MATERI DAN ENERGI

A. MATERI
Pengertian Materi adalah setiap objek atau bahan yang membutuhkan ruang, yang jumlahnya diukur oleh suatu sifat yang dsebut massa. Materi tersusun atas atom dan molekul, yang dapat berupa unsur ataupun senyawa. Materi umumnya dapat dijumpai dalam empat fase berbeda, yaitu padat, cair, gas, dan plasma.
Namun demikian, terdapat pula fase materi yang lain, seperti kondensat Bose-Einstein.
Wujud Materi
Dikenal tiga macam wujud materi, yakni padat, cair dan gas. Zat padat memiliki bentuk dan volume tatap, selama tidak ada pengaruh dari luar. Contoh, bentuk volume sebatang emas tetap dimanapun emas itu berada.
Berbeda dengan zat cair, bentuk zat cair berubah-ubah mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya. Didalam gas air akan mengambil bentuk ruang gelas, di dalam botol air akan mengambil bentuk ruang botol. Seperti zat padat volume zat cair juga tetap.
Klasifikasi Materi
Suatu bahan dapat dikatakan serba sama (homogen) atau serba aneka (heterogen). Suatu benda yang seluruh bagiannya memiliki sifat-sifat yang sama disebut bahan homogen. Perhatikan larutan gula dalam air. Keseluruh bagian akan kita amati suatu cairan yang agak kekuning-kuningan dan bila pada setiap bagian kita ambil untuk dicicipi, terasa manis. Jadi, larutan gula ini bersifat homogen. Larutan memang suatu campuran yang serba sama, sedangkan tanah dan campuran minyak dengan air merupakan camputan heterogen.
Suatu bahan yang tersusun dari dua atau lebih zat-zat yang sifatnya berbeda disebut campuran. Komposisi campuran tidak tetap, melainkan bervariasi. Oleh sebab itu, akan kita kenal campuran homogen dan campuran heterogen. Zat-zat yang ditemukan di alam jarang sekali dalam keadaan murni. Pada umumnya ditemukan campuran heterogen. Lihat batu kapur, granit, batu pualam yang ditemukan, akan tampak jelas heterogenitas sifat-sifatnya.
Setiap materi yang homogen dan susunan kimianya tetap disebut zat atau subtansi. Setiap zat memiliki sifat fisika dan sifat kimia tertentu. Dikenal dua macam zat, yakni unsur dan senyawa. Zat yang dengan reaksi kimia biasa dapat diuraikan menjadi beberapa zat lain yang lebih sederhana disebut senyawa. Jadi air adalah senyawa. Zat yang dengan reaksi kimia tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat-zat lain disebut unsur. Jadi Oksigen (O) dan hidrogen (H) adalah unsur. Menurut sifat-sifat, dikenal unsur logam dan nonlogam, Besi, tembaga, dan seng, misalnya adalah unsur logam, sedangkan Arang, Belerang dan fosfor adalah unsur nonlogam
Dari apa bumi terbuat?
Semua materi-gas yang ada di atmosphere, air yang ada di lautan, batuan yang ada di pegumungan terdiri dari suatu bahan yang sangat kecil yaitu partikel submikroskopis. Untuk memahami mengenai bumi, kita harus memahami apa itu atom dan bagaimana atom dapat bergabung satu sama lain untuk membuat zat yang berbeda.
Struktur Atom

Atom terdari dari partikel kecil yang tetap yaitu proton, elektron, neutron.
1. Proton : partikel pembentuk atom yang mempunyai massa sama dengan satu sma (amu) dan bermuatan +1.
2. Neutron : partikel pembentuk atom yang bermassa satu sma (amu) dan
netral.
3. Elektron : partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan bermuatan -1.
Sebagian besar masa dan semua muatan positif dari atom kita dapatkan terletak di nukleus, sementara muatan negatif terkonsentrasi dalam kulit elektron. Walaupun orbital elektron bergerak rapuh, tetapi tidak dapat hilang dari nukleus.


UNSUR
Unsur kimia, atau hanya disebut unsur, adalah zat kimia yang tak dapat dibagi lagi menjadi zat yang lebih kecil, atau tak dapat diubah menjadi zat kimia lain dengan menggunakan metode kimia biasa. Partikel terkecil dari unsur adalah atom. Hal yang membedakan unsur satu dengan lainnya adalah jumlah proton dalam inti atom tersebut. Misalnya, seluruh atom karbon memiliki proton sebanyak 6 buah, sedangkan atom oksigen memiliki proton sebanyak 8 buah. Jumlah proton pada sebuah atom dikenal dengan istilah nomor atom (dilambangkan dengan Z). Namun demikian, atom-atom pada unsur yang sama tersebut dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda; hal ini dikenal dengan sebutan isotop. Massa atom sebuah unsur (dilambangkan dengan "A") adalah massa rata-rata atom suatu unsur pada alam. Karena massa elektron sangatlah kecil, dan massa neutron hampir sama dengan massa proton, maka massa atom biasanya dinyatakan dengan jumlah proton dan neutron pada inti atom, pada isotop yang memiliki kelimpahan terbanyak di alam. Ukuran massa atom adalah satuan massa atom (smu). Beberapa isotop bersifat radioaktif, dan mengalami penguraian (peluruhan) terhadap radiasi partikel alfa atau beta.
Unsur paling ringan adalah hidrogen dan helium. Hidrogen dipercaya sebagai unsur yang ada pertama kali di jagad raya setelah terjadinya Big Bang. Seluruh unsur-unsur berat secara alami terbentuk (baik secara alami ataupun buatan) melalui berbagai metode nukleosintesis. Hingga tahun 2005, dikenal 118 unsur yang diketahui, 93 unsur diantaranya terdapat di alam, dan 23 unsur merupakan unsur buatan. Unsur buatan pertama kali diduga adalah teknetium pada tahun 1937. Seluruh unsur buatan merupakan radioaktif dengan waktu paruh yang pendek, sehingga atom-atom tersebut yang terbentuk secara alami sepertinya telah

Isotop
Semua atom dalam suatu unsur dapat memiliki nomer atom yang sama, akan tetapi memeiliki nomer massa yng berbeda. Isotop adalah bentuk dari unsur yang nukleusnya memiliki nomor atom yang sama - jumlah proton di nukleus - tetapi dengan massa atom yang berbeda karena mereka memiliki jumlah neutron yang berbeda. Kata isotop, berarti di tempat yang sama, berasal dari fakta bahwa seluruh isotop dari sebuah unsur terletak di tempat yang sama dalam tabel periodik.
Tabel isotop dari unsur-unsur ringan.
Z Unsur A massa (u) kelimpahan % Z unsur A massa (u) kelimpahan %
–1 electron 0 0,000549 5 Boron
8 8,0246072
( elektron )

9 9,0133288
0 neutron
1 1,008665 10 10,0129370 19,9
11 11,0093054 80,1
+1 proton
1 1,007276 12 12,0143521
13 13,0177802
( Hidrogen )
( Hydrogen )

1 Protium
1 1,00782503207 99,985 6 Carbon
10 10,0168532
( Karbon )
Deuterium
2 2,0141017778 0,015 11 11,0114336
Tritium
3 3,0160492777 12 12 98,9
13 13,0033548378 1,1
2 Helium
3 3,0160293191 0,000137 14 14,003241989
4 4,00260325415 99,999863 15 15,0105993
5 5,01222 7 Nitrogen
12 12,0186132
13 13,00573861
3 Lithium
5 5,01254 14 14,0030740048 99,634
( Litium ) 6 6,015122795 7,5 15 15,0001088982 0,366
7 7,01600455 92,5 16 16,0061017
8 8,02248736 17 17,008450
9 9,0267895 8 Oxygen
14 14,00859625
( Oksigen ) 15 15,0030656
4 Beryllium
7 7,01692983 16 15,99491461956 99,762
( Berilium ) 8 8,00530510 17 16,99913170 0,038
9 9,0121822 100 18 17,9991610 0,2
10 10,0135338 19 19,003580
11 11,021658 20 20,0040767
Reaksi yang melibatkan atom
Atom mengalami dua jenis transformasi, yaitu reaksi kimia yang hanya melibatkan orbit elektron dan reaksi nuklir yang mempengaruhi inti nukleus itu sendiri. Selama reaksi kimia atom yang melekat satu sama lain tanpa merubah inti dengan cara apapun. Selama reaksi nuklir, nukleus berubah dengan memperoleh atau kehilangan partikel nuklir.
Reaksi Nuklir
Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi.
Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih. Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sagat berbahaya bagi manusia.
Contoh reaksi fusi nuklir adalah reaksi yang terjadi di hampir semua inti bintang di alam semesta. Senjata bom hidrogen juga memanfaatkan prinsip reaksi fusi tak terkendali. Contoh reaksi fisi adalah ledakan senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir.
Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fisi nuklir adalah Plutonium dan Uranium (terutama Plutonium-239, Uranium-235), sedangkan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen (terutama Lithium-6, Deuterium, Tritium).
Empat tipe ikatan partikel yang menarik dalam geology ; ion, kovalen, logam dan van der walls.
Ikatan ion Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyai afinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion). Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis (sesuai hukum Coulomb). Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam.
Ikatan kovalen ikatan kimia yang dikarakterisasikan oleh pasangan elektron yang saling terbagi (kongsi elektron) di antara atom-atom yang berikatan. Singkatnya, stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di antara atom-atom ketika mereka berbagi elektron dikenal sebagai ikatan kovalen.
Ikatan logam Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak. Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain. Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.
Ikatan Van der Waals Ikatan van der Waals adalah ikatan yang berlaku akibat kedudukan kumpulan kimia yang berdekatan

Komposisi bumi dalam persen

Component Symbol Volume
Oxygen O 46.6%
Silicon Si 27.8%
Aluminum Al 8.1%
Iron Fe 5.0%
Calcium Ca 3.6%
Sodium Na 2.8%
Potassium
K 2.6%
Magnesium Mg 2.0%
others 1.6%




ENERGI
Benua dan Samudra, lava, debu vulcanic serta sungai termasuk bagian bumi yang terbuat dari gabungan 88 unsur secara alami. Dalam bab sebelumnya, pertanyaan pertama telah terjawab-kita tahu bahwa bahan-bahan bumi dapat dibuat, tetapi pertanyaan kedua belum terjawab : Mengapa proses bumi dapat terjadi ?
Jawabanya ialah hanya satu kata yaitu energi. Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan pekerjaan atau yang menyebabkan suatu aktifitas terjadi. . Tanpa energi, duania ini akan diam atau beku, planet-planet tidak dapat bergerak. Dengan adanya energi bumi menjadi dinamis, dunia menjadi aktif. Ada banyak jenis-jenis energi : energi kinetik, termasuk energi panas dan energi listrik ; Radiasi termasuk cahaya dan sinar x ; nuklir ; dan energi kimia. Untuk mengerti faktor-faktor yang menguasai proses bumi, kita harus mengetahui jenis-jenis energi yang saling mempengaruhi yang membuat proses tersebut bekerja. Energi tentu sangat penting bagi kehidupan manusia.
Macam-macam energi
Energi Kinetik atau energi gerak (juga disebut energi kinetik) adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena gerakannya. setiap benda yang bergerak memberikan gaya pada benda lain dan memindahkannya sejauh jarak tertentu. Benda yang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan kerja, karenanya dapat dikatakan memiliki energi. Energi pada benda yang bergerak disebut energi kinetik. Kata kinetik berasal dari bahasa yunani, kinetikos, yang artinya “gerak”. ketika benda bergerak, benda pasti memiliki kecepatan. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatanya . Rumus atau persamaan energi kinetik :

Ek = 1/2.m.v2
Panas dan energi listrik adalah dua jenis energi kinetik yang meliputi gerakan partikel –partikel yang sangat kecil. Energi panas adalah salah satu bagian yang paling penting pada proses bumi. Energi listrik tidak terlalu dibutuhkan dalam alam tetapi, energi listrik banyak digunakan masyarakat.
Panas merupakan energi kinetik yang berhubungan dengan pergerakan atom, ion, dan molekul-molekul dan inilah yang disebut dengan energi panas.
Energi panas juga sering disebut sebagai kalor. Pemberian panas kepada suatu benda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu ataupun bahkan terkadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume benda itu
Ada tiga istilah yang penggunaannya sering kacau, yaitu panas, kalor, dan suhu. panas adalah salah satu bentuk energi. Energi panas yang berpindah disebut kalor, sementara suhu ada¬lah derajat panas suatu benda.
Ketika merebus air berarti energi panas diberikan kepada air, yang berasal dari energi yang tersimpan di dalam bahan bakar kayu atau minyak tanah sehingga suhu air naik. Jika pemberian energi panas diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan berubah bentuk menjadi uap air.
Energi panas berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Selalu dari benda yang lebih panas ke yang lebih dingin dengan proses-proses yaitu, Konduksi, Konveksi dan radiasi.
Konduksi yang dimaksud dengan hantaran ialah pengangkutan kalor melalui satu jenis zat. Sehingga perpindahan kalor secara hantaran/konduksi merupakan satu proses pendalaman karena proses perpindahan kalor ini hanya terjadi di dalam bahan. Arah aliran energi kalor, adalah dari titikbersuhu tinggi ke titik bersuhu rendah.

Gambar . Perpindahan panas konduksi dan difusi energi akibat aktivitas molekul
Konveksi atau aliran yang dimaksud dengan aliran ialah pengangkutan ka1or oleh gerak dari zat yang dipanaskan. Proses perpindahan ka1or secara aliran/konveksi merupakan satu fenomena permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses ini struktur bagian dalam bahan kurang penting. Keadaan permukaan dan keadaan sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu adalah yang utama. Lazimnya, keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat proses konduksi, suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya.


Radiasi Yang dimaksud dengan pancaran (radiasi) ia1ah perpindahan ka1or mela1ui gelombang dari suatu zat ke zat yang lain. Semua benda memancarkan ka1or. Keadaan ini baru terbukti setelah suhu meningkat. Pada hakekatnya proses perpindahan ka1or radiasi terjadi dengan perantaraan foton dan juga gelombang elektromagnet. Terdapat dua teori yang berbeda untuk menerangkan
bagaimana proses radiasi itu terjadi. Semua bahan pada suhu mutlak tertentu akan menyinari sejumlah energi ka1or tertentu. Semakin tinggi suhu bahan tadi maka semakin tinggi pula energi ka1or yang disinarkan. Proses radiasi adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidak terjadi
pada bagian da1am bahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar, maka banyak ha1 yang boleh terjadi. Apabila sejumlah energi ka1or menimpa suatu permukaan, sebahagian akan dipantulkan, sebahagian akan diserap ke da1am bahan, dan sebagian akan menembusi bahan dan
terus ke luar. Jadi da1am mempelajari perpindahan ka1or radiasi akan dilibatkan suatu fisik permukaan.

Gambar 1.1. Perpindahan panas radiasi
(a) pada permukaan, (b) antara permukaan dan lingkungan
Energi Listrik merupakan jenis energi kinetik yang berhubungan dengan pergerakan elektron-elektron melalui suatu zat yang disebut energi listrik.
Energi Radiasi
Cahaya, infared dan radiasi ultraviolet, sinar x dan gelombang radio adalah semua jenis dari energi radiasi. Mata kita dapat mendeteksi panjang gelombang energi radiasi dari 3900-7700 A (1 A= 10 )
Energi Kimia
Selama reaksi kimia berlangsung, beberapa energi seperti atom dan ion yang berikatan satu sama lain dapat dilepas. Inilah yang disebut energi kimia.
Energi Potensial
Ketika energi tidak digunakan untuk menghassilkan aktivitas atau kerja, energi tersebut dapat disimpan dalam material-material di bagian pasif (yang tidak aktif). Inilah yang disebut energi potensial.
Konversi energi
Perubahan dari tipe energi yang satu ke yang lainya, dari aktif ke potensial, atau dari geologi, menunjukan bagaiman kompleksnya jaringan energi di bumi ini.
Sumber energi dari proses bumi
Sangat besar jumlah energi yang diperlukan tiap detik untuk menggerakkan proses bumi. Semua proses internal seperti gempa bumi, mencairnya batu menjadi lava dan sebagainya memerlukan energi. Semua proses luar, seperti aliran arus laut dan gletser membutuhkan energi. Proses internal yang paling banyak di gerakan oleh sumber energi dalam bumi, dan proses luar di gerakan oleh energi matahari.
Sumber energi internal
Sumber energi internal yang paling penting dari energi panas ialah radioaktif. Bagian energi nuklir yang dilepas selama reaksi nuklir dinamakan energi radiasi dan bagian yang dilepas energi kinetik yang dibawa oleh partikel (seperti partikel alpha) yang dikeluarkan dari nukleus.
Sumber energi external
Hampir semua energi dibutuhkan untuk proses permukaan luar yang berasal dari matahari. Beberapa energi internal mencapai permukaan bumi, seperti pada letusan vulkano, tetapi kontribusinya sangat sedikit.
Gravitasi
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.
Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia. Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.
Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:
Setiap massa titik menarik semua massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

Pasang laut adalah naik atau turunnya posisi permukaan perairan atau samudera yang disebabkan oleh pengaruh gaya gravitasi bulan dan matahari. Ada tiga sumber gaya yang saling berinteraksi: laut, matahari, dan bulan. Pasang laut menyebabkan Tperubahan kedalaman perairan dan mengakibatkan arus pusaran yang dikenal sebagai arus pasang, sehingga perkiraan kejadian pasang sangat diperlukan dalam navigasi pantai. Wilayah pantai yang terbenam sewaktu pasang naik dan terpapar sewaktu pasang surut, disebut mintakat pasang, dikenal sebagai wilayah ekologi laut yang khas. Periode pasang laut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke puncak atau lembah gelombang berikutnya. Panjang periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit
Dalam sebulan, variasi harian dari rentang pasang laut berubah secara sistematis terhadap siklus bulan. Rentang pasang laut juga bergantung pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai samudera.
Pasang laut merupakan hasil dari gaya gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi (bumi). Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, namun gaya gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari.
Pasang laut purnama (spring tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari berada dalam suatu garis lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang naik yang sangat tinggi dan pasang surut yang sangat rendah. Pasang laut purnama ini terjadi pada saat bulan baru dan bulan purnama.
Pasang laut perbani (neap tide) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari membentuk sudut tegak lurus. Pada saat itu akan dihasilkan pasang naik yang rendah dan pasang surut yang tinggi. Pasang laut perbani ini terjadi pada saat bulan seperempat dan tigaperempat.

BAB III
KESIMPULAN
1. Materi adalah setiap objek atau bahan yang membutuhkan ruang, yang jumlahnya diukur oleh suatu sifat yang dsebut massa. Materi tersusun atas atom dan molekul, yang dapat berupa unsur ataupun senyawa.
2. Atom terdari dari partikel kecil yang tetap yaitu proton, elektron, neutron.
3. Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha.
4. Hubungan antara materi dan energi ialah setiap materi di bumi pasti memiliki suatu energi dalam bentuk diam ataupun bergerak. Energi itu akan berubah bilamana materi tersebut mengalami perubahan, misalnya melakukan gerakan, memasuki suatu siklus, terjadi gesekan, dll.













DAFTAR PUSTAKA
Jasin Maskoeri:1986,Ilmu Alamiah Dasar, PT. Raja grafindo Persada, Jakarta
Ludman, Allan. Physical geology. McGraw-Hill. New York. 1982