bab 4

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 menggunakan proses-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.

   
   

   

lg2

Kepentingan Kepelbagaian Sumber Bumi

Kepentingan air kepada manusia dan haiwan

• Melarutkan (dissolves) bahan makanan dan oksigen bagi memudahkan ianya diangkut (transported) oleh darah ke sel-sel yang memerlukan.
• Melarutkan bahan buangan (waste products) seperti urea untuk disingkirkan (expelled) dari sel-sel badan.
• Mengawal dan mengekalkan suhu badan pada 37°C. Haba yang berlebihan didalam badan akan disingkirkan bersama-sama dengan peluh (sweat) dan air kencing (urine). Penyejatan (evaporation) peluh akan menyejukkan permukaan kulit.
• Mengawal kepekatan (thickness) darah supaya darah mudah untuk dipam oleh jantung ke seluruh badan.
• Sebagai medium bagi membolehkan proses-proses kimia dan metabolisma berlaku didalam sel-sel badan.

Kepentingan air kepada tumbuh-tumbuhan

• Membantu proses fotosintesis (photosynthesis) pada tumbuh-tumbuhan hijau dan percambahan (germination) biji benih dan spora.
• Melarutkan garam-garam mineral (mineral salts) dan bahan-bahan makanan yang akan diangkut ke bahagian-bahagian lain tumbuhan tersebut.
• Mengekalkan kesegaran sel tumbuhan.
• Memberikan sokongan keapungan (buoyancy support) kepada tumbuh-tumbuhan akuatik (aquatic) seperti Elodea, Cabomba, dan Hydrilla.
• Menyejukkan tumbuhan melalui proses transpirasi (penyejatan air pada permukaan daun melalui stoma).

Air (water) juga penting kepada manusia untuk menjalankan aktiviti-aktiviti seperti perlombongan, perkapalan dan pengangkutan, penjanaan kuasa, pengairan, rekreasi, memasak, minum, dan juga membasuh.

Kepentingan udara kepada manusia

• Udara mengandungi oksigen yang mana ianya penting (vital) untuk pernafasan.
• Karbon dioksida didalam udara amat diperlukan oleh tumbuh-tumbuhan bagi menjalankan fotosintesis yang mana ianya penting untuk pertumbuhan tumbuh-tumbuhan (growth of plants). Ini amatlah penting bagi manusia kerana tumbuh-tumbuhan adalah sumber makanan bagi manusia.
• Oksigen juga diperlukan untuk tujuan pembakaran (combustion).

Kepentingan tanah (soil) kepada tumbuh-tumbuhan

• Tumbuhan memerlukan air dan mineral untuk membesar (grow). Tanpa air didalam tanah (soil), mineral tidak boleh dilarutkan (dissolve), dan ianya akan menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan sesuatu tumbuhan itu terbantut (stunted).
• Akar tumbuhan memerlukan udara didalam tanah bagi menjalankan respirasi (respiration).

Kepentingan tanah (soil) kepada haiwan

• Tanah (soil) adalah habitat (habitat semula jadi) bagi makhluk-makhluk kecil seperti semut, larva serangga, bakteria, dan cacing tanah.
• Makhluk-makhluk ini boleh hidup di dalam tanah kerana terdapat air dan udara yang terperangkap didalam gumpalan tanah.

Kepentingan tanah (land) kepada manusia

• Untuk menjalankan aktiviti penternakan (livestock) dan pertanian (agricultural).
• Untuk menghasilkan kraftangan daripada tanah liat (clay) dan kaca (glass).
• Sebagai tapak pembinaan bagi kawasan perumahan, bangunan, dan kilang-kilang.
• Sebagai sumber untuk bekalan bahan api (fuels) seperti petroleum, gas asli (natural gas), dan arang batu (coal).
• Sebagai sumber utama untuk pelbagai bahan-bahan kimia dan mineral.
• Untuk pengekstrakan logam-logam seperti timah (tin), emas (gold), dan besi (iron). Logam-logam adalah bahan utama dalam pembinaan bangunan-bangunan dan jentera.

Bahan api digunakan untuk menjalankan jentera dan enjin kenderaan bagi membantu meringankan buruh manusia.

Kepentingan benda hidup (living thing) kepada manusia

• Benda-benda hidup menyediakan makanan yang diperlukan bagi membekalkan tenaga untuk menjalankan kerja dan aktiviti harian, untuk menjaga kesihatan dan tumbesaran badan dan untuk pembiakan.
• Pakaian yang dihasilkan daripada benda-benda hidup diperlukan bagi memanaskan badan serta melindungi diri dari sejuk dan hujan.
• Bahan binaan dari benda-benda hidup diperlukan bagi membina rumah dan bangunan-bangunan untuk perlindungan daripada cuaca melampau, dan juga untuk membuat perabot, kraftangan dan kapal-kapal.

lg2

Kepentingan Pemeliharaan dan Pemuliharaan Sumber

Kita bergantung kepada sumber-sumber di sekeliling untuk terus hidup.

Oleh itu, kita perlu memelihara (preserve) / menjaga dan melindungi, serta memulihara (conserve) sumber Bumi bagi memastikan bahawa sumber-sumber tersebut kekal dalam keadaan yang baik.

Kepentingan memelihara dan memulihara sumber Bumi

1. Untuk mengelakkan organisma-organisma seperti harimau dan tumbuh-tumbuhan tertentu daripada ancaman kepupusan (extinction).
2. Untuk memastikan bahawa komposisi gas di udara kekal seimbang.
3. Untuk memastikan bahawa bekalan keperluan asas manusia tidak terjejas (not jeopardized).
4. Untuk memastikan bahawa bekalan logam (metal) dan bukan logam (non-metal) di dalam kerak Bumi (Earth's crust) tidak kehabisan (not depleted).

Langkah-langkah untuk memelihara dan memulihara sumber-sumber Bumi

1. Mengamalkan sikap berjimat cermat (thrifty attitude), berhati-hati dan berekonomi apabila menggunakan sumber-sumber Bumi.
2. Amalkan kitar semula (recycling), yang mana ianya adalah untuk memproses semula bahan buangan (waste products) seperti kaca, plastik dan logam timah menjadi bahan baru.
3. Amalkan penggunaan semula (reusing), yang mana ianya adalah menggunakan semula bahan-bahan seperti kertas bagi melambatkan penggunaan sumber semula jadi tersebut.
4. Cari sumber alternatif (pilihan) untuk menggantikan sumber yang terancam atau semakin berkurangan. Sebagai contoh, petroleum dan gas asli.