Sabtu, 09 Juli 2011

Hitungan Kimia


Hitungan kimia adalah cara-cara perhitungan yang berorientasi pada hukum-hukum dasar ilmu kimia.

Dalam hal ini akan diberikan bermacam-macam contoh soal hitungan kimia beserta pembahasanya.

Contoh-contoh soal :

1.

Berapa persen kadar kalsium (Ca) dalam kalsium karbonat ? (Ar: C = 12 ; O= 16 ; Ca=40)

Jawab :

1 mol CaCO, mengandung 1 mol Ca + 1 mol C + 3 mol O
Mr CaCO3 = 40 + 12 + 48 = 100
Jadi kadar kalsium dalam CaCO3 = 40/100 x 100% = 40%

2.

Sebanyak 5.4 gram logam alumunium (Ar = 27) direaksikan dengan asam klorida encer berlebih sesuai reaksi :

2 Al (s) + 6 HCl (aq) ® 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)

Berapa gram aluminium klorida dan berapa liter gas hidrogen yang dihasilkan pada kondisi standar ?

Jawab:

Dari persamaan reaksi dapat dinyatakan
2 mol Al x 2 mol AlCl3 ®
3 mol H2
5.4 gram Al = 5.4/27 = 0.2 mol

Jadi:

AlCl3 yang terbentuk = 0.2 x Mr AlCl3 = 0.2 x 133.5 = 26.7 gram
Volume gas H2 yang dihasilkan (0o C, 1 atm) = 3/2 x 0.2 x 22.4 = 6.72 liter

3.

Suatu bijih besi mengandung 80% Fe2O3 (Ar: Fe=56; O=16). Oksida ini direduksi dengan gas CO sehingga dihasilkan besi.
Berapa ton bijih besi diperlukan untuk membuat 224 ton besi ?

Jawab:

1 mol Fe2O3 mengandung 2 mol Fe
maka : massa Fe2O3 = ( Mr Fe2O3/2 Ar Fe ) x massa Fe = (160/112) x 224 = 320 ton
Jadi bijih besi yang diperlukan = (100 / 80) x 320 ton = 400 ton

4.

Untuk menentukan air kristal tembaga sulfat 24.95 gram garam tersebut dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Setelah pemanasan massa garam tersebut menjadi 15.95 gram. Berapa banyak air kristal yang terkandung dalam garam tersebut ?

Jawab :

misalkan rumus garamnya adalah CuSO4 . xH2O

CuSO4 . xH2O ® CuSO4 + xH2O

24.95 gram CuSO4 . xH2O = 159.5 + 18x mol

15.95 gram CuSO4 = 159.5 mol = 0.1 mol

menurut persamaan reaksi di atas dapat dinyatakan bahwa:
banyaknya mol CuS04 . xH2O = mol CuSO4; sehingga persamaannya

24.95/ (159.5 + 18x) = 0.1 ® x = 5

Jadi rumus garamnya adalah CuS04 . 5H2O

Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dari suatu senyawa.
Rumus ini hanya menyatakan perbandingan jumlah atom-atom yang terdapat dalam molekul.
Rumus empiris suatu senyawa dapat ditentukan apabila diketahui salah satu:
- massa dan Ar masing-masing unsurnya
- % massa dan Ar masing-masing unsurnya
- perbandingan massa dan Ar masing-masing unsurnya

Rumus molekul: bila rumus empirisnya sudah diketahui dan Mr juga diketahui maka rumus molekulnya dapat ditentukan.

Contoh: Suatu senyawa C den H mengandung 6 gram C dan 1 gram H.
Tentukanlah rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut bila diketahui Mr nya = 28 !
Jawab:

mol C : mol H = 6/12 : 1/1 = 1/2 : 1 = 1 : 2
Jadi rumus empirisnya: (CH2)n

Bila Mr senyawa tersebut = 28 maka: 12n + 2n = 28 ® 14n = 28 ® n = 2

Jadi rumus molekulnya : (CH2)2 = C2H4

Contoh: Untuk mengoksidasi 20 ml suatu hidrokarbon (CxHy) dalam keadaan gas diperlukan oksigen sebanyak 100 ml dan dihasilkan CO2 sebanyak 60 ml. Tentukan rumus molekul hidrokarbon tersebut !
Jawab:

Persamaan reaksi pembakaran hidrokarbon secara umum

CxHy (g) + (x + 1/4 y) O2 (g) ® x CO2 (g) + 1/2 y H2O (l)
Koefisien reaksi menunjukkan perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi.
Menurut Gay Lussac gas-gas pada p, t yang sama, jumlah mol berbanding lurus dengan volumenya

Maka:

mol CxHy : mol O2 : mol CO2 = 1 : (x + 1/4y) : x
20 : 100 : 60 = 1 : (x + 1/4y) : x
1 : 5 : 3 = 1 : (x + 1/4y) : x

atau:

1 : 3 = 1 : x ® x = 3
1 : 5 = 1 : (x + 1/4y) ®
y = 8
Jadi rumus hidrokarbon tersebut adalah : C3H8

Hukum-Hukum Dasar Ilmu Kimia

STOIKIOMETRI adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan kuantitatif dari komposisi zat-zat kimia dan reaksi-reaksinya.

1.

HUKUM KEKEKALAN MASSA = HUKUM LAVOISIER
"Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap".

Contoh:
hidrogen + oksigen ® hidrogen oksida
(4g) (32g) (36g)

2.

HUKUM PERBANDINGAN TETAP = HUKUM PROUST
"Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawa adalah tetap"

Contoh:

a. Pada senyawa NH3 : massa N : massa H
= 1 Ar . N : 3 Ar . H
= 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3
b. Pada senyawa SO3 : massa S : massa 0
= 1 Ar . S : 3 Ar . O
= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3

Keuntungan dari hukum Proust:
bila diketahui massa suatu senyawa atau massa salah satu unsur yang membentuk senyawa tersebut make massa unsur lainnya dapat diketahui.

Contoh:
Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40)
Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 12/100 x 50 gram = 6 gram
massa C
Kadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%
= 6/50 x 100 % = 12%

3.

HUKUM PERBANDINGAN BERGANDA = HUKUM DALTON
"Bila dua buah unsur dapat membentuk dua atau lebih senyawa untuk massa salah satu unsur yang sama banyaknya maka perbandingan massa unsur kedua akan berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana".

Contoh:

Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk,
NO dimana massa N : 0 = 14 : 16 = 7 : 8
NO2 dimana massa N : 0 = 14 : 32 = 7 : 16

Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandingan massa Oksigen pada senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2

4.

HUKUM-HUKUM GAS
Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV = nRT

dimana:
P = tekanan gas (atmosfir)
V = volume gas (liter)
n = mol gas
R = tetapan gas universal = 0.082 lt.atm/mol Kelvin
T = suhu mutlak (Kelvin)

Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi-kondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:


A.

HUKUM BOYLE
Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan
n1 = n2 dan T1 = T2 ; sehingga diperoleh : P1 V1 = P2 V2

Contoh:
Berapa tekanan dari 0 5 mol O2 dengan volume 10 liter jika pada temperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter den tekanan 2 atmosfir ?

Jawab:
P1 V1 = P2 V2
2.5 = P2 . 10 ® P2 = 1 atmosfir

B.

HUKUM GAY-LUSSAC
"Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat den sederhana".

Jadi untuk: P1 = P2 dan T1 = T2 berlaku : V1
/ V2 = n1 / n2

Contoh:
Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2) jika pada kondisi tersebut 1 liter gas hidrogen (H2) massanya 0.1 g.
Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14

Jawab:

V1/V2 = n1/n2 ® 10/1 = (x/28) / (0.1/2) ® x = 14 gram

Jadi massa gas nitrogen = 14 gram.

C.

HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukan dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:

P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2

D. HUKUM AVOGADRO
"Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan bahwa pada keadaan STP (0o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya 22.4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas.

Contoh:
Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27o C dan tekanan 1 atm ?
(Ar: H = 1 ; N = 14)

Jawab:
85 g amoniak = 17 mol = 0.5 mol

Volume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 liter

Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:

P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
1 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27) ® V2 = 12.31 liter

sistem koloid

A.KOLOID

Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (campuran kasar). Sistem koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan atau suspensi.

Keadaan koloid bukan ciri dari zat tertentu karena semua zat, baik padat, cair, maupun gas, dapat dibuat dalam keadaan koloid.

Sistem koloid sangat berkaitan erat dengan hidup dan kehidupan kita sehari-hari. Cairan tubuh, seperti darah adalah sistem koloid, bahan makanan seperti susu, keju, nasi, dan roti adalah sistem koloid. Cat, berbagai jenis obat, bahan kosmetik, tanah pertanian juga merupakan sistem koloid.

Karena sistem koloid sangat berpengaruh bagi kehidupan sehari-hari, kita harus mempelajarinya lebih mendalam agar kita dapat menggunakannya dengan benar dan dapat bermanfaat untuk diri kita.

Koloid adalah suatu sistem campuran “metastabil” (seolah-olah stabil, tapi akan memisah setelah waktu tertentu). Koloid berbeda dengan larutan; larutan bersifat stabil.

Di dalam larutan koloid secara umum, ada 2 zat sebagai berikut :

- Zat terdispersi, yakni zat yang terlarut di dalam larutan koloid

- Zat pendispersi, yakni zat pelarut di dalam larutan koloid

Berdasarkan fase terdispersi maupun fase pendispersi suatu koloid dibagi sebagai berikut :

Fase Terdispersi

Pendispersi

Nama koloid

Contoh

Gas

Gas

Bukan koloid, karena gas bercampur secara homogen

Gas

Cair

Busa

Buih, sabun, ombak, krim kocok

Gas

Padat

Busa padat

Batu apung, kasur busa

Cair

Gas

Aerosol cair

Obat semprot, kabut, hair spray di udara

Cair

Cair

Emulsi

Air santan, air susu, mayones

Cair

Padat

Gel

Mentega, agar-agar

Padat

Gas

Aerosol padat

Debu, gas knalpot, asap

Padat

Cair

Sol

Cat, tinta

Padat

Padat

Sol Padat

Tanah, kaca, lumpur

B. Sifat Koloid

a. Efek Tyndall

Efek Tyndall adalah penghamburan cahaya oleh larutan koloid, peristiwa di mana jalannya sinar dalam koloid dapat terlihat karena partikel koloid dapat menghamburkan sinar ke segala jurusan.

Contoh: sinar matahari yang dihamburkan partikel koloid di angkasa, hingga langit berwarna biru pada siang hari dan jingga pada sore hari ; debu dalam ruangan akan terlihat jika ada sinar masuk melalui celah.

b. Gerak Brown

Gerak Brown adalah gerak partikel koloid dalam medium pendispersi secara terus menerus, karena adanya tumbukan antara partikel zat terdispersi dan zat pendispersi. Karena gerak aktif yang terus menerus ini, partikel koloid tidak memisah jika didiamkan.

c. Adsorbsi Koloid

Adsorbsi Koloid adalah penyerapan zat atau ion pada permukaan koloid. Sifat adsorbsi digunakan dalam proses:

1. Pemutihan gula tebu.

2. Norit.

3. Penjernihan air.

Contoh: koloid antara obat diare dan cairan dalam usus yang akan menyerap kuman penyebab diare.

Koloid Fe(OH)3 akan mengadsorbsi ion H+ sehingga menjadi bermuatan +. Adanya muatan senama maka koloid Fe(OH), akan tolak-menolak sesamanya sehingga partikel-partikel koloid tidak akan saling menggerombol.

Koloid As2S3 akan mengadsorbsi ion OH- dalam larutan sehingga akan bermuatan - dan tolak-menolak dengan sesamanya, maka koloid As2S3 tidak akan menggerombol.

d. Muatan Koloid dan Elektroforesis

Muatan Koloid ditentukan oleh muatan ion yang terserap permukaan koloid. Elektroforesis adalah gerakan partikel koloid karena pengaruh medan listrik.

Karena partikel koloid mempunyai muatan maka dapat bergerak dalam medan listrik. Jika ke dalam koloid dimasukkan arus searah melalui elektroda, maka koloid bermuatan positif akan bergerak menuju elektroda negatif dan sesampai di elektroda negatif akan terjadi penetralan muatan dan koloid akan menggumpal (koagulasi).

Contoh: cerobong pabrik yang dipasangi lempeng logam yang bermuatan listrik dengan tujuan untuk menggumpalkan debunya.

e. Koagulasi Koloid

Koagulasi koloid adalah penggumpalan koloid karena elektrolit yang muatannya berlawanan.

Contoh: kotoran pada air yang digumpalkan oleh tawas sehingga air menjadi jernih.

Faktor-faktor yang menyebabkan koagulasi:

§ Perubahan suhu.

§ Pengadukan.

§ Penambahan ion dengan muatan besar (contoh: tawas).

§ Pencampuran koloid positif dan koloid negatif.

Koloid akan mengalami koagulasi dengan cara:

1. Mekanik

Cara mekanik dilakukan dengan pemanasan, pendinginan atau pengadukan cepat.

2. Kimia

Dengan penambahan elektrolit (asam, basa, atau garam).

Contoh: susu + sirup masam —> menggumpal

lumpur + tawas —> menggumpal

Dengan mencampurkan 2 macam koloid dengan muatan yang berlawanan.

Contoh: Fe(OH)3 yang bermuatan positif akan menggumpal jika dicampur As2S3 yang bermuatan negatif.

f. Koloid Liofil dan Koloid Liofob

- Koloid Liofil

Koloid Liofil adalah koloid yang mengadsorbsi cairan, sehingga terbentuk selubung di sekeliling koloid.

Contoh: agar-agar.

- Koloid Liofob

Koloid Liofob adalah kolid yang tidak mengadsorbsi cairan. Agar muatan koloid stabil, cairan pendispersi harus bebas dari elektrolit dengan cara dialisis, yakni pemurnian medium pendispersi dari elektrolit.

g. Emulasi

Emulasi adalah kolid cairan dalam medium cair. Agar larutan kolid stabil, ke dalam koloid biasanya ditambahkan emulsifier, yaitu zat penyetabil agar koloid stabil.

Contoh: susu merupakan emulsi lemak di dalam air dengan kasein sebagai emulsifier.

h. Kestabilan Koloid

a. Banyak koloid yang harus dipertahankan dalam bentuk koloid untuk penggunaannya.

Contoh: es krim, tinta, cat.

Untuk itu digunakan koloid lain yang dapat membentuk lapisan di sekeliling koloid tersebut. Koloid lain ini disebut koloid pelindung.

Contoh: gelatin pada sol Fe(OH)3.

b. Untuk koloid yang berupa emulsi dapat digunakan emulgator yaitu zat yang dapat tertarik pada kedua cairan yang membentuk emulsi

Contoh: sabun deterjen sebagai emulgator dari emulsi minyak dan air.

i. Pemurnian Koloid

Untuk memurnikan koloid yaitu menghilangkan ion-ion yang mengganggu kestabilan koloid, dapat dilakukan cara dialisis. Koloid yang akan dimurnikan dimasukkan ke kantong yang terbuat dari selaput semipermeabel yaitu selaput yang hanya dapat dilewati partikel ion saja dan tidak dapat dilewati molekul koloid.

Contoh: kertas perkamen, selopan atau kolodion.

Kantong koloid dimasukkan ke dalam bejana yang berisi air mengalir, maka ion-ion dalam koloid akan keluar dari kantong dan keluar dari bejana dan koloid tertinggal dalam kantong. Proses dialisis akan di percepat jika di dalam bejana diberikan arus listrik yang disebut elektro dialisis.

Proses pemisahan kotoran hasil metabolisme dari darah oleh ginjal termasuk proses dialisis. Maka apabila seseorang menderita gagal ginjal, orang tersebut harus menjalani “cuci darah” dengan mesin dialisator di rumah sakit. Koloid juga dapat dimurnikan dengan penyaring ultra.

C. Pembuatan Sistem Koloid

  1. Cara Kondensasi

Pembuatan sistem koloid dengan cara kondensasi dilakukan dengan cara penggumpalan partikel yang sangat kecil. Penggumpalan partikel ini dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Reaksi Pengendapan

Pembuatan sistem koloid dengan cara ini dilakukan dengan mencampurkan larutan elektrolit sehingga menghasilkan endapan.

Contoh: AgNO3 + NaCl —> AgCl(s) + NaNO3

2. Reaksi Hidrolisis

Reaksi hidrolisis adalah reaksi suatu zat dengan air. Sistem koloid dapat dibuat dengan mereaksikan suatu zat dengan air.

Contoh: AlCl3 +H2O —> Al(OH)3(s) + HCl

3. Reaksi Redoks

Pembuatan koloid dapat terbentuk dari hasil reaksi redoks.

Contoh: pada larutan emas

Reaksi: AuCl3 + HCOH —> Au + HCl + HCOOH

Emas formaldehid

4. Reaksi Pergeseran

Contoh: pembuatan sol As2S3 dengan cara mengalirkan gas H2S ke dalam laruatn H3AsO3 encer pada suhu tertentu.

Reaksi: 2 H3AsO3 + 3 H2S —> 6 H2O + As2S3

5. Reaksi Pergantian Pelarut

Contoh: pembuatan gel kalsium asetat dengan cara menambahkan alkohol 96% ke dalam larutan kalsium asetat jenuh.

2.Cara Dispersi

Pembuatan sistem koloid dengan cara dispersi dilakukan dengan memperkecil partikel suspensi yang terlalu besar menjadi partikel koloid, pemecahan partikel-partikel kasar menjadi koloid.

1. Cara Mekanik

Ukuran partikel suspensi diperkecil dengan cara penggilingan zat padat, dengan menghaluskan butiran besar kemudian diaduk dalam medium pendispersi.

Contoh: Gumpalan tawas digiling, dicampurkan ke dalam air akan membentuk koloid dengan kotoran air.

Membuat tinta dengan menghaluskan karbon pada penggiling koloid kemudian didispersikan dalam air.

Membuat sol belerang dengan menghaluskan belerang bersama gula (1:1) pada penggiling koloid, kemudian dilarutkan dalam air, gula akan larut dan belerang menjadi sol.

2. Cara Peptisasi

Pembuatan koloid dengan cara peptisasi adalah pembuatan koloid dengan menambahkan ion sejenis, sehingga partikel endapan akan dipecah.

Contoh: sol Fe(OH)3 dengan menambahkan FeCl3.

sol NiS dengan menambahkan H2S.

karet dipeptisasi oleh bensin.

agar-agar dipeptisasi oleh air.

endapan Al(OH)3 dipeptisasi oleh AlCl3.

3. Cara Busur Bredia/Bredig

Pembuatan koloid dengan cara busur Bredia/Bredig dilakukan dengan mencelupkan 2 kawat logam (elektroda) yang dialiri listrik ke dalam air, sehingga kawat logam akan membentuk partikel koloid berupa debu di dalam air.

4. Cara Ultrasonik

yaitu penghancuran butiran besar dengan ultrasonik (frekuensi > 20.000 Hz)

Campuran heterogen.

Campuran homogen disebut larutan, contoh: larutan gula dalam air. Campuran heterogen dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: Sistem koloid termasuk dalam bentuk campuran. Campuran terbagi menjadi 2, yaitu:

1. Suspensi, contoh: pasir dalam air.

2. Koloid, contoh: susu dengan air.

D. Komponen Penyusun Koloid

1. Fase kontinyu : medium pendispersi jumlahnya lebih banyak.

2. Fase diskontinyu : medium terdispersi jumlahnya labih banyak.

E. Bentuk Partikel Koloid

1. Bulatan : misalnya virus, silika.

2. Batang : misalnya virus.

3. Piringan : misalnya globulin dalam darah.

4. Serat : misalnya selulosa.

F. Penggunaan Sistem Koloid

1. Obat-obatan : salep, krim, minyak ikan.

2. Makanan : es krim, jelly dan agar-agar.

3. Kosmetik : hair cream, skin spray, body lotion.

4. Industri : tinta, cat.

G.Beberapa Macam Koloid

1. Aerosol

adalah sistem koloid di mana partikel padat atau cair terdispersi dalam gas.

Contoh: aerosol padat: debu, asap.

aerosol cair: kabut, awan.

Bahan pendingin dan pendorong yang sering digunakan adalah Kloro Fluoro Karbon (CFC).

2. Emulsi

adalah sistem koloid di mana zat terdispersi dan pendispersi adalah zat cair yang tidak dapat bercampur. Misalnya: Emulsi minyak dalam air: santan, susu, lateks, minyak ikan. Emulsi air dalam minyak: mentega, minyak rambut, minyak bumi.

Untuk membentuk emulsi digunakan zat pengemulsi atau emulgator yaitu zat yang dapat tertarik oleh kedua zat cair tersebut.

Contoh: sabun untuk mengemulsikan minyak dan air.

kasein sebagai emulgator pada susu.

3. Sol

adalah suatu sistem koloid di mana partikel padat terdispersi dalam zat cair.

No.

Hidrofob

Hidrofil

a.

Tidak menarik molekul air tetapi mengadsorbsi ion

Menarik molekul air hingga menyelubungi partikel terdispersi

b.

Tidak reversible, apabila mengalami koagulasi sukar menjadi sol lagi

Reversibel, bila mengalami koagulasi akan dapat membentuk sol lagi jika ditambah lagi medium pendispersinya

c.

Biasanya terdiri atas zat anorganik

Biasanya terdiri atas zat organik

d.

Kekentalannya rendah

Kekentalannya tinggi

e.

Gerak Brown terlihat jelas

Gerak Brown tidak jelas

f.

Mudah dikoagulasikan oleh elektrolit

Sukar dikoagulasikan oleh elektrolit

g.

Umumnya dibuat dengan cara kondensasi

Umumnya dibuat dengan cara dispersi

h.

Efek Tyndall jelas

Efek Tyndall kurang jelas

i.

Contoh: sol logam, sol belerang, sol Fe(OH)3, sol As2S3, sol sulfida

Contoh: sol kanji, sol protein, sol sabun, sol gelatin

4. Gel/Jel

adalah koloid liofil setengah kaku.

Contoh: agar-agar, lem kanji, selai, jelly untuk menata rambut.

5. Buih

adalah sistem koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair.

Contoh: sabun, detergen, protein.

Zat-zat yang dapat memecah/mencegah buih yaitu eter, isoamil alkohol.

H.SABUN/DETERGEN

adalah zat yang molekulnya terdiri atas hidrofob dan sekaligus gugus hidrofil.

I. PENJERNIHAN AIR SUNGAI

1. Air sungai mengandung lumpur ditambah tawas ® air jernih.

2. Air jernih ditambah kaporit ® air jernih bebas kuman.

3. Air jernih bebas kuman disaring ® air bersih.

Rabu, 06 Juli 2011

Jurnal Pendidikan Kimia

PENDEKATAN PEMBELAJARAN KONSEP IKATAN KIMIA YANG SESUAI DENGAN PENDEKATAN ILMIAH DAN PEDAGOGI

Kajian Jurnal ini untuk dijadikan refleksi..mengapa topik Ikatan Kimia dianggap sulit oleh siswa dan bahkan guru pun sulit mengajarkannya….

Pemahaman ikatan kimia yang komprehensif sangat penting, agar dapat menguasai hampir semua topik kimia seperti senyawa karbon, protein, polimer, asam-basa, energi kimia dan termodinamika. Namun berdasarkan berbagai literatur, konsep ikatan kimia dianggap oleh guru, siswa dan kimiawan sebagai konsep yang sukar.

Selama dua dasawarsa ini, banyak peneliti menemukan bahwa siswa kurang memahami konsep ikatan kimia secara mendalam dan gagal mengintegrasikan model mental ke dalam suatu kerangka konseptual yang koheren.

Terjadinya miskonsepsi pada siswa pada konsep-konsep tersebut telah banyak dilaporkan di seluruh dunia. Hal ini karena siswa ‘bergerak’ dalam dunia materi yang makroskopik sehingga tidak mudah bagi mereka mengikuti pergeseran pemikiran antara tingkat makroskopik ke sub mikroskopik. Akibatnya mereka cenderung membangun konsepsi alternatif dan model mental yang tidak ilmiah. Berdasarkan penelitian Taber (2002), sebagian besar konsepsi alternatif siswa bukan hanya diturunkan dari pengalaman belajar informalnya sendiri tetapi berasal dari pembelajaran sains sebelumnya.

Konsepsi alternatif siswa yang disebabkan oleh cara mengajar guru itu menurut Taber (2002) disebut pedagogical learning impediment (rintangan pedagogi belajar). Pernyataan itu juga didukung hasil studi pendahuluan peneliti (Levy Nahum, et al) terhadap prestasi kimia siswa berdasarkan uji ‘high-stakes’ dan kaji ulang pendekatan pembelajaran selama 14 tahun bahwa pemahaman siswa yang dangkal bukan hanya karena faktor internal konsep ikatan kimia yang rumit, namun adanya faktor eksternal yang menyesatkan, yaitu pendekatan pembelajaran tradisional oleh guru dan buku teks serta metode asesmen yang digunakan.

Oleh karena itu peneliti perlu melakukan perubahan pendekatan tradisional secara radikal, yaitu mengembangkan pendekatan pembelajaran baru untuk konsep ikatan kimia dan mengkonstruksi suatu perbaikan pendekatan yang sesuai dengan pandangan ilmuwan.

B. MASALAH

Sasaran yang ingin dituju dari penelitian adalah mengembangkan outline untuk pendekatan pembelajaran baru pada konsep ikatan kimia agar dapat meningkatkan pemahaman siswa SMA. Pertanyaan penelitiannya adalah : 1) Apakah sajakah tujuan belajar kunci dan usulan yang diajukan ilmuwan dan guru kimia senior untuk memperbaiki pendekatan pembelajaran konsep ikatan kimia ? ; 2) Apakah tugas-tugas asesmen baru yang dilandasi pengembangan tujuan belajar kunci yang spesifik dan performans belajar lebih dapat mendiagnosis pemahaman siswa terhadap konsep ikatan kimia dibandingkan dengan pertanyaan tradisional pada ujian ‘high-stakes’ ?

C. LANDASAN TEORI

Kesidou dan Roseman (2002) menyatakan materi kurikulum mempunyai peran utama dalam proses belajar mengajar, karena banyak guru yang mengandalkannya untuk digunakan sebagai konten dan pengetahuan pedagogi konten. Namun pendekatan tradisional sebagaimana terlihat pada banyak buku teks kimia terlalu berlebihan dalam menyederhanakan konsep ikatan kimia, sehingga tidak menjadi alat ilmiah yang bisa digunakan untuk meningkatkan pemahaman siswa. Menurut Wiggins dan Mc Tighe (1998), semua pembelajaran memang perlu disederhanakan, namun ada perbedaan pokok antara pengembangan pembelajaran yang disederhanakan (simplified instruction) dengan pendekatan terlalu disederhanakan (simplisticapproach) yang menyembunyikan ketidakpastian, argument dan tidak meninjau ulang model penyederhanaan. Pendekatan yang terlalu disederhanakan seperti pada teks book (dan pembelajaran) seolah-olah menyatakan bahwa pemikiran, kreatifitas, skeptisisme atau argumentasi tak lagi diperlukan. Hal tersebut tentu akan mereduksi pertanyaan siswa yang sebenarnya penting untuk mengembangkan pemahaman yang dalam dan gagasan-gagasan besar .

Berikut ini hasil pengkajian ulang peneliti mengenai pendekatan pembelajaran tradisional yang terdapat pada buku teks kimia SMA dan kimia dasar universitas serta kurikulum :

  1. Klasifikasi unsur ke dalam logam, non logam dan semilogam dijadikan landasan untuk membuat dihotomi dalam mengklasifikasikan ikatan kimia, yaitu ikatan kimia terjadi antara unsur nonlogam dan ikatan ion terjadi antara logam dan non logam
  2. Ada empat kelompok senyawa yang tersusun dari : kisi ionik, kisi molekular, kisi kovalen dan kisi logam. Setiap struktur dari kisi dielaborasi dan diskusikan dengan meninjau jenis ikatan antar partikel. Namun jenis ikatan kimia (ion, kovalen dan logam) seringkali didiskusikan sebagai kesatuan yang berbeda ;
  3. Konsep polaritas diperkenalkan hanya sebagai suatu sifat yang berhubungan dengan ikatan kovalen ;
  4. Ikatan kovalen dan interaksi van der waals tidak dinyatakan sebagai ikatan kimia, tetapi hanya sebagai gaya ;
  5. Hukum oktet digunakan sebagai penyederhanaan yang berlebihan, karena untuk terjadinya ikatan, tidak selalu atom harus memiliki kulit elektron yang penuh. Akibat penggunaan hukum oktet ini, ikatan hidrogen tidak dapat diterima sebagai ikatan kimia.

Keberhasilan suatu asesmen tergantung pada sifat dan kualitas butir-butir soal, strategi dan tugas-tugas yang digunakan untuk menjaring petunjuk performans belajar siswa, seperti metode yang digunakan untuk menafsirkan makna performans siswa yang diukur (Wilson dan Berthenthal, 2006). Perkins (1998) menyatakan pemahaman mempunyai makna mampu menyelesaikan bermacam-macam performans yang menunjukan seseorang memahami konsep.

Resiser, et.al,( 2003) menggunakan istilah performans belajar untuk mengilustrasikan pemahaman yang harus dimiliki siswa sebagai hasil bermacam-macam performans tugas. Pengembang kurikulum, pertama-tama harus menentukan tujuan belajar kunci dan kemampuan yang diharapkan diperoleh siswa sebelum menyusun materi pelajaran dan asesmen. Untuk mengukur apakah siswa sudah belajar konsep-konsep kunci, maka perlu ; a) menterjemahkan pernyataan pengetahuan deklaratif menjadi suatu susunan performans kogitif yang dapat diobservasi ; b) dengan tegas menyatakan apa saja jenis performans kognitifnya.

Pertanyaan-pertanyaan dalam asesmen tradisional tidak dilandasi tujuan belajar kinci yang spesifik sehingga tidak dapat mengukur performans belajar. Sistem asesmen seperti itu mengurangi upaya guru-guru yang ingin memastikan terjadinya belajar bermakna dan mengembangkan kemampuan berpikir tingkat tinggi.

Berikut ini contoh pertanyaan-pertanyaan pada asesmen tradisional tidak menguji performans belajar : a) Manakah zat yang memiliki titik leleh tertinggi ; BaCl2 ataukah C (intan) ? Jelaskan jawabanmu! (Jawaban: titik leleh C lebih tinggi daripada BaCl2, karena ikatan kovalen antara atom-atom karbon dalam intan lebih kuat daripada ikatan ion dalam BaCl2). Pertanyaan itu tidak relevan , siswa harus membandingkan titik leleh dua struktur kisi raksasa yang berbeda dan tanpa pemahaman kualitatif, sehingga jawaban hanya dilandasi ingatan yang tidak ilmiah dan terlalu disederhanakan tanpa dilandasi pengetahuan mengenai kekuatan ikatan ; b) Titik didih Cl2O lebih rendah daripada titik didih H2O2. Jelaskanlah fakta tersebut !Titik didih Cl2O lebih rendah daripada titik didih H2O2 karena ikatan hidrogen antara molekul H2O2 lebih kuat daripada interaksi van der Waals antara molekul Cl2O). Meskipun pertanyaan itu dapat dijawab, sebenarnya tidak dijamin siswa benar-benar mengerti relevansi konsep-konsepnya (pseudoconceptions) dan argumennya tidak ilmiah (Jawaban:

Kesulitan siswa pada ikatan kimia tidak selalu karena fenomena miskonsepsi. Tampaknya siswa sering menjawab pertanyaan menggunakan istilah yang digunakan gurunya tetapi tidak memahami sepenuhnya konsep tersebut. Vinner (1997) menyarankan penggunaan istilah pseudoconception , apabila siswa menggunakan istilah yang benar pada konteks yang benar tanpa menggunakan pemikiran konseptual atau pemahaman ilmiah. Berdasarkan studi terdahulu dari berbagai rujukan dan kajian terhadap metode asesmen tradisional yang telah digunakan, ada tiga kategori kesulitan siswa terhadap ikatan kimia, yaitu : 1) kekeliruan mengenai ikatan intramolekular dan ikatan intermolekular ; 2) cenderung terlalu mengeneralisasikan (overgeneralize) dan menggunakan hafalan (rote memorize) daripada eksplanasi ilmiah ; 3) menggunakan istilah dan konsep yang benar namun tidak memahami makna atau relevansi konseptualnya (pseudoconceptions). Oleh karena itu perlu disarankan untuk menyesuaikan asesmen, kurikulum dan pembelajaran dengan tujuan kunci belajar spesifik yang esensil untuk belajar bermakna.

Pembahasan di atas mengenai buku teks kimia tidak dimaksudkan untuk menyalahkan buku-buku tersebut sebagai penyebab siswa tidak mengerti topik tertentu atau tidak berfikir ilmiah. Sebagaimana yang disarankan Kuhn (1970) instruksi didaktik sekarang ini cenderung memperlakukan pengetahuan seolah-olah sudah pasti dan final. Kombinasi pendekatan tradisional yang digunakan oleh pengembang kurikulum di seluruh dunia dan tuntutan asesmennya menghasilkan perkembangan PCK (pedagogical content knowledge) yang over simplistic (terlalu menyederhanakan), antara lain menggunakan generalisasi yang berlebihan dan mendefinisikan secara absolute. Karenanya tidak sesuai dengan pengetahuan ilmiah yang up to date dan gagal dalam mengembangkan pemahaman konseptual. Hal tersebut dapat terefleksi dari miskonsepsi dan pseudokonsepsi yang dimiliki siswa.

Menurut Magnusson, Krajcick dan Borcko (1999) : PCK adalah pemahaman guru tentang bagaimana membantu siswa menguasai materi subyek spesifik. Termasuk di dalamnya pengetahuan tentang bagaimana bagian-bagian topik materi subyek, masalah dan isu-isu dapat diorganisir, direpresentasikan dan disesuaikan dengan perbedaan minat dan kemampuan pembelajar sehingga disajikan untuk pengajaran. PCK tradisional mengenai ikatan kimia (juga diistilahkan oleh Magnusson, (1999) sebagai pengetahuan pedagogi konten spesifik telah dikembangkan selama dua decade dalam komunitas pendidikan kimia sekolah menengah. Pedagogi konten spesifik itu menjadi petunjuk guru dalam mengajar di kelas. Para pengambil keputusan di komunitas pendidikan kimia seluruh dunia seringkali membuat pengetahuan seolah-olah sudah pasti dan final. Taber (2005), salah satu guru professional, menyatakan bahwa untuk menemukan cara untuk membuat gagasan kompleks dapat diakses, tetapi seimbang memerlukan sajian materi dengan cara yang sahih secara ilmiah dan memerlukan suatu program yang sesuai dengan belajar masa depan. Dengan perkataan lain, guru perlu menemukan ‘ tingkat penyederhanaan yang optimal’ ; penyederhanaan yang cukup yang cocok disajikan untuk kebutuhan siswa, tetapi tidak berlebihan mengabaikan kebutuhan masa depan.

D. METODOLOGI

Penelitian ini melibatkan partisipan yang terdiri dari :

a) Ahli kimia senior dan ahli pendidikan kimia senior (10 orang) diwawancara untuk mengetahui bagaimana persepsi dan eksplanasi ilmiah serta pandangannya mengenai pendekatan pedagogi untuk mengajarkan konsep ikatan kimia .

b) Seorang ahli kimia fisik (termasuk dari yang 10 di atas) memimpin 20 orang guru/dosen kimia ahli dalam simposium ilmiah untuk membahas dan mendiskusikan konsep ikatan kimia berdasarkan pendekatan ilmiah masa kini, sehingga para peserta terdorong meninjau ulang pendekatan pengajarannya.

c) Guru kimia ahli sebanyak 10 orang dilibatkan dalam workshop (sebagai kelompok focus) untuk menganalisis lebih dalam mengenai metode asesmen tradisional , ketidaksesuaian pendekatan tradisional dengan pendekatan ilmiah, merumuskan tujuan belajar utama dan menyusun pendekatan baru untuk mengajarkan ikatan kimia serta menyusun tugas-tugas asesmen baru berdasarkan sejumlah performans belajar.

d) Siswa kimia kelas 11 (77 orang) untuk menguji coba tugas-tugas asesmen baru yang disusun selama workshop dan hasilnya dibandingkan dengan metode asesmen tradisional.

Data yang diperoleh dari rekaman dan catatan lapangan pada simposium, wawancara dan workshop digabungkan dan dianalisis secara kualitatif, menggunakan metode triangulasi. Sedangkan data hasil uji coba asesmen baru dibandingkan dengan tes ME menggunakan uji nonparametrik McNemars

E. HASIL PENELITIAN

  1. Tujuan belajar kunci yang diusulkan agar meningkatkan pemahaman siswa adalah : a) ikatan kimia tidak dapat dibahas melalui susunan definisi yang kaku atau klasifikasi dihotomi ; b) semua ikatan kimia merupakan gaya elektrostatik sesuai hukum Coulomb ; c) keseluruhan rentang kekuatan ikatan kimia dapat dipetakan dalam skala kontinum sesuai gaya elektrostatiknya ; d) ada prinsip dan konsep kunci yang sentral dan umum untuk semua ikatan kimia (gaya repulsi /atraksi, titik ekuilibrium, energi ikatan, panjang ikatan dan kelektronegatifan; e) model kualitatif bisa digunakan untuk menjelaskan fenomena kimia namun terbatas; f) mekanika kuantum digunakan untuk menyelesaikan masalah perhitungan ikatan kimia.
  2. Pendekatan pembelajaran dimulai dari konsep kunci dan prinsip-prinsip dasar umum dan selanjutnya senyawa molekular dan kisi kristal, yaitu sbb : a) pembentukan ikatan kimia dijelaskan sesuai kurva energi , ukuran energi ikatan dan panjang ikatan ; c) menyajikan skala kontinum ikatan kimia ; d) struktur elektron dan keelektronegatifan penting untuk menentukan jenis ikatan yang mungkin terjadi; e)molekul poliatomik tunggal diuraikan berdasarkan karakteristik antar atom dan model visual ; e) membahas sifat-sifat dan fenomena zat molekular dan kisi raksasa berdasarkan ikatan dan struktur.
  3. Siswa yang berhasil mencapai skor tinggi pada asesmen ME tidak memahami konsep kunci, namun tugas-tugas pada asesmen baru dapat menggali kemampuan siswa untuk menunjukkan pemahamannya terhadap konsep kunci (menunjukkan performans belajar yang diharapkan)

F. KOMENTAR TERHADAP PENELITIAN TERSEBUT

  1. Keunggulan: a)menggunakan penelitian pendahuluan, sehingga peneliti mampu menemukan masalah pokok dan memformulasikan penyelesaiannya ; b) melibatkan banyak pakar untuk memperoleh penyelesaian masalah; c) pokok permasalahan dan bagaimana penyelesaiannya diuraikan cukup jelas.
  2. Kelemahan : a) Pendekatan pembelajaran baru belum diuji cobakan, Hasil penelitian yang dilaporkan hanya mengenai hasil asesmen. Ketidak sesuaian judul dengan masalah yang diteliti; b) hanya memberikan rambu-rambu untuk mengembangkan tujuan dan pendekatan pembelajaran ; c) performans belajar yang dimaksud kurang diuraikan dengan jelas ; c) tidak ada penjelasan apakah struktur Lewis perlu diajarkan atau tidak ; d) tidak ada penjelasan media pembelajaran yang digunakan dalam pendekatan tersebut.