Jumat, 14 September 2012

BAB 6



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