Materi

Bencana asap di Indonesia tahun 2015 sudah sangat parah. Bencana asap ini melanda pulau Kalimantan dan Sumatera. Bencana tersebut sangat terlihat kamera satelit Himawari 8 milik Jepang. Kondisi pencemaran ini sudah dalam kategori bahaya. Selain itu pula Indonesia dicap sebagai negara paling banyak menghasilkan asap di dunia, sehingga negara-negara tetangga ikut terkena dampak dari bencana itu. Apakah atmosfer yang selama ini kalian anggap sebagai sumber kehidupan telah berubah menjadi sumber penyakit? Apa penyebabnya? Bagaimana mengidentifikasikannya sampai di tingkat bahaya? Bagaimana peran kita dalam memelihara lingkungan?

Saat berada di jalan raya, udara terasa sesak dan tidak enak jika dihirup. Berbeda jika berada di daerah pedesaan udara terasa segar dan baik untuk kesehatan. Mengapa demikian? Padahal sama-sama udara dan berada di planet Bumi.

Perbedaan sifat udara desa dan kota disebabkan oleh materi komposisi penyusun yang berbeda. Udara yang menyusun atmosfer beragam. Sehingga atmosfer ini memiliki banyak manfaat bagi keberlangsungan makhluk hidup. Sama halnya dengan benda yang ada di Bumi, semua tersusun dari materi. Materi terbagi dua, yaitu Zat Tunggal (Zat Murni) dan Campuran.

Perbedaannya adalah zat tunggal terdiri satu macam molekul, sedangkan Campuran terdiri dari beberapa molekul. Contohnya air gula merupakan campuran, yang terdiri dari molekul gula dan molekul air yang berlainan jenis namun dalam satu larutan. Sedangkan air hanya terdapat satu jenis molekul yaitu molekul air.

Semua benda ketika terus-menerus dibagi akan menemukan bagian saat benda itu tidak bisa dibagi lagi. Materi ini dinamakan atom. Dalam bahasa Yunani A berarti tidak dan Tomos berarti dibagi. Atom secara bahasa diartikan sebagai bagian terkecil dari sesuatu benda yang tidak bisa dibagi lagi. Atom dibedakan berdasarkan karakternya.

Manakah yang bagus untuk tubuhmu, Oksigen atau Karbon Dioksida? Mengapa berbeda? Hal ini karena atom penyusun molekul Oksigen dan Karbon dioksida berbeda. Jenis-jenis atom ini dinamakan unsur. Unsur merupakan zat tunggal yang tidak bisa dibagi / diubah menjadi zat lebih sederhana lagi. Hal ini karena unsur terdiri dari satu jenis atom yang sama seperti Oksigen (O2) tersusun dari dua atom oksigen. Contoh lain Nitrogen (N2) dan Neon (Ne). Macam-macam atom atau unsur ditabelkan pada tabel periodik unsur.

Dari semua jenis unsur pada tabel periodik dikelompokkan
berdasarkan karakternya, yaitu Logam, Semi Logam, dan Non Logam.
Unsur dengan karakter logam mempunyai ciri-ciri :
1. Berwujud padat pada suhu kamar (kecuali raksa).
2. Bisa ditempa dan bisa diregangkan.
3. Baik menghantarkan panas dan listrik
4. Mengkilap
Sedangkan untuk unsur non-logam mempunyai ciri-ciri :
1. Berwujud cair dan gas pada suhu kamar
2. Bersifat rapuh dan tidak bisa ditempa.
3. Kurang baik menghantarkan  panas dan listrik (isolator) kecuali grafit.
4. Tidak mengkilap
Unsur Semi logam mempunyai sifat di antara ke-duanya atau mempunyai hanya salah satu sifat dari logam ataupun non-logam. Berikut beberapa contoh unsur pada masing-masing kategori :

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering kali menggunakan air, gula, garam, asam cuka, dan beberapa bahan lainnya. Tapi bahan-bahan tersebut tidak tercantum pada tabel periodik unsur. Apakah tabel periodiknya kurang? Untuk membentuk molekul Oksigen (O2) perlu ada dua atom Oksigen yang berikatan. Ikatan tidak hanya untuk unsur yang sama, berlaku pula untuk berlainan jenis. Namun dengan mengubah sifat unsurnya sendiri.

Air (H2O) merupakan perpaduan atau bisa diuraikan menjadi Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2). Pembentukan air ini mengubah sifat Hidrogen dan Oksigen. Keduanya dalam kondisi umum berbentuk gas dan sangat mudah terbakar menjadi air yang sifatnya cair dan sangat sulit terbakar bahkan digunakan untuk memadamkan api. Penggabungan inilah yang disebut dengan senyawa. Senyawa-senyawa lain yang termasuk molekul-molekul pembentuk atmosfer antara lain :

Bagi kalian yang berada di perkotaan mungkin sudah tidak heran dengan polusi udara. Setiap pergi keluar rumah harus memakai masker karena udaranya tidak sehat. Sebagai antisipasinya pemerintah daerah, khususnya perkotaan memasang Indeks Standar Pencemaran Udara (ISPU) di tempat-tempat strategis. Hal ini diperuntukkan agar masyarakat sadar akan pentingnya merawat lingkungan. Penggunaan ISPU sebagai indeks pengukuran kualitas udara mengacu Keputusan Menteri Negara Lingkungan tahun 1997 Tentang Indeks Standar Pencemaran Udara. Pengukuran ISPU dilakukan pada 4 macam polutan (jenis-jenis polusi), yaitu: Partikulat (PM10), Karbon monoksida (CO), Sulfur dioksida (SO2), Nitrogen dioksida (NO2), dan Ozon (O3). Kategori ISPU ada 5, yaitu Baik, Sedang, Tidak Sehat, Sangat Tidak Sehat, dan Berbahaya.

 

 

 

 

 

 

 

 

Namun dalam pengukuran ISPU di beberapa lokasi mungkin saja pencemaran CO-nya saja yang berbahaya, dan yang lainnya tidak. Oleh karena itu efek yang terasa hanya efek keracunan CO yang akan terasa oleh tubuh. Meskipun demikian tetap saja udara yang terhirup bisa mengancam kesehatan bahkan nyawa jika terakumulasi. Berikut efek yang timbul untuk masing-masing jenis polutan:

Pemanasan global dampak dan cakupannya melingkupi seluruh wilayah planet. Suhu planet secara umum memang dipengaruhi jaraknya terhadap Matahari. Namun komposisi udara sangat berperan dalam terjadinya pemanasan global.

Apakah jawabanmu pada Coba Pikir di atas adalah Merkurius? Mungkin saja benar karena Merkurius paling dekat dengan Matahari. Namun planet paling panas di Tata Surya adalah Venus. Pengiriman wahana antariksa ke Venus tercatat merupakan misi antariksa paling banyak mengalami kegagalan, tercatat 13 misi luar angkasa belum bisa mengirim data tentang kondisi atmosfer dan permukaan karena semuanya terbakar. Namun para ilmuwan tidak menyerah untuk meneliti planet yang diselubungi awan tebal tersebut.

Pada tanggal 18 Oktober 1967, Venera 4 berhasil memasuki atmosfer Venus. Saat mencapai ketinggian 25 km tercatat tekanan udara 22 atm (22 kali tekanan di permukaan Bumi) dengan suhu 227°C. Selain itu Venera 4 berhasil mendeteksi komposisi atmosfer di Venus, yaitu didominasi oleh 90-95% Karbon dioksida (CO2). Saat mendarat, berhasil mendeteksi suhu permukaan Venus, yaitu bersuhu 500oC. Panasnya planet Venus selain karena jaraknya dekat dengan Matahari, didukung pula dengan konsentrasi Karbon dioksida sangat tinggi.

Kali ini kamu akan memainkan simulasi perangkap cahaya. Instal dua aplikasi ini.

Java : https://java.com/en/
Simulasi : http://phet.colorado.edu/sims/greenhouse/greenhouse_en.jar

Sebelum memulai permainan, kondisikan aplikasi pada mode termometer “Celsius” serta bisa melihat semua foton (pojok kanan bawah). Tugasmu adalah

  1. Membedakan kondisi lingkungan dengan berbagai macam konsentrasi Karbon dioksida.
  2. Tunggu hingga termometer menyesuaikan suhu lingkungan, setelah termometer stabil catat suhu termometer pada tabel di bawah.
  3. Ukur suhu pada semua kondisi konsentrasi Karbon dioksida.

Sinar Matahari yang diterima oleh Bumi hanyalah 50%, 30% dipantulkan dan 20% diterima oleh atmosfer. Saat sinar tersebut memantul dari permukaan Bumi, sinar tersebut melemah akibat sebagian energi telah diserap oleh makhluk hidup ataupun benda mati. Akibat adanya kadar Karbon dioksida di atmosfer menghalangi sinar tersebut kembali ke luar angkasa. Panas tersimpan, sehingga suhu planet menjadi lebih tinggi. Peristiwa ini dinamakan Efek Rumah Kaca (Green House Effect).

Bumi memiliki konsentrasi Karbon dioksida sekitar 0,0033%. Konsentrasi ini memungkinkan Bumi menyimpan panas yang cukup supaya malam hari tidak terlalu dingin. Suhu rata-rata Bumi sekitar 16°C dengan titik terdingin di Antartika dan titik terpanas di gurun. Namun jika kadar CO2 di atmosfer berkurang akan sangat berbahaya, karena malam di Bumi akan jauh lebih dingin. Berbahaya pula jika kadar CO2 berlebih, panas akan lebih tersimpan menyebabkan kenaikan suhu rata- rata Bumi. Planet Venus mempunyai suhu yang luar biasa panas hanya karena komposisi Karbon dioksida sangat tinggi. Peningkatan suhu rata-rata suatu planet dikenal dengan Global Warming (Pemanasan Global).

Dewasa ini konsentrasi Karbon dioksida meningkat, akibat berbagai aktivitas manusia. Oleh karena itu pemanasan suhu rata-rata di Bumi meningkat tajam. Akibat pemanasan global, Bumi mengalami perubahan iklim yang ekstrim di seluruh penjuru dunia. Luas es di kutub berkurang karena mencair. Dampak yang langsung terlihat yaitu menyempitnya habitat beruang kutub, penguin, anjing laut, dll. Ketika ekosistem hewan tersebut mengecil maka populasinya pun terancam.

Seperti yang dibahas pada bab 1 halaman 7 bahwa peningkatan suhu akan meningkatkan volume benda, sama halnya dengan air. Volume air laut akan meningkat apabila suhu rata-rata di Bumi meningkat. Selain es di kutub mencair, penambahan volume air laut membuat permukaan air laut akan naik. Diprediksikan sekitar tahun 2050 Indonesia akan kehilangan 2000 pulau karena tenggelam. Selain itu wilayah benua Amerika hampir setiap tahun dilanda Topan Siklon, padahal biasanya periode topan siklon sekali dalam 4 tahun.

Komposisi masing-masing senyawa dan unsur di atmosfer secara alami di Bumi sudah tepat. Akibat aktivitas manusia komposisi tersebut terganggu yang akhirnya mengancam kehidupan seluruh makhluk hidup. Untuk itulah sebagai generasi terdidik patut memberi tahu masyarakat di lingkunganmu akan bahaya Global Warming. Allah SWT telah mengancam bagi manusia yang berbuat kerusakan di Bumi dalam Q.S. al-Baqarah Ayat 205-206 :

“205. Dan apabila ia berpaling, ia berjalan di bumi untuk mengadakan kerusakan padanya, dan merusak tanam-tanaman dan binatang ternak, dan Allah tidak menyukai kebinasaan.
206. Dan apabila dikatakan kepadanya: “Bertakwalah kepada Allah”, bangkitlah kesombongannya yang menyebabkannya berbuat dosa. Maka cukuplah (balasannya) neraka Jahannam. Dan sungguh neraka Jahannam itu tempat tinggal yang seburuk-buruknya.”

Merkurius sebagai planet terdekat dengan Matahari tentunya sangat panas. Suhu di permukaan Merkurius pada siang hari bisa mencapai 430°C. Sebaliknya pada malam hari, suhu di Merkurius bisa mencapai -180°C karena tidak ada atmosfer yang menyimpan panas. Keberadaan atmosfer (udara) di planet Bumi merupakan anugerah dari Allah SWT. Keberadaan atmosfer membuat malam di Bumi masih relatif hangat untuk sebagian hewan beraktivitas. Bagaimana cara Bumi menyimpan panas sehingga masih hangat saat malam hari ? Ayo coba lagi!

 

Peralatan : Lilin, gelas plastik, korek api, air secukupnya
Prosedur eksperimen
1. Nyalakan lilin.
2. Tuangkan air ke gelas plastik.
3. Tempatkan gelas plastik di atas lilin yang menyala dengan hati-hati.
4. Diamkan sekitar 1-2 menit.
5. Perhatikan gelas plastik. Apakah gelas tersebut terbakar?

Eksperimen di atas berkaitan dengan konsep kapasitas panas yang sudah dibahas pada BAB I Tekanan Atmosfer. Sekadar mengulang, konsep kapasitas panas atau kapasitas kalor (Q) adalah kemampuan bahan dalam menyimpan panas pada setiap kenaikan 1°C. Sedangkan kapasitas panas bergantung pada kalor jenis (c) dan berapa banyak molekul atau massa (m). Kalor jenis diartikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan benda dengan massa 1 kg untuk menaikkan suhunya 1°C. Kapasitas kalor air sangat besar, artinya air perlu banyak kalor untuk menaikkan suhunya.

Pada Coba-Coba 2.2. kalian menemukan bahwa plastik tahan terhadap api karena air lebih dulu menyerap panas dari lilin. Jadi lilin perlu membuat air panas sebelum membakar plastik. Kapasitas Kalor yang besar membuat lilin membutuhkan waktu lama untuk memanaskan air. Jika tidak ada air, plastik akan langsung terbakar karena plastik tidak mampu menyimpan panas yang banyak. Sehingga perlu waktu yang singkat untuk membuat plastik bersuhu tinggi (terbakar). Bagaimana peran komponen basah atmosfer dalam menyimpan panas? Untuk mengetahuinya mari kita Observasi!

 

 

 

Peralatan yang perlu disediakan hanya termometer ruangan.

Buat lagi tabel pengamatan di atas, sehingga pengamatan bisa dilakukan selama 4 malam atau 6 malam pengamatan.

Energi dari Matahari ditransfer melalui radiasi cahaya. Ketika mencapai Bumi, sebagian dipantulkan kembali ke angkasa oleh awan, sebagian diserap oleh atmosfer, dan sebagian diserap di permukaan Bumi. Energi yang diserap oleh atmosfer akan disimpan, sedangkan yang sampai ke permukaan Bumi akan diserap oleh tanah, tumbuhan, dll. Saat malam di saat suhu semakin dingin, tanah akan melepas kalor. Namun saat pelepasan kalor ini bergantung pada keberadaan awan tidaknya.

Pemanasan melalui efek rumah kaca bisa terjadi ketika malam hari saat langit mendung. Hal ini karena karakter air bisa menyimpan panas yang banyak. Jika langit berawan, energi dari Bumi terjebak oleh awan membuat suhu menjadi lebih hangat dibandingkan malam dengan langit cerah. Pada langit cerah pelepasan panas atau pendinginan berlangsung lebih maksimal karena pelepasan panas keluar angkasa tidak dihalangi oleh awan. Namun kandungan air di atmosfer menjadi masalah ketika ada bercampur dengan polusi udara yang dihasilkan manusia. Bagaimana hal tersebut bisa terjadi? Mari kita pelajari Hujan Asam!

Pernahkah kalian mendengar kisah waktu kanak-kanak, kakek dan nenek yang suka bermain meskipun saat hujan? Kesehatannya masih baikbaik saja, tidak seperti anak jaman sekarang jika kehujanan pasti terkena demam. Mengapa demikian? Kemungkinan perbedaannya bukan terletak pada daya tahan tubuh, tapi karena hujan. Hujan sekarang bersifat asam. Hujan asam merupakan salah satu dampak dari polusi udara Nitrogen dioksida (NO2) dan Sulfur dioksida (SO2). Namun bagaimana kamu mengenali hujan di lingkunganmu? Untuk itu mari selidiki indikator keasaman.

Istilah asam (acid) berasal dari bahasa Latin “acetum” yang berarti cuka. Larutan asam banyak ditemukan di berbagai bahan makanan dan minuman, misalnya cuka, keju, dan buah-buahan. Menurut Arrhenius, asam akan melepas ion H+ jika berada di air. Jadi, pembawa sifat asam adalah ion Hidrogen (H+). Oleh karena itu rumus kimia asam selalu diikuti oleh atom Hidrogen. Lawan dari larutan asam adalah larutan basa. Sebaliknya untuk basa saat di dalam air akan melepas ion hidroksida (OH-). Oleh karena itu, rumus kimia basa mengandung gugus OH. Untuk penyebutan senyawa pun tinggal menyebut nama logam dan diikuti kata hidroksida. Contohnya NaOH disebut Natrium hidroksida.
Sebenarnya untuk membedakan asam basa larutan kita bisa mencicipinya. Namun metode tersebut kurang aman, terlebih untuk basa dan asam bersifat racun bagi tubuh. Oleh karena itu ada alat untuk membedakan asam basa larutan yaitu indikator asam basa. Indikator bertugas untuk mengukur nilai keasaman larutan dinyatakan dalam pH (potenz Hydrogen).
Nilai pH mencakup nilai dari 0 – 14, dibagi 3 kategori yaitu :
a. Larutan dengan pH < 7 bersifat asam.
b. Larutan dengan pH = 7 bersifat netral.
c. Larutan dengan pH > 7 bersifat basa.
Nilai pH semakin kecil, maka semakin asam dan mendekati nilai 7 semakin netral. Begitu pun basa, nilai pH semakin besar maka semakin basa larutan tersebut. Indikator untuk mengukur pH ada dua jenis, yaitu indikator buatan dan indikator alami. Indikator buatan seperti kertas lakmus dan indikator universal. Indikator alami bisa menggunakan sari kunyit, kubis merah, kulit manggis, bunga mawar, dll.

 

 

 

 

Buat kelompok beranggotakan 4-6 orang. Peralatan yang disediakan :
 Jeruk nipis 1 buah
 Cuka secukupnya
 Backing soda secukupnya
 Deterjen satu kemasan kecil
 Pisau
 Garam
 Air minum
 Tabung reaksi 6 buah
 Pipet 6 buah
 Indikator universal 6 lembar
 Kertas lakmus merah 6 buah
 Kertas lakmus biru 6 buah
Prosedur percobaan :
1. Labeli masing-masing tabung reaksi dengan no.1-6.
2. Tuangkan cuka dalam tabung reaksi (1).
3. Potong dan peras jeruk nipis, tuangkan dalam tabung reaksi (2).
4. Larutkan backing soda dengan air dalam tabung reaksi (3).
5. Larutkan detergen dengan air dalam tabung reaksi (4).
6. Larutkan garam dengan air dalam tabung reaksi (5).
7. Air minum pada tabung reaksi (6).
8. Celupkan indikator universal ke masing-masing larutan.
9. Cocokan dengan nilai warna pH indikator universal.
10. Catat nilai pH masing-masing larutan dalam tabel di bawah.
11. Celupkan kertas lakmus merah dan biru pada masing-masing larutan, catat perubahan warna.
12. Celupkan kertas lakmus biru pada masing-masing larutan, catat perubahan warna.
Coba cari kembali perbedaan asam basa yang bisa kamu temukan!

Buat kelompok beranggotakan 4-6 orang. Lakukan percobaan ini di salah satu rumah anggota kelompok
Bahan dan peralatan yang disediakan:
Kubis merah ±50 gr, air mineral ±300 ml, blender, saringan, pisau, gelas plastik
Prosedur percobaan :
1. Tampung air hujan dengan gelas plastik.
2. Potong kecil-kecil kubis merah.
3. Giling potongan kubis merah bersama air 300 ml dengan blender.
4. Saring hasil gilingan pada gelas plastik.
5. Amati perubahan warna yang terjadi.

Unsur pembentuk hujan asam adalah sulfur (S) lebih dikenal dengan nama belerang. Belerang dihasilkan alami dari gunung berapi dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Namun, mayoritas belerang disebabkan oleh asap kendaraan bermotor dan pabrik industri. Secara sederhana, reaksi pembentukan hujan asam sebagai berikut:

Saat belerang berada di atmosfer akan bereaksi dengan molekul oksigen menjadi sulfat (SO2). Sulfat ini kemudian bereaksi dengan air yang berada di awan menjadi asam sulfat (H2SO4). Salah satu akibat hujan asam adalah gundulnya hutan di Mitchell, Karolina Utara. Pepohonan hanya menyisakan batang pohon tanpa daun. Patung perunggu Maung Siliwangi di jalan Wastukencana kota Bandung, patung tersebut terlihat kusam akibat hujan asam.

Salah satu penyebab terjadinya pencemaran udara dan hujan asam ini dikarenakan minimnya lahan hijau akibat terdesak pemukiman penduduk pada area tertentu. Luasnya pemukiman penduduk di wilayah tertentu diakibatkan oleh penumpukan penduduk pada satu lokasi, biasanya perkotaan. Penyebab utamanya penumpukan penduduk di wilayah perkotaan adalah urbanisasi. Apa itu urbanisasi dan bagaimana menyelesaikan akar masalah ini? Mari kita selidiki!

Urbanisasi merupakan salah satu jenis perpindahan penduduk (migrasi). Macam-macam migrasi adalah :
 Emigrasi = perpindahan penduduk dari dalam ke luar negeri.
 Imigrasi = perpindahan penduduk dari luar ke dalam negeri.
 Transmigrasi = perpindahan penduduk antar pulau.
 Urbanisasi = perpindahan penduduk dari desa ke kota.
Akar masalah dari pencemaran udara yang dialami di kota-kota besar adalah terlalu terpusatnya kegiatan masyarakat di lokasi tertentu. Padatnya penduduk di lokasi tertentu menuntut tersedianya lahan tepat tinggal untuk para penduduk. Selain itu kebutuhan lahan untuk tempat kerja, layanan publik, dan transportasi butuh lahan yang sangat luas. Kebutuhan lahan ini berimbas kepada menyempitnya lahan hijau di kawasan tersebut. Ditambah lagi dengan polusi udara dari asap kendaraan.
Namun semua masalah lingkungan di kota dibandingkan dengan cepatnya perputaran ekonomi di kota, membuat para penduduk desa tetap berbondong-bondong melakukan urbanisasi. Selain itu, ada beberapa faktor yang mendorong terjadinya urbanisasi, yaitu Faktor Daya Dorong Desa dan Faktor Daya Dorong Desa.

Fasilitas sarana dan prasarana di kota lebih lengkap, penduduk desa akhirnya banyak pindah ke kota-kota besar terutama di pulau Jawa. Sehingga bisa dilihat dari Peta Kepadatan Penduduk di Indonesia, pulau Jawa adalah pulau dengan kepadatan penduduk yang sangat tinggi dibandingkan pulau lain.
Kepadatan penduduk di pulau Jawa terjadi sejak dulu, bahkan dari masa penjajahan Belanda. Pemerintah kolonialisme Belanda saat itu melakukan transmigrasi besar-besaran pernah dilakukan tahun 1905. Sebanyak 115 kepala keluarga (815 jiwa) dipindahkan dari Kedu, Jawa Tengah ke daerah Lampung. Namun pada saat itu, tujuan transmigrasi diperuntukkan untuk membuka lahan pertanian untuk kepentingan Belanda. Kemudian berlanjut gelombang ke-dua pada tahun 1911. Setelah Indonesia merdeka pun program ini terus dilanjutkan, tapi untuk kepentingan pemerataan penduduk. Tahun 1939, gelombang ke-tiga transmigrasi dilakukan. Pada periode tahun 1950-1969 perpindahan penduduk ke Lampung mencapai 221.035 jiwa. Terakhir program transmigrasi ke daerah Lampung pada masa Pelita (Pembangunan Lima Tahun) oleh Presiden Soeharto, memberangkatkan 22.362 kepala keluarga berasal dari Jawa, Madura, dan Bali. Selain melakukan transmigrasi, pemerintah terus gencar melakukan pembangunan fasilitas di daerah. Dengan harapan laju perekonomian di daerah menjadi lebih cepat.