    Nasi membusuk
b.    Susu basi
c.    Makanan menjadi basi
d.    Telurasin,
e.    Besi berkarat
f.    Pembakaran kertas

E.  Faktor-Faktor yang Memengaruhi Perubahan Materi
1.    Perubahan suhu
2.    Perubahan tekanan
3.    Pembakaran
4.    Pencampuran
5.    Materi diberikan gaya listrik

1.2 PENGENALAN UNSUR DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

A. Unsur dan Sistem Periodik

Unsur adalah zat murni yang dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan reaksi kimia biasa. Penulisan lambang unsur mengikuti aturan sebagai berikut:

1. Lambang unsur diambil dari singkatan nama unsur. Beberapa lambang unsur berasal dari bahasa Latin atau Yunani nama unsur tersebut. Misalnya Fe dari kata ferrum (bahasa latin) sebagai lambang unsur besi.
2. Lambang unsur ditulis dengan satu huruf kapital.
3. Untuk Unsur yang dilambangkan dengan lebih dengan satu huruf, huruf pertama lambang ditulis dengan huruf kapital dan huruf kedua/ketiga ditulis dengan huruf kecil.
4. Unsur-unsur yang memiliki nama dengan huruf pertama sama maka huruf pertama lambang unsur diambil dari huruf pertama nama unsur dan huruf kedua diambil dari huruf lain yang terdapat pada nama unsur tersebut. Misalnya, Ra untuk radium dan Rn untuk radon.

Pada suhu kamar (25 C) unsur dapat berwujud Padat, Cair,dan Gas, secara umum unsur terbagi menjadi dua kelompok yaitu:

• Unsur Logam: umumnya unsur logam diberi nama akhiran ium. Umumnya logam ini memiliki titik didih tinggi, mengilap, dapat dibengkokan  , dan dapt menghantarkan panas atau arus listrik.
• Unsur Non Logam: umumnya memiliki titik didih rendah, tidak mengkilap,kadang-kadang rapuh tak dapat dibengkokkan dan sukar menghantarkan panas atau arus listrik.

MACAM-MACAM SISTEM PERIODIK

1.	TRIADE DOBEREINER DAN HUKUM OKTAF NEWLANDS TRIADE DOBEREINER Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom. Contoh kelompok-kelompok triade: - Cl, Br dan I - Ca, Sr dan Ba - S, Se dan Te HUKUM OKTAF NEWLANDS Apabila unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom, maka unsur kesembilan mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesepuluh mirip dengan unsur kedua dan seterusnya. Karena setelah unsur kedelapan sifat-sifatnya selalu terulang, maka dinamakan hukum Oktaf. Contoh: Li (nomor atom 3) akan mirip sifatnya dengan Na (nomor atom 11) 3 ®  11
2.	SISTEM PERIODIK MENDELEYEV - Disusun berdasarkan massa atomnya dengan tidak mengabaikan sifat-sifat unsurnya. - Lahirlah hukum periodik unsur yang menyatakan bahwa apabila unsur disusun menurut massa atomnya, maka unsur itu akan menunjukkan sifat-sifat yang berulang secara periodik. - Beberapa keunggulan sistem periodik Mendeleyev, antara lain: a. Ada tempat bagi unsur transisi. b. Terdapat tempat-tempat kosong yang diramalkan akan diisi dengan unsur yang belum ditemukan pada waktu itu. - Kekurangan sistem periodik ini: -a Adanya empat pasal anomali, yaitu penyimpangan terhadap hukum perioditas yang disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya. Keempat anomali itu adalah: Ar dengan K, Te dengan I, Co dengan Ni dan Th dengan Pa.
3.	SISTEM PERIODIK BENTUK PANJANG Sistem ini merupakan penyempurnaan dari gagasan Mendeleyev, disusun berdasarkan nomor atomnya. Sistem ini terdiri dari dua deret, deret horisontal disebut periodik dan deret vertikal disebut golongan.
4.	SISTEM PERIODIK DAN HUBUNGANNYA DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON A. HUBUNGAN ANTARA PERIODA DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON Dalam sistem periodik, perioda menunjukkan banyaknya kulit yang telah terisi elektron di dalam suatu atom. Sehingga sesuai dengan banyaknya kulit yaitu K, L, M, N, O, P, Q maka sistem periodik mempunyai 7 periode.

1.3 PENGERTIAN ENERGI, MACAM DAN CONTOHNYA

Energi

Definisi energi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti berikut :

1. Energi potensial, contohnya yaitu katapel, karet yang digunakan katapel memiliki energi potensial. Karet yang digunakan katapel akan mampu melemparkan batu jika ditarik atau direnggangkan lalu dilepaskan. Sama halnya dengan busur panah, yang mampu melemparkan anak panah. Hal tersebut dapat terjadi akibat energi potensial yang ada pada karet katapel atau busur panah tersebut. Selain membahas mengenai pengertian energi potensial, Anda tentu harus mengetahui contoh-contohnya dalam kehidupan nyata. Selain karet katapel dan juga busur panah, contoh lainnya yang memiliki energi potensial yaitu pegas. Pegas dapat ditekan lalu direnggangkan, hal tersebut juga dapat terjadi karena energi potensial yang dimilikinya.

2. Energi kinetik, contoh energi kinetik yaitu misalnya sebuah planet berputar mengelilingi matahari, sebuah ari yang mengalir di sungai atau air terjun jatuh ke bawah, dan sebuah kendaraan yang bergerak. Contoh dari energi gerak yang lainnya yaitu misalnya bola yang menggelinding di lantai, electron bergerak mengelilingi inti, seseorang yang berjalan atau berlari, dan masih banyak contoh lainnya. Intinya, segala sesuatu yang bergerak itu pasti memanfaatkan energi gerak. Dan pastinya dalam kehidupan sehari-hari yang kita lakukan pasti melakukan banyak gerakan, tak mungkin tanpa gerakan.

3. Energi kimia, contoh energi kimia yang bisa kita temui sehari hari adalah terdapat pada benda cold pack atau kompres dingin. Benda ini terdiri dari dua tas yang salah satunya terdapat air. Di dalam tas tersebut ada kandungan ammonium nitrat, kalsium nitrat atau urea yang digunakan untuk keperluan olahraga.Ketika sisi dari kantong rusak dan dipenuhi air, air akan beraksi dengan butiran ammonium nitrat dan membuat ikatan kimia baru selama reaksi menyerap energi dari lingkungan. Apabila kompres ini kita letakan di bagian tubuh kita yang panas, maka panas akan diserap oleh kompres ini dan tubuh yang kita kompres dengan menggunakan alat ini akan langsung dingin.

Contoh energi kimia yang lain adalah berada di dalam tabung gas dan kompor. Tentunya kita semua dirumah mempunyai kompor dan gas untuk memasak. Tabung gas propane yang ada di dalam tabung gas yang kita memiliki adalah sumber energi kimia yang nantinya akan dirubah menjadi energi panas.

4. Energi kalor, contoh energi panas lainnya yaitu matahari, sumber energi panas yang paling alami. Matahari merupakan sumber energi panas terbesar untuk bumi, berupa energi panas dan juga energi cahaya. Sebagai bukti bahwa matahari merupakan sumber energi panas yaitu dari proses pengeringan pakaian yang Anda cuci.Ketika mencuci biasanya Anda akan menjemurnya di bawah terik matahari agar lebih cepat kering. Panas alami yang dihasilkan matahari untuk bumi memang cukup bermanfaat bagi kehidupan sehari-hari. Energi panas yang dihasilkan matahari bahkan dimanfaatkan untuk banyak hal di bumi.

5. Energi listrik, lampu senter yang kita gunakan dapat menyala karena ada energi listrik yang mengalir pada lampu. Energi listrik terjadi karena adanya muatan listrik yang bergerak. Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan arus listrik. Energi listrik banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya sebagai penerangan. Energi listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin. Energi listrik yang biasa kita gunakan dalam rumah tangga berasal dari pembangkit listrik. Pembangkit listrik tersebut menggunakan berbagai sumber energi, seperti air terjun, reaktor nuklir, angin, atau matahari. Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik sangat besar. Untuk menghasilkan sumber energi listrik yang lebih kecil, kita dapat menggunakan aki, baterai, dan generator.

6. Energi bunyi, bunyi dihasilkan dari benda yang bergetar. Ketika kita mendengar bunyi guntur yang sangat keras, terkadang kaca jendela rumah kita akan ikut bergetar. Hal ini disebabkan bunyi sebagai salah satu bentuk energi merambatkan energinya melalui udara. Sebenarnya ketika terjadi guntur, energi yang dimiliki guntur tidak hanya mengenai kaca rumah tetapi mengenai seluruh bagian rumah. Akan tetapi, energi yang dimiliki Guntur tidak cukup besar untuk menggetarkan bagian rumah yang lainnya.

7. Energi nuklir, energi nuklir merupakan energi yang dihasilkan selama reaksi nuklir. Reaksi nuklir terjadi pada inti atom yang pecah atau bergabung menjadi inti atom yang lain dan partikel-partikel lain dengan melepaskan energi kalor. Reaksi nuklir terjadi di matahari, reaktor nuklir, dan bom nuklir. Energi yang ditimbulkan dalam reaksi nuklir sangat besar, oleh karena itu energi nuklir dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.

Daftar Pustaka:

http://abiansyahnote.blogspot.co.id/2013/05/macam-macam-energi-perubahan-energi-dan.html

http://benergi.com/contoh-energi-kimia-dalam-kehidupan-sehari-hari

http://benergi.com/pengertian-energi-kinetik-dan-contohnya

http://nurma-purnama.blogspot.co.id/2013/03/matematika-ilmu-alamiah-dasar-bab-iii.html