BAB 4 :Kepelbagaian sumber di bumi

Kepelbagaian Sumber Bumi

Bumi (earth) adalah satu-satunya planet dalam sistem solar yang didiami oleh hidupan.

Air, udara, tanah, mineral, bahan api fosil dan benda hidup adalah sumber yang paling penting di bumi.

Air, udara, tanah, mineral dan bahan api fosil adalah sumber yang tidak hidup.

Sumber-sumber asas ini amat diperlukan untuk mengekalkan proses kehidupan manusia dan semua organisma yang hidup di bumi.

Air

• Air meliputi dua-pertiga daripada permukaan bumi. Hanya kira-kira 1% sahaja air bumi yang digunakan. Kira-kira 97% lagi adalah air laut dan 2% dibekukan dalam bentuk glasier dan kawasan kutub.
• Semua hidupan di bumi memerlukan air untuk terus hidup. Kehilangan air dalam sel hidup dipanggil dehidrasi (dehydration).

Udara

• Udara yang terdapat di sekeliling bumi dipanggil atmosfera (atmosphere). Udara mengandungi gas penting yang menyediakan bahan-bahan untuk menyokong kehidupan.
• Semua hidupan memerlukan oksigen untuk bernafas. Tumbuhan memerlukan udara untuk menjalankan fotosintesis (photosynthesis).

Tanah dan mineral

• Tanah (soil) yang meliputi kebanyakan permukaan tanah bumi dipanggil kerak (crust). Tanah adalah suatu campuran zarah mineral dan batu, tinggalan organisma mati, air dan udara.

Bahan api fosil

• Bahan api fosil (fossil fuels) terdiri daripada fosil tumbuhan dan haiwan berusia ratusan juta tahun. Bahan api fosil terdiri daripada petroleum (minyak), gas asli dan arang batu.
• Produk petroleum (seperti petrol dan diesel) digunakan pada kereta, bas, keretapi, dan kapal terbang.
• Arang batu digunakan dalam loji janakuasa untuk menghasilkan elektrik.
• Gas asli digunakan dalam industri pembuatan, untuk memanas, memasak, atau sebagai bahan api kenderaan.

Benda-benda hidup

• Benda-benda hidup/hidupan (living things) seperti haiwan dan tumbuhan adalah sumber yang penting bagi manusia untuk mendapatkan makanan, bahan pakaian dan bangunan, dan bahan api.
• Sumber makanan yang diperolehi daripada ayam dan makanan laut dan sayur-sayuran dan buah-buahan.
• Sumber bahan untuk pakaian diperolehi daripada kulit haiwan (seperti biri-biri, ulat sutera, dan buaya) dan tumbuhan (seperti kapas, pokok getah).
• Sumber bahan binaan diperoleh dari kayu, rotan, casuarina, nibung, dll.
• Sumber bahan api diperolehi daripada minyak sawit dan pokok getah.

Unsur / Elemen

Elemen (element) atau unsur adalah bahan yang paling ringkas/mudah (simplest substance). Ianya tidak boleh dipisahkan dengan menggunakan kaedah kimia kepada apa-apa komponen yang lebih ringkas/mudah lagi.

Semua unsur (element) adalah terdiri daripada hanya satu jenis atom sahaja.

Terdapat beberapa unsur yang mempunyai atom dari jenis yang sama, yang bergabung untuk membentuk molekul.

Terdapat 112 jenis unsur. Daripada jumlah tersebut, 92 jenis unsur adalah terjadi secara semulajadi di bumi, manakala 20 dicipta oleh para saintis.

Contoh-contoh unsur:

1. Emas (gold).
2. Zink (zinc).
3. Besi (iron).
4. Oksigen (oxygen).
5. Karbon (carbon).
6. Nitrogen.
7. Hidrogen (hydrogen).
8. Aluminium.

Dalam unsur-unsur seperti oksigen dan kuprum, semua atom adalah sama.

Unsur-unsur boleh dikelaskan kepada logam (metal) dan bukan logam (non-metal).

Logam
87 jenis logam telah dikenal pasti.

Contoh-contoh logam:

• Kalium (potassium)
• Kalsium (calsium)
• Magnesium
• Merkuri/raksa (mercury)
• Natrium (sodium)
• Perak (silver)
• Kuprum/tembaga (copper)
• Platinum
• Emas (gold)

Bukan Logam
17 jenis bukan logam telah dikenal pasti.

Contoh-contoh bukan logam: 

• Hidrogen (hydrogen)
• Oksigen (oxygen)
• Fluorin (fluorine)
• Klorin (chlorine)
• Karbon (carbon)
• Fosforus (phosphorus)
• Bromin (bromine)
• Iodin (iodine)
• Nitrogen
• Sulfur (sulphur)

Kebanyakan bukan logam wujud dalam bentuk gas pada suhu bilik (room temperature). Tetapi, terdapat juga beberapa bukan logam yang wujud sebagai pepejal dan cecair.

Contoh-contoh bentuk bukan logam pada keadaan suhu bilik:

1. Pepejal (cth: karbon, sulfur, iodin, selenium, fosforus)
2. Cecair (cth: bromin)
3. Gas (cth: hidrogen, helium, oksigen, fluorin, neon, klorin, argon, krypton, xenon, radon)

Sebatian

Sebatian (compounds) terbentuk apabila dua atau lebih jenis unsur (element) bergabung secara kimia (combine chemically).

Zarah terkecil dalam suatu sebatian adalah molekul (molecule). Contoh: Air (water) adalah suatu sebatian. Molekul air terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen yang bergabung secara kimia.

Keterangan di bawah menunjukkan beberapa jenis sebatian serta komponen-komponennya.

• Karbon dioksida (Carbon dioxide)
  
  
  Komponen: Satu atom karbon, dua atom oksigen.
  
• Natrium klorida (Sodium chloride)
  
  Komponen: Satu atom natrium, satu atom klorin.
  
  
• Benzena (Benzene) 
  
  Komponen: Enam atom karbon, enam atom hidrogen.
  
  
• Metana (Methane) 
  
  Komponen: Satu atom karbon, empat atom hidrogen.
  
  
• Ammonia 
  
  Komponen: Satu atom nitrogen, tiga atom hidrogen.
  
  
• Air (Water) 
  
  Komponen: Satu atom oksigen, dua atom hidrogen.

Komponen-komponen sebatian tersebut tidak boleh dipisahkan secara fizikal (cannot be physically separated).

Komponen-komponen dalam suatu sebatian hanya boleh dipisahkan secara kimia, sebagai contoh, dengan menggunakan haba yang tinggi (pemanasan) atau menggunakan tenaga elektrik (elektrolisis).


Memecahkan (breaking down) sebatian dengan pemanasan

1. Memecahkan sebatian gula (sugar)
   
   Satu sudu gula dimasukkan ke dalam tabung uji yang kering dan dipanaskan dengan kuat (heated strongly).
   
   Pemerhatian:
   1. Gula berwarna putih sebelum pemanasan.
   2. Semasa pemanasan pepejal hitam (karbon) terbentuk.
   3. Selepas pemanasan dan dibiarkan sejuk, titisan air terpeluwap (condense) pada dinding tabung uji.
   
   Kesimpulan:
   Gula dipecahkan kepada karbon (unsur) dan air (sebatian) apabila dipanaskan.
   
2. Memecahkan sebatian merkuri oksida (mercury oxide)
   
   Sedikit merkuri oksida (mercury oxide) dimasukkan ke dalam tabung uji yang kering dan dipanaskan.
   
   Pemerhatian:
   1. Merkuri oksida berwarna kuning sebelum pemanasan.
   2. Semasa pemanasan, gas yang dilepaskan didapati boleh menyalakan kayu uji berbara.
   2. Merkuri berwarna perak (silver) terbentuk pada dinding tabung uji.
   
   Kesimpulan:
   Merkuri oksida dipecahkan kepada merkuri (unsur) dan oksigen (unsur) apabila dipanaskan.

Memecahkan (breaking down) sebatian dengan elektrolisis

1. Memecahkan sebatian air tulen (pure water)
   
   Pemerhatian:
   Gas tidak berwarna dikumpulkan ke dalam kedua-dua tabung uji, P dan Q. Gas dalam P menyalakan kayu uji berbara, manakala gas dalam Q menghasilkan bunyi 'pop' apabila diuji dengan kayu uji yang menyala.
   
   
   Kesimpulan:
   Air adalah sebatian daripada unsur oksigen dan unsur hidrogen. Pemecahan air oleh arus elektrolisis menghasilkan gas oksigen dalam P tiub dan gas hidrogen dalam tiub Q.
   
2. Memecahkan sebatian kuprum (II) klorida (copper (II) chloride)
   
   Pemerhatian:
   

   Gas berwarna kuning kehijauan (greenish-yellow) dan berbau sengit (pungent smell) dikeluarkan pada elektrod positif. Mendakan kuprum berwarna perang kemerahan (reddish brown copper precipitate) didapati terhasil pada elektrod negatif.
   
   Kesimpulan:
   Sebatian kuprum (II) klorida dipisahkan kepada unsur-unsurnya, iaitu klorin (gas berwarna kuning kehijauan) dan kuprum (pepejal berwarna perang kemerahan) apabila arus elektrik melaluinya.
   
   

   Campuran

   Campuran (mixtures) adalah terdiri daripada dua atau lebih bahan (substances) yang digabungkan secara fizikal (combined physically), contohnya, dengan mengacau (stirring). 

   
   

   

   
   Bahan-bahan di dalam campuran tidak bersatu (do not unite) oleh tindak balas kimia. Jadi, komponen-komponen di dalam campuran boleh dipisahkan dengan secara fizikal (physical means).
   
   Campuran homogen (homogenous mixture) terbentuk apabila bahan dicampur dengan sama rata dan identiti setiap bahan tidak dapat dikenal pasti dengan mudah. Contohnya, larutan garam biasa dan minuman ringan.
   
   Campuran heterogen (heterogenous mixture) terbentuk apabila bahan boleh dikenal pasti dengan mudah. Contohnya, udara.
   
   Keterangan di bawah menunjukkan beberapa jenis campuran serta komponennya.

   • Udara 
     Komponen: Nitrogen, oksigen, karbon dioksida, gas lengai (inert gas), habuk, mikroorganisma, wap air.
     
   • Tanah 
     Komponen: Air, pasir, tanah liat, tanah gambut, kerikil, humus.
   • Air laut 
     Komponen: Natrium klorida, air, magnesium, kalsium, oksigen.
   • Air limau 
     Komponen: Garam, gula, limau.
   • Jeruk buah-buahan 
     Komponen: Buah-buahan, garam, gula, cuka air.
   • Kari 
     Komponen: Santan kelapa, gula, garam, rempah, serbuk cili.
   • Makanan ringan 
     Komponen: Garam, gula, perisa, pewarna, pengawet.
   • Darah 
     Komponen: Hormon, sel darah, nutrien, mineral, air, plasma, oksigen.

   
   Bahan yang terdapat di dalam suatu campuran boleh dipisahkan secara fizikal dengan menggunakanproses-proses berikut:

   1. Penurasan (Filtration)
   2. Pengayakan (Sieving)
   3. Penyejatan (Evaporation)
   4. Penyulingan (Distillation)
   5. Kromatografi (Chromatography)
   6. Pengekstrakan (Extraction)
   7. Menggunakan magnet (Using a magnet)
   8. Pemendakan (Precipitation)

   
   Campuran boleh bertukar kepada suatu sebatian dengan cara pemanasan (heating). Sebagai contoh, serbuk besi (ferum) dan sulfur membentuk suatu sebatian yang dipanggil ferum (II) sulfida apabila ianya dipanaskan.