UDARA
Atmosfer,
gas tebal yang menyelimuti bumi, menyediakan gas-gas yang diperlukan untuk
kehidupan tumbuhan dan hewan. Atmosfer juga bertindak sebagai perisai yang
melindungi dari panas matahari yang menyengat.
Dalam percobaan ini, kita akan
menentukan beberapa sifat kimia dan fisika udara. Kita juga akan melihat
sejarah penemuan komposisi zat dalam udara.
A. Tujuan : Untuk menirukan percobaan yang pernah
dilakukan oleh John Mayow (1641 – 1679) yang menunjukkan bahwa pembakaran membutuhkan
suatu zat dari udara
B. Bahan : tanah liat, lilin (½ dari tinggi
stroples yang digunakan), mangkuk, air, pewarnaan makanan berwarna merah, korek
api, stoples berukuran 500 ml
C.
Langkah-langkah Kerja
1. Gunakan tanah liat untuk menempelkan lilin di dasar mangkuk agar
berdiri tegak.
2. Isi mangkuk dengan air sebanyak tiga perempatnya.
3. Teteskan pewarna makanan sampai air berwarna merah tua.
4. Nyalakan lilin.
5. Baliklah stoples, kemudian dengan cepat
tutupkan ke lilin yang menyala (lihat gambar 3.1).
6. Ketika
lilin padam, amati ketinggian air di dalam stoples.
D. Hasil : Gelembung udara keluar ketika stoples
dimasukkan ke dalam air. Ketika lilin padam, air di dalam stoples meninggi.
E. Penjelasan :
John Mayow menyimpulkan dengan tepat bahwa udara
mengandung suatu zat yang dibutuhkan untuk pembakaran. Istilah yang
digunakannya adalah “nyawa nitro-udara”. Penelitiannya, yang kita tirukan,
digunakan untuk membuktikan bahwa pembakaran menghilangkan “nyawa nitro-udara”
dari udara, dan meninggalkan ruang kosong yang kemudian terisi dengan air.
Mayow percaya bahwa jumlah air dalam stoples yang meninggi sama dengan jumlah
“nyawa nitro-udara” yang hilang.
Beberapa orang masih menggunakan
percobaan Mayow untuk menunjukkan bahwa air mengambil tempat oksigen yang
hilang akibat pembakaran lilin. Jika Mayow telah mengetahui bahwa gas yang
dipanaskan memuai, apakah kesimpulannya akan sama?
Oksigen hilang dari udara, tetapi lilin menyala
menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Apakah gas ini tidak mengisi
sebagian, jika tidak semua, ruang yang ditinggal oleh hilangnya unsur oksigen?
Pertanyaan ini akan diungkap pada bagian berikutnya. Informasi yang dikumpulkan
dari percobaan dan penelitian pustaka lebih lanjut akan memberikan penjelasan
tentang percobaan ini.
F. Tugas Percobaan Dengan Pendekatan
Baru
1. Apakah udara yang terpanaskan dalam stoples akan lepas
meninggalkan sebagian ruang hampa yang digantikan oleh air ? Ulangi percobaan
ini dengan menggunakan dua lilin bersebelahan. Dengan cepat, tutup kedua lilin
dengan stoples dan amati permukaan airnya untuk setiap gelembung yang
menunjukkan hilangnya udara dari stoples.
2. a. Apakah
matinya nyala lilin menunjukkan hilangnya oksigen dalam stoples ? Mungkinkah
korban dioksida yang lebih berat daripada oksigen, dan dihasilkan sebagai hasil
pembakaran lilin membentuk lapisan pada permukaan air ? Apakah matinya lilin
bukan disebabkan oleh meningkatnya lapisan karbon dioksida ? Gunakan lilin
dengan tinggi yang berbeda untuk menentukan apakah karbon dioksida mempengaruhi
pembakaran lilin. Ulangi percobaan dengan mengukur waktu nyala lilin dalam
stoples. Ulangi percobaan dua kali lagi, pertama dengan menggunakan lilin yang
lebih tinggi, kemudian menggunakan bagian lilin yang kecil dan diletakkan di
atas kertas karton seluas 5 cm2 yang mengembang di atas permukaan
air dalam mangkuk. Bandingkan waktu yang dibutuhkan untuk membakar
masing-masing lilin.
b. Apakah
ukuran stoples mempengaruhi hasil percobaan ? Ulangi percobaan dua kali lagi.
Pertama gunakan stoples yang lebih besar, kemudian gunakan stoples yang lebih
kecil.
c. Apakah
bentuk stoples mempengaruhi hasil percobaan ? Ulangi percobaan dua kali lagi.
Pertama gunakan lilin yang ramping sesuai dengan leher botol. Kemudian,
menggunakan lilin yang sama dengan lilin yang digunakan untuk stoples yang
bermuatan lebar.
G. Merancang Percobaan Mandiri
1. Satu cara menghilangkan oksigen dari udara tanpa
panas yang berlebihan atau produksi gas-gas lain adalah dengan oksidasi (penggabungan dengan oksigen)
sebuah logam. Reaksi ini dapat ditunjukkan oleh adanya karat (proses oksidasi lambat) pada besi. Reaksinya dapat ditulis
sebagai berikut :
4 Fe + 3 O2 2
Fe2O3
besi ditambah oksigen menghasilkan besi oksida (III)
Kalibrasilah
sebuah botol soda berukuran 473 ml dengan meletakkan kertas isolasi dari atas
ke bawah di dinding luar botol. Tambahkan 63 ml air setiap kali memasukkan ke
dalam botol. Tkitai ketinggian air setiap kali menambahkan air sampai ada 7 tkita
pada kertas isolasi. Rendam sabut besi (untuk pencuci piring) seukuran kepalan
tangan ke dalam cuka.
Perhatian:
Gunakan sarung tangan karet untuk melindungi tangan ketika memegang sabut
besi.
Dengan menggunakan pensil, tekan sabut besi ke dasar botol.
Letakkan sedotan plastik ke mulut botol dan tutup mulut botol dengan tanah liat
sehingga sedotan plastik berada di tengah-tengah mulut botol. Baliklah botol ke
dalam stoples yang berisi air yang telah diberi warna merah. Ujung sedotan
plastik harus memanjang di bawah permukaan air. Amati isi botol setelah satu
jam.
2. Udara
mengandung 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% karbon dioksida, uap air, dan
sedikit gas-gas inert (gas-gas yang
tidak dapat masuk ke dalam suatu reaksi kimia atau bereaksi sangat lambat).
Campuran gas-gas ini terdapat di permukaan bumi sampai ketinggian bermil-mil
(km). Berat gas-gas ini menekan permukaan bumi. Tekanan berat tersebut disebut tekanan atmosfer.
Kemampuan
kita minum melalui pipa sedotan menunjukkan bahwa udara adalah benda yang
mengisi ruang dan mempunyai berat. Menyedot pipa sedotan berarti menghilangkan
udara dari bagian dalam pipa sedotan. Tekanan atmosfer yang menekan permukaan
zat cair cukup besar untuk mendorong zat cair masuk ke pipa sedotan yang
kosong. Kita dapat menggunakan sebuah gambar bagaimana pipa sedotan bekerja
sebagai bagian dari pameran hasil penelitian untuk menunjukkan satu sifat
fisika dari udara. Informasi lebih lanjut tentang tekanan atmosfer dapat
ditemukan pada percobaan Super Straw dan
Up and Over, oleh Janice Van Cleave
dalam Spectacular Science Projects :
Gravity (New York : Wiley, 1992).
H. Tugas Mandiri
1. Filsuf Yunani, Aristoteles (384-322 SM)
menggambarkan dunia sebagai benda yang mengandung 4 unsur, salah satu di
antaranya adalah udara. Kepercayaan bahwa udara adalah suatu unsur, diyakini
secara luas sampai abad ke-17. Pada sekitar tahun 1620 ahli kimia Belgia, Jan
Baptista van Helmont mulai meragukan bahwa udara bukan suatu senyaw yang
seragam. Dialah yang menciptakan kata “gas”. Sekitar tahun 1670, John Mayow
melakukan percobaan dan menyimpulkan bahwa “nyawa nitro-udara” yang ada dalam
udara dibutuhkan untuk pembakaran dan pernapasan. Temukan lebih jauh tentang
ilmuwan-ilmuwan ini dan ide-ide percobaan yang membawa pada penemuan bahwa
udara adalah suatu campuran oksigen, nitrogen, uap air, dan karbon dioksida
dengan sedikit gas-gas inert
(lembam). Terangkan teori terra pinguis (tanah
berminyak yang mudah terbakar) oleh Johann Becher dan teori phlogiston (suatu senyawa tanpa warna, bau, rasa, atau berat
yang dikeluarkan selama pembakaran) oleh Georg Stahl. Penemuan menarik apa yang
dibuat oleh Menteri Inggris dan ahli kimia amatir Joseph Priestly ? Apakah
sumbangan Antonie Lavoisier dan William Ramsay pada kebenaran tentang komposisi
udara ?
2. Lapisan atmosfer yang mengelilingi bumi
mencapai ketinggian ratusan mil (km). Lapisan yang terdekat dengan permukaan
bumi disebut troposfer dan
satu-satunya lapisan yang kita ketahui mengandung uap air dan cukup oksigen
untuk kelangsungan kehidupan. Baca buku ilmu bumi untuk mendapatkan informasi
lebih jauh tentang atmosfer. Sebutkan kelima lapisan atmosfer ! Berapa
ketebalan masing-masing dan apa saja yang terjadi pada masing-masing lapisan tersebut
? Bagaimana atmosfer mengatur suhu bumi ? Bagaimana atmosfer menghalangi sinar
matahari ?
Tidak ada komentar:
Posting Komentar