Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12
4Udara, Campuran Gas
Pada hari berangin, layang-layang menarik-narik benangnya, dan di danau sebuah layar mengembang dan mendorong perahu. Ada sesuatu yang mendorong keduanya, padahal tidak ada yang terlihat. Sesuatu itu adalah udara. Kita tidak dapat melihatnya, tetapi udara ada di sekeliling kita, mengisi setiap botol kosong dan setiap ruangan, dan kita menghirupnya setiap kali bernapas. Terbuat dari apakah udara?
Yang sudah kamu ketahui
Mencampur berarti menyatukan benda-benda yang berbeda; yang kita peroleh adalah campuran benda-benda itu, dan tidak ada yang hilang ketika kita mencampurnya (Bab 2).
4.1 Udara ada di sekeliling kita
Contoh 4.1 (Gelas terbalik)
Selembar tisu kering dijejalkan ke dasar sebuah gelas kosong. Gelas itu dibalik lalu ditekan lurus ke bawah ke dalam baskom berisi air. Ketika diangkat lagi, tisunya tetap kering. Gelas itu tidak kosong: gelas itu penuh udara, dan udaralah yang menahan air agar tidak masuk.
Catatan 4.2 (Udara adalah gas)
Udara adalah gas: udara tidak punya bentuk sendiri dan menyebar mengisi wadah apa pun. Meskipun begitu, udara tetap materi, dan balon yang penuh udara sedikit lebih berat daripada balon yang sama dalam keadaan kosong. Apa itu gas, dan mengapa gas berperilaku begini, diceritakan di buku fisika.
4.2 Udara adalah campuran
Definisi 4.3 (Udara)
Yang disebut udara adalah campuran gas yang menyelimuti Bumi. Udara bukan satu gas saja: beberapa gas bercampur di dalamnya, dan gas-gas itu dapat dipisahkan satu dari yang lain.
Proposisi 4.4 (Penyusun udara)
Tanpa menghitung uap airnya, udara terdiri atas:
- nitrogen, sekitar empat perlima udara;
- oksigen, sekitar seperlima udara;
- sedikit argon, sekitar 1 bagian per 100;
- sedikit sekali karbon dioksida, sekitar 4 bagian per 10 000, dan sejumlah kecil gas lain.
Udara juga mengandung uap air yang tidak terlihat: sangat sedikit pada hari yang kering dan dingin, sampai sekitar 4 bagian per 100 pada hari yang panas dan lembap.
Contoh 4.5 (Seratus botol udara)
Bayangkan 100 botol udara kering, dan gas-gas udara itu dipilah ke dalam botol-botol terpisah. Sekitar 78 botol akan berisi nitrogen, 21 botol oksigen, dan botol terakhir argon, ditambah karbon dioksida dan gas lain yang hanya setara beberapa tetes.
Catatan 4.6 (Nama-nama gas)
Nitrogen, oksigen, argon, dan karbon dioksida adalah nama-nama gas. Semuanya tidak berwarna dan tidak berbau. Sebuah bab berikutnya menunjukkan dari apa masing-masing gas itu tersusun, sampai ke kepingan-kepingan sangat kecil yang menyusun semua materi.
4.3 Yang kita hirup dan kita embuskan
Proposisi 4.7 (Udara embusan napas)
Udara yang kita embuskan bukan udara yang kita hirup. Tubuh kita mengambil sebagian oksigennya dan mengeluarkan karbon dioksida dan uap air:
- sekitar 21 bagian per 100 udara yang dihirup adalah oksigen, tetapi hanya sekitar 16 bagian per 100 udara yang diembuskan;
- karbon dioksida naik dari sekitar 4 bagian per 10 000 menjadi sekitar 4 bagian per 100: kira-kira seratus kali lebih banyak;
- nitrogen diembuskan sama persis seperti saat dihirup.
Contoh 4.8 (Ruangan yang penuh orang)
Di sebuah ruang kelas kecil yang jendelanya tertutup, tiga puluh orang mengembuskan karbon dioksida sepanjang pagi. Sedikit demi sedikit udara di ruangan itu mengandung lebih sedikit oksigen dan lebih banyak karbon dioksida, dan orang-orang merasa lelah. Membuka jendela memasukkan kembali udara segar.
Catatan 4.9 (Mengapa penyelam menghirup udara)
Tabung penyelam diisi udara yang dimampatkan ke dalam ruang sempit, bukan oksigen murni: menghirup oksigen murni jauh di bawah air itu berbahaya. Nitrogen di dalam udara berguna untuk mengencerkan oksigennya.
4.4 Oksigen untuk kehidupan dan untuk api
Proposisi 4.10 (Oksigen dipakai oleh makhluk hidup dan oleh nyala api)
Di antara semua gas di udara, oksigenlah yang diperlukan makhluk hidup dan nyala api. Hewan dan manusia menghirupnya ketika bernapas; nyala api mengambilnya dari udara di sekitarnya. Tumbuhan hijau, pada siang hari, mengembalikan oksigen ke udara.
Di laboratorium — Lilin di bawah stoples
Guru menyalakan sebatang lilin di atas sekeping ubin lalu perlahan menutupinya dengan stoples kaca yang besar. Nyalanya mengecil, berkedip-kedip, dan padam setelah beberapa detik: di sekitar nyala itu, udara mengandung terlalu sedikit oksigen untuk membuatnya tetap menyala. Di bawah stoples yang dua kali lebih besar, lilin menyala kira-kira dua kali lebih lama, karena ada kira-kira dua kali lebih banyak udara, jadi dua kali lebih banyak oksigen, untuk dipakai.
Catatan 4.11 (Nitrogen tidak terbakar)
Nitrogen adalah bagian terbesar udara, tetapi nitrogen tidak membuat nyala api tetap menyala dan tidak dipakai oleh tubuh kita. Seandainya udara seluruhnya nitrogen, kita tidak dapat bernapas dan tidak ada yang dapat terbakar.
4.5 Latihan
Latihan 4.1 ★
Apakah udara satu gas saja atau campuran? Sebutkan dua gas utama di udara.
Solusi
Solusi Latihan 4.1.
Campuran. Dua gas utamanya adalah nitrogen dan oksigen.
Latihan 4.2 ★
Kira-kira berapa bagian udara yang berupa nitrogen? Kira-kira berapa bagian yang berupa oksigen?
Solusi
Solusi Latihan 4.2.
Sekitar empat perlima udara adalah nitrogen, sekitar seperlima adalah oksigen.
Latihan 4.3 ★
Dalam 100 liter udara kering, kira-kira berapa liter yang berupa nitrogen? Kira-kira berapa liter yang berupa oksigen?
Solusi
Solusi Latihan 4.3.
Sekitar 78 liter nitrogen dan sekitar 21 liter oksigen.
Latihan 4.4 ★
Sebuah botol kosong dimasukkan terbalik ke dalam baskom berisi air. Mengapa air tidak memenuhi botol itu?
Latihan 4.5 ★
Lihatlah diagram batang. Gas apa yang lebih sedikit dalam udara yang diembuskan? Gas apa yang lebih banyak?
Solusi
Solusi Latihan 4.5.
Oksigennya lebih sedikit (16 bagian per 100, bukan 21) dan karbon dioksidanya lebih banyak (4 bagian per 100, bukan hampir nol).
Latihan 4.6 ★
Gas apa di udara yang diperlukan nyala api? Gas apa di udara yang kita perlukan ketika bernapas?
Solusi
Solusi Latihan 4.6.
Oksigen dalam kedua kasus: nyala api dan tubuh kita sama-sama memakai oksigen dari udara.
Latihan 4.7 ★
Lihatlah gambar dengan 100 kotak. Berapa kotak yang berupa nitrogen? Berapa kotak yang bukan nitrogen?
Solusi
Solusi Latihan 4.7.
78 kotak berupa nitrogen; kotak bukan nitrogen.
Latihan 4.8 ★
Mengapa lilin di bawah stoples padam setelah beberapa saat?
Solusi
Solusi Latihan 4.8.
Nyala api memakai oksigen dari udara di dalam stoples. Ketika oksigen di sekitar nyala tinggal terlalu sedikit, nyala itu padam.
Latihan 4.9 ★
Dalam 500 liter udara, kira-kira berapa liter yang berupa oksigen? (Seperlima udara adalah oksigen.)
Solusi
Solusi Latihan 4.9.
Seperlima dari 500 liter: liter oksigen.
Latihan 4.10 ★★
Mengapa membuka jendela ruang kelas di antara jam pelajaran itu baik?
Solusi
Solusi Latihan 4.10.
Orang-orang di ruangan itu menghirup oksigen dan mengembuskan karbon dioksida. Membuka jendela memasukkan kembali udara segar, yang lebih banyak oksigennya dan lebih sedikit karbon dioksidanya.
Latihan 4.11 ★★
Sebatang lilin menyala selama 10 detik di bawah stoples kecil. Kira-kira berapa lama lilin itu akan menyala di bawah stoples yang berisi udara tiga kali lebih banyak?
Solusi
Solusi Latihan 4.11.
Udara tiga kali lebih banyak mengandung oksigen tiga kali lebih banyak: kira-kira detik.