Perubahan Kimia, Fisika, Biologi dan Nuklir

Prolog

Ilmu kimia merupakan ilmu yang mempelajari perubahan zat dan energi yang menyertainya.
Perubahan zat seperti apa yang dipelajari dalam ilmu kimia yang kemudian kita sebut sebagai perubahan/reaksi kimia?
Adakah perubahan-perubahan zat lain yang "mirip" dengan perubahan kimia?
Maksud dari tulisan ini adalah untuk memaparkan perbedaan (secara garis besar) perubahan/reaksi kimia, fisika, biologi dan nuklir.

---

Perubahan Kimia

Perubahan/reaksi kimia sering diartikan sebagai perubahan yang menghasilkan zat jenis baru.
Maksud zat jenis baru disini adalah ketika kita memperoleh zat hasil reaksi/perubahan (produk) yang berbeda dengan zat bahan reaksi (pereaktan).
Perbedaan zat dapat dilihat dari berbedanya rumus kimia dan nama zat tersebut.
Contoh perubahan kimia:


Perubahan di atas dapat dikatakan sebagai perubahan kimia karena telah terjadi perubahan rumus kimia dan nama zat.
Sebelum proses kita memiliki metana (CH₄) dan oksigen (O₂).
Setelah proses terbentuk zat yang berbeda yaitu karbon dioksida (CO₂) dan air (H₂).

Perlu diperhatikan bahwa unsur-unsur yang terlibat dalam reaksi adalah tetap, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O).
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa perubahan kimia adalah perubahan yang menghasilkan zat dengan rumus kimia yang berbeda.
Rumus kimia yang berbeda juga berakibat nama zat yang berbeda.

---

Perubahan Fisika

Perubahan fisika biasa dikatakan sebagai perubahan yang tidak menimbulkan zat jenis baru.
Ini berarti rumus kimia dan nama zat sebelum dan sesudah reaksi/perubahan adalah sama.
Contoh perubahan fisika:


Pada perubahan di atas, kita tidak menemukan terbentuknya rumus kimia baru.
Sebelum proses kita memiliki air (H₂O), setelah proses kita tetap memiliki air (H₂O).

Lalu dimana letak perubahannya?
Perbedaan pada contoh di atas terletak pada fasa/wujud zat. Sebelum proses kita memiliki air dalam keadaan cair/liquid (l), sedangkan setelah proses kita mendapati air dalam wujud gas (g).
Semua perubahan wujud zat (mencair/meleleh/melebur, menguap/mendidih, menyublim, membeku) merupakan perubahan fisika.

---

Perubahan Biologi

Istilah perubahan bologi sebenarnya kurang lazim digunakan.
Perubahan biologi bisa diartikan sebagai perubahan yang terjadi di dalam makhluk hidup.
Salah satu perubahan biologi yang penulisannya hampir sama dengan perubahan kimia adalah perubahan enzimatis.

Perubahan/reaksi enzimatis adalah perubahan yang hanya terjadi dengan bantuan enzim tertentu.
Sama seperti perubahan kimia, pada perubahan enzimatis juga terjadi perubahan rumus kimia dan nama zat.
Hanya saja proses perubahannya ekslusif hanya terdapat pada tubuh makhluk hidup dengan bantuan enzim.
Enzim berfungsi sebagai katalis (biokatalis) yang berfungsi sebagai pengubah zat.
Enzim bersifat spesifik, dalam artian satu jenis enzim hanya dapat melaksanakan satu jenis perubahan/reaksi.
Contoh reaksi enzimatis:



Meniru reaksi enzimatis secara kimia

Perubahan enzimatis juga dapat dilakukan (ditiru) secara kimia.
Jika perubahan enzimatis terjadi didalam tubuh makhluk hidup (in vivo), maka reaksi tiruan secara kimia dapat dilakukan dalam tabung reaksi (invitro).
Biokimia merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari peniruan reaksi enzimatis secara kimia (tanpa bantuan enzim).
Dari hasil peniruan reaksi inilah kita mengetahui bahwa reaksi enzimatis (in vivo) memberikan hasil yang berbeda dengan reaksi tiruan secara kimia (in vitro).

Berikut perbedaan reaksi enzimatis dengan reaksi kimia tiruannya:

• Kemurnian dan rendemen reaksi enzimatis umumnya > 99%.
  Pada reaksi kimia tiruannya kemurnian dan rendemennya tidak mencapai 99%.
  (Reaksi kimia yang berlangsung dengan predikat sangat baik, menghasilkan rendemen 80% - 90%)
  
  
• Jika zat hasil reaksi bersifat optis aktif, maka:
  • hasil reaksi enzimatis hanya membentuk salah satu bentuk (L saja atau D saja)
  • percobaan tiruan dengan reaksi kimia akan memberikan hasil campuran (rasemik) antara L dan D

Contoh reaksi enzimatis

1. Perubahan hidrogen peroksida menjadi oksigen dan air dengan bantuan enzym katalase
2. Perubahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzym laktase
3. Perubahan protein menjadi polipeptida dengan bantuan enzym pepsin
4. Perubahan polipeptida menjadi peptida dengan bantuan enzym tripsin
5. Perubahan peptida menjadi asam amino dengan bantuan enzym peptidase (protease)
6. Perubahan polipeptida menjadi peptida dengan bantuan enzym tripsin
7. Perubahan piruvat menjadi Asetil-CoA dengan bantuan enzym piruvat dehidrogenase
8. Perubahan Asetil-CoA dan oksaloasetat menjadi sitrat dengan bantuan enzym sitrat sintase
9. Perubahan fumarat menjadi malate dengan bantuan enzym fumarase
10. Perubahan malate menjadi oksaloasetat dengan bantuan enzym malat dehidrogenase

---

Perubahan Nuklir/Reaksi Inti

Sesuai dengan namanya, perubahan/reaksi nuklir adalah perubahan yang terjadi pada inti atom (nuclei).
Dengan demikian perubahan akan melibatkan proton dan neutron dalam inti.
Reaksi inti/nuklir biasanya disertai dengan pancaran (radiasi) partikel-partikel tertentu.
Reaksi nuklir umunya bisa dicirikan dengan adanya perubahan nomor atom atau nomor massa zat-zat yang terlibat.
Reaksi nuklir dapat menghasilkan unsur yang berbeda (tidak selalu).
Contoh Perubahan Nuklir:

Pada reaksi di atas terjadi perubahan nomor atom dan nomor massa, sehingga unsur/partikel setelah reaksi berbeda dengan sebelum reaksi.