BAB IV PEMBAHASAN Upaya peningkatan mutu pendidikan telah

BAB IV
PEMBAHASAN
Upaya peningkatan mutu pendidikan telah dan sedang dilakukan oleh Departemen
Pendidikan Nasional dan Departemen Agama di segala bidang. Upaya ini mulai
dari pembenahan manajemen, pengembangan kemampuaan profesional guru
dalam melaksanakan tugas profesional melalui pendidikan dan pelatihan, sampai
dengan peningkatan sumber belajar. Dalam mata pelajaran kimia, peningkatan
sumber meliputi pengadaan laboratorium kimia lengkap dengan alat dan bahan
yang diperlukan untuk keperluan praktikum siswa SMA/MA.
Walaupun demikian, dengan jumlah Sekolah Menengah Atas yang sangat banyak
dan tersebar mulai dari Nangro Aceh Darussalam sampai dengan Papua, belum
semua SMA memiliki laboratorium yang lengkap sesuai dengan standar yang
ditetapkan. Ada SMA yang memiliki laboratorium standar lengkap kimia. Ada
SMA yang memiliki laboratorium kimia tidak lengkap, tidak sesuai standar.
Bahkan, masih banyak SMA yang belum memiliki laboratorium IPA, baik yang
lengkap maupun tidak lengkap. Walaupun sekolah dalam kondisi yang sangat
minimal, pendidikan hendaknya dapat terus diselenggarakan.8
Selain itu, alat peraga standar yang dipakai selama ini, dari segi penggunaannya di
SMA masih dianggap kurang praktis, sukar diperoleh, mahal, dan menggunakan
banyak bahan kimia. Sebagai contoh, banyak sekolah yang tidak memiliki alat
pengaduk magnetik karena alat ini tergolong mahal dan sukar diperoleh di daerah.
Demikian pula alat peraga kimia yang mempunyai beberapa fungsi sekaligus juga
belum banyak ditemukan.
Dalam Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) sekolah menengah atas,
hampir setiap pokok bahasan kimia terdapat praktikum yang harus dilakukan oleh
siswa. Minimal ada dua puluh tujuh (27) jenis praktikum kimia yang harus
dilakukan siswa dari kelas 1 hingga kelas 3. Materi kimia yang harus dilakukan
dengan praktikum dapat dilihat pada Tabel 4.1.
21
Tabel 4.1. Materi Kimia dalam KTSP yang Dilakukan dengan Praktikum
No
Materi Pembelajaran
Kegiatan Praktikum
1
2
Persamaan reaksi sederhana
Hukum dasar kimia
3
Larutan elektrolit dan non elektrolit
4
5
Identifikasi atom C, H, dan O
Reaksi eksoterm dan endoterm
6
7
Hukum Hess
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
8
Faktor-faktor yang mempengarui
pergeseran kesetimbangan
9
Sifat larutan asam dan basa
10
Derajat keasaman (pH)
11
12
13
Titrasi asam dan basa
Larutan penyangga
Hidrolisis garam
14
Pembuatan koloid
15
Tekanan uap jenuh larutan
16
Titik beku dan titik didih larutan elektrolit dan
non elektrolit
17
18
Perbedaan sifat koligatif larutan elektrolit dan
non elektrolit
Sel Volta
19
Reaksi elektrolisis
20
Korosi
21
Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia unsur
22
Manfaat dan dampak unsur-unsur dalam
kehidupan sehari-hari dan industri
Struktur dan tata nama senyawa karbon
23
arah
Mengamati reaksi kimia
Membuktikan hukum Lavoisier melalui percobaan
Membuktikan hukum Proust melalui percobaan
Mengidentifikasi sifat-sifat larutan elektrolit dan
non elektrolit melalui percobaan
Mengidentifikasi unsur C, H, dan O melalui percobaan
Membedakan reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm)
dengan reaksi yang menerima kalor (endoterm) melalui
percobaan
Menghitung harga ∆H reaksi melalui percobaan
Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi laju
reaksi melalui percobaan
Menganalisis pengaruh perubahan suhu, konsentrasi,
tekanan dan volume pada pergeseran kesetimbangan
melalui percobaan
Mengidentifikasi sifat larutan asam dan basa dengan
berbagai indikator
Memperkirakan pH suatu larutan elektrolit yang tidak
dikenal berdasarkan hasil pengamatan trayek
perubahan warna berbagai indikator asam dan basa
Menentukan konsentrasi, dan kadar zat melalui titrasi
Menganalisis larutan penyangga melalui percobaan
Menentukan ciri-ciri beberapa jenis garam yang
terhidrolisis dalam air melalui perobaan
Menjelaskan proses pembuatan koloid melalui
percobaan
Menghitung tekanan uap larutan berdasarkan
percobaan
Mengamati penurunan titik beku suatu zat cair akibat
penambahan zat terlarut melalui percobaan
Menghitung penurunan titik beku larutan elektrolit dan
non elektrolit berdasarkan data percobaan
Mengamati kenaikan titik didih suatu zat cair akibat
penambahan zat terlarut melalui percobaan
Menghitung kenaikan titik didih larutan elektrolit dan
non elektrolit berdasarkan data percobaan
Menganalisis data percobaan untuk membandingkan
sifat koligatif larutan elektrolit dan non elektrolit
Menjelaskan bagaimana energi listrik dihasilkan
dari reaksi redoks dalam sel Volta
Mengamati reaksi yang terjadi di anoda dan katoda
pada reaksi elektrolisis melalui percobaan
Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi
terjadinya korosi melalui percobaan
Mengidentifikasi sifat kimia unsur melalui percobaan
Menjelaskan pembuatan unsur dan senyawanya di
laboratorium dan industri
Mengidentifikasi gugus fungsi senyawa karbon melalui
percobaan
Sumber : Silabus Mata Pelajaran Kimia Sekolah Menengah Atas20
22
Dari 27 jenis praktikum tersebut, terdapat beberapa praktikum yang memerlukan
peralatan khusus, antara lain: pada materi stoikiometri praktikum kimia yang
disyaratkan kurikulum untuk dilakukan diantaranya adalah membuktikan hukum
Lavoisier dan mengamati reaksi kimia. Praktikum ini disajikan pada kelas X
semester 1. Pada praktikum skala makro praktikum untuk membuktikan hukum
Lavoisier dilakukan dengan menggunakan tabung Landolt/tabung Y dan untuk
melakukan percobaan mengamati reaksi kimia digunakan pengaduk magnetik.
Sedangkan pada materi larutan elektrolit
dan non elektrolit praktikum yang
dilakukan adalah mengidentifikasi sifat-sifat larutan elektrolit dan non elektrolit.
Praktikum ini disajikan pada kelas X semester 2. Pada praktikum skala makro
praktikum ini dilakukan dengan menggunakan alat konduktivitas.
Pada materi elektrokimia, praktikum kimia yang dilakukan adalah pengukuran
potensial sel dan elektrolisis. Praktikum ini disajikan pada kelas XII semester 1.
Pada praktikum skala makro praktikum ini dilakukan dengan menggunakan
tabung bentuk U, baik sebagai tempat membuat jembatan garam maupun sebagai
tempat larutan untuk melakukan proses elektrolisis.
Pada materi kimia unsur, praktikum kimia yang dilakukan diantaranya adalah
reaksi pembentukan gas (pembentukan gas karbon dioksida, dan amonia).
Praktikum ini disajikan pada kelas XII semester 2. Dengan skala makro praktikum
dilakukan dengan alat generator gas.
Tentu saja tidak semua sekolah memiliki peralatan tersebut. Disamping harga
peralatannya mahal, pengoperasiannya juga dianggap kurang praktis. Oleh karena
itu, pada penelitian ini dilakukan pengembangan alat peraga praktikum kimia
skala kecil. Alat peraga yang dibuat merupakan penyatuan dari beberapa alat
peraga praktikum kimia, yaitu berupa alat kombo pengaduk magnetik, pemanas,
dan uji larutan. Selain itu, alat peraga yang dibuat dilengkapi juga dengan alat
pendukung seperti tabung bentuk W, botol mini, pembakar spiritus mini, pipet
plastik, tabung suntik, elektroda, dan multimeter digital. Alat peraga kombo ini
dibuat dengan menggunakan alat dan bahan yang mudah didapat, murah, dan
dapat dibuat oleh guru maupun siswa
23
Dari sebaran materi kimia yang terdapat pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa ada 5
materi praktikum kimia yang dapat dilakukan dengan mempergunakan alat peraga
yang dibuat pada penelitian ini (dapat dilihat materi yang tercetak tebal pada
Tabel 4.1) atau 20 persen dari materi praktikum dapat dilakukan dengan
mempergunakan alat peraga yang dibuat. Dengan demikian, alat peraga yang
dibuat memberikan kontribusi yang cukup berarti dalam mengatasi masalah
praktikum kimia di SMA/MA.
Alat peraga yang dibuat dan pendukungnya dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4-1. Alat peraga praktikum kimia skala kecil
4.1
Alat Peraga Praktikum Kimia Skala Kecil
a. Alat kombo pengaduk magnetik, pemanas, dan uji hantaran larutan
Fungsi dan Prinsip Kerja Alat
Sebagai pengaduk magnetik, alat ini berfungsi melakukan proses pengadukan
larutan yang dibantu oleh putaran dari magnet, baik pengadukan larutan yang
memerlukan pemanasan ataupun tidak.
Sebagai sumber arus pada proses elektrolisis, alat ini mempunyai prinsip kerja
yaitu larutan yang akan dielektrolisis dimasukkan ke dalam tabung elektrolisis.
Elektroda yang telah dialiri arus listrik searah (DC) dari alat, kemudian
dicelupkan ke dalam larutan yang akan dielektrolisis tersebut, sehingga terjadi
reaksi kimia. Salah satu elektroda bertindak sebagai katoda dan satu elektroda
bertindak sebagai anoda.
24
Sebagai alat penguji elektrolit, alat ini mempunyai prinsip kerja yaitu elektroda
dimasukkan ke dalam tabung yang berisi larutan yang akan diuji. LED dan
voltmeter berfungsi sebagai indikator ada/tidaknya arus listrik yang
dihantarkan suatu larutan.
Desain Alat
Desain peraga ini dapat dilihat pada Gambar 4.2, sedangkan skema rangkaian
alat dapat dilihat pada Lampiran 1 dan 2.
Gambar 4-2. Alat peraga kombo pengaduk magnetik, pemanas, dan uji larutan
b. Alat Pendukung
Tabung Mini
Tabung ini terdiri dari botol mini dengan berbagai ukuran. Botol ini berfungsi
sebagai pengganti tabung reaksi. Disamping sebagai penampung zat, tabung ini
digunakan untuk melakukan praktikum sel Volta. Kelebihan dari botol-botol
ini adalah tidak mudah pecah, mudah diperoleh, dan tidak mahal. Beberapa
tabung mini dapat dilihat pada Gambar 4.3.
25
Gambar 4-3. Tabung Mini
Tabung bentuk W
Tabung W adalah sebagai pengganti tabung reaksi atau pengganti tabung mikro
pada alat peraga skala mikro. Bentuk tabung W dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Dibandingkan dengan tabung reaksi biasa tabung bentuk W memiliki beberapa
kelebihan, diantaranya; dapat dipakai sebagai tabung elektrolisis, tabung untuk
membuat jembatan garam, tabung untuk melakukan reaksi yang menghasilkan
gas, dan tabung untuk melakukan berbagai reaksi kimia lainnya.
Gambar 4-4. Tabung bentuk W
26
Pembakar spiritus mini
Pembakar spiritus mini dibuat dengan menggunakan botol kecil yang dipasangi
sumbu dan diisi dengan spiritus. Pembakar ini digunakan untuk sebagai
pengganti pembakar spiritus yang biasa digunakan di laboratorium dan sebagai
penyulut api digunakan gas mini.
Pembakar spiritus dan gas mini dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4-5. Pembakar spiritus
Pipet Plastik dan Tabung Suntik
Pipet dan tabung suntik ini berfungsi untuk melakukan pengambilan larutan.
Pipet plastik dan tabung suntik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4-6. Pipet plastik dan jarum suntik
27
Elektroda
Elektroda yang dipakai pada kit praktikum ini adalah karbon, zink, tembaga,
magnesium, dan besi. Jenis elektroda yang dipakai dapat dilihat pada Gambar
4.7.
Gambar 4-7. Elektroda besi, karbon, zink, magnesium, tembaga
Multimeter Digital
Untuk mengukur besarnya potensial sel, digunakan multimeter digital, seperti
pada Gambar 4.8.
Gambar 4-8. Mutimeter Digital
28
4.2
Perbandingan Alat Peraga yang Dibuat dengan Alat Peraga Sejenis
dari Produk Lain
Alat peraga telah banyak dibuat secara massal oleh pabrik. Namun, kerena alasanalasan tertentu, seperti harganya yang mahal, kurang lengkap, atau sekolah tidak
memilikinya, maka alat-alat tersebut dapat dibuat dan dikembangkan sendiri oleh
guru atau siswa. Seperti pada penelitian ini, alat peraga yang dihasilkan dapat
dibuat dan dikembangkan oleh guru maupun siswa.
Peralatan praktikum kimia skala kecil yang dibuat memiliki beberapa kelebihan
antara lain: menggunakan alat/bahan yang mudah didapat, berbiaya murah, aman,
praktis, mudah digunakan, memiliki akurasi yang cukup baik, menggunakan
sedikit bahan kimia, menghasilkan sedikit limbah, tidak dituntut laboratorium
khusus, dan dapat menunjukkan/membuktikan konsep-konsep/ gejala-gejala yang
sedang dipelajari.
a. Menggunakan alat/bahan yang mudah didapat
Alat peraga praktikum kimia skala kecil yang dibuat ini menggunakan
alat/bahan yang mudah didapat, antara lain : botol mini, jarum suntik, pipet
plastik, komponen elektronika, serta memanfaatkan barang-barang yang sudah
tidak terpakai. Tempat memperoleh alat dan bahan dapat dilihat pada lampiran
3 dan 4.
b. Berbiaya murah
Kit praktikum kimia skala kecil di pasaran pada umumnya dijual dengan harga
relatif mahal, seperti kit praktikum kimia dari Pudak Scientific dijual dengan
harga kisaran Rp 2.000.000, pengaduk magnetik dari Pudak Scientific dijual
dengan harga Rp 1.750.000 - 3.000.000, alat uji elektrolit dari Pudak Scientific
dijual dengan harga Rp 67.000, alat elektrolisis dari Boreal North West dijual
dengan harga $ 31, dan kit praktikum kimia dari MRI Florida Division dijual
dengan harga $ 200, meskipun jika dibanding dengan alat praktikum skala
makro jauh lebih murah.13,27 Alat peraga yang dibuat ini memerlukan biaya
yang lebih murah, yaitu berkisar Rp 200.000.
29
c. Aman
Alat peraga praktikum kimia yang dibuat lebih aman untuk digunakan, karena
resiko kontak dengan lingkungan maupun praktikan jauh lebih kecil, disamping
penggunaan alat-alat yang berbahan baku selain kaca. Tidak ada resiko seperti
adanya bagian yang tajam/membahayakan, kemungkinan jatuh/terbakar
menimpa siswa, dan tersengat listrik.
d. Praktis
Salah satu yang menyebabkan guru kurang memanfaatkan laboratorium
sebagai salah satu kegiatan proses belajar mengajar adalah kurang praktisnya
penggunaan alat praktikum kimia skala makro (tradisional), sehingga memakan
waktu yang lama untuk melakukannya. Adanya alat peraga ini sangat
membantu guru dalam melaksanakan praktikum, karena penyiapan alat dapat
dilakukan dengan praktis sehingga penggunaan waktu dapat lebih efisien.
e. Mudah digunakan
Alat peraga praktikum kimia skala kecil ini mudah digunakan, sehingga setiap
siswa dapat mengikuti dan melakukannya dengan baik, dengan harapan dapat
lebih memahami konsep/teori kimia yang telah dipelajari di kelas.
f. Memiliki akurasi yang cukup baik
Artinya peralatan yang dikembangkan ini presisi dalam memperagakan suatu
fenomena reaksi yang terjadi, sehingga tidak menimbulkan salah konsep atau
pengertian.
g. Menggunakan sedikit bahan kimia
Praktikum yang dilakukan dengan menggunakan alat peraga yang dibuat ini
memerlukan sedikit bahan kimia. Hal ini memungkinkan pihak pengelola di
sekolah dapat membiayai kegiatan praktikum ini. Dengan demikian materimateri kimia yang memerlukan eksperimen akan bisa dilakukan.
h. Menghasilkan sedikit limbah
Karena penggunaan sedikit bahan kimia, maka memberikan konsekuensi
perolehan limbah yang sedikit pula, sehingga ikut mengurangi pencemaran
lingkungan.
30
i. Tidak dituntut laboratorium khusus
Sebagian besar sekolah-sekolah yang ada di Indonesia tidak memiliki
laboratorium.4 Oleh karena itu peralatan praktikum ini dapat membantu
mengatasi keadaan tersebut. Praktikum kimia dengan alat peraga yang dibuat
ini dapat dilakukan dimana saja, sehingga memungkinkan siswa mencoba
sendiri di rumah atau dimana saja.
j. Dapat menunjukkan/membuktikan konsep-konsep/gejala-gejala yang
sedang dipelajari.
Dari hasil uji coba, alat peraga yang dibuat ini dapat membuktikan konsepkonsep kimia yang dipelajari. Dengan demikian siswa dapat lebih memahami
konsep kimia dengan lebih baik.
Perbandingan alat yang dibuat dengan alat sejenis dari produk lain, seperti seperti
kit praktikum kimia dari Pudak Scientific, alat elektrolisis dari Boreal North West,
kit praktikum kimia dari MRI Florida Division, microscale chemistry dari The
Royal Society of Chemistry, microscale chemistry dari microcel, dan produk dari
Sueward High School Nebraska dapat dilihat pada Tabel 4.2.27
31
Tabel 4.2. Perbandingan Alat Peraga yang Dibuat dengan Alat Peraga dari
Produk Lain
Komponen
Pembanding
No
1
Kelengkapan
-
-
-
-
2
Harga
-
3
4
Penggunaan bahan ki-mia
Pengoperasian
-
Pembuatan
-
5
4.3
Jenis Alat Peraga
Alat Peraga dari Produk
Alat Peraga yang dibuat
Lain
- Tabung elektrolisis
Tabung elektrolisis
menggunakan tabung
menggunakan tabung
bentuk W
bentuk U
- Pengaduk magnetik,
Pengaduk magnetik,
pemanas, alat uji
pemanas, alat uji larutan,
larutan, dan sumber arus
dan sumber arus untuk
untuk elektrolisis dibuat
elektrolisis dibuat terpisah
menjadi satu
Penguji elektrolit tidak
- Penguji elektrolit
dilengkapi dengan
dilengkapi dengan
voltmeter
voltmeter
Pengujian reaksi yang
- Pengujian reaksi yang
menghasilkan gas
menghasilkan gas
menggunakan alat
menggunakan tabung
tersendiri
bentuk W
Untuk membuktikan
- Untuk membuktikan
hukum Lavoisier
hukum Lavoisier
menggunakan tabung
menggunakan tabung
bentuk Y
bentuk W
Jembatan garam
- Jembatan garam
menggunakan tabung
menggunakan tabung
bentuk U
bentuk W
Karena diproduksi oleh
- Karena memanfaatkan
pabrik dan menggunakan
bahan-bahan yang ada
bahan-bahan yang khusus
disekitar dan dibuat
untuk keperluan membuat
sendiri, maka biaya
alat peraga tersebut, maka
pembuatannya lebih
harganya cukup mahal
murah yaitu
Rp
berkisar Rp 2 – 10 juta
200.000
sedikit 1 – 5 mL
- sedikit 1 – 5 mL
tidak dapat menggunakan
- dapat menggunakan
baterai
baterai
mudah
- mudah
Praktis
- Praktis
dibuat pabrik
- dapat dibuat oleh guru
atau siswa)
Keterangan
Produk dari :
microcel, MRI
Division, Boreal
North West
Produk dari : The
Royal Society of
Chemistry, Pudak,
Sueward High School
Nebraska
Produk dari :
microcel
Keterkaitan Pemanfaatan Alat Peraga yang Dibuat dengan Kurikulum
di Sekolah Menengah Atas
Dengan beberapa kelebihan yang dimiliki oleh alat peraga yang dibuat, maka para
guru dapat memanfaatkan alat peraga ini untuk melakukan praktikum kimia skala
kecil di sekolah.
Agar alat peraga yang dibuat ini dapat dimanfaatkan di sekolah, maka disamping
pembuatan alat peraga, peneliti juga membuat modul praktikum kimia skala
32
kecil. Modul yang dibuat meliputi materi praktikum kimia di SMA/MA, yaitu
pada materi: stoikiometri, larutan elektrolit dan non elektrolit, elektrokimia, dan
kimia unsur (karbon dioksida, dan amonia).
Modul dibuat dalam bentuk buku dengan judul "Panduan Praktikum Kimia Skala
Kecil untuk Siswa SMA/MA". Dalam buku panduan ini disajikan pengenalan
praktikum kimia skala kecil, cara pembuatan alat praktikum kimia skala kecil, dan
petunjuk pelaksanaan praktikum kimia skala kecil. Halaman depan dari buku
panduan praktikum tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.9. Buku lengkapnya
dapat dilihat pada Lampiran 5.
Gambar 4-9. Halaman Depan buku Panduan Praktikum Kimia Skala Kecil
Modul yang dibuat memiliki kelebihan antara lain: memuat secara singkat teori
yang berhubungan dengan praktikum tersebut, dengan tujuan agar praktikan lebih
termotivasi untuk mencari tahu tentang teori dasar praktikum tersebut. Isi modul
praktikum juga memuat beberapa pertanyaan evaluasi seputar praktikum, dengan
tujuan agar praktikan dapat menemukan sendiri jawabannya setelah mereka
melakukan praktikum. Disamping itu, waktu yang diperlukan untuk mengerjakan
praktikum lebih singkat, sehingga keterbatasan waktu yang selama ini menjadi
alasan guru dalam melakukan praktikum dapat teratasi.
33
Adapun uraian materi praktikum yang disajikan antara lain :
Stoikiometri
Pada materi stoikiometri, praktikum kimia skala kecil yang dilakukan adalah
membuktikan hukum Lavoisier dan mengamati reaksi kimia. Praktikum ini
disajikan pada kelas X semester 1. Pada praktikum skala makro praktikum untuk
membuktikan hukum Lavoisier dilakukan dengan menggunakan tabung Landolt.
Pada umumnya tabung Landolt tidak dimiliki oleh sekolah. Dengan alat peraga
yang dibuat, maka untuk membuktikan hukum Lavoisier dapat digunakan tabung
bentuk W, sedangkan percobaan mengamati reaksi kimia peneliti menggunakan
alat pengaduk magnetik.
a. Membuktikan Hukum Lavoisier
Untuk membuktikan hukum Lavoisier digunakan tabung bentuk W. Mula-mula
sebanyak 1 ml larutan NaOH dimasukkan ke dalam salah satu kaki tabung
bentuk W dan pada kaki lainnya dimasukkan CuSO4. Kemudian kedua kaki
tabung bentuk W ditutup dengan sumbat karet dan dilakukan penimbangan
sebelum kedua larutan direaksikan. Setelah kedua larutan direaksikan, maka
dilakukan juga penimbangan. Dari hasil percobaan didapatkan massa sebelum
dan sesudah reaksi tersebut adalah sama yaitu 11,3 gram. Dengan cara yang
sama dilakukan juga untuk reaksi antara natrium bikarbonat dengan asam
asetat, dan dari hasil percobaan juga didapatkan massa sebelum dan sesudah
reaksi adalah sama yaitu 12,6 gram. Hal ini menunjukkan bahwa alat ini dapat
dipergunakan untuk melakukan praktikum membuktikan hukum Lavoisier.
Gambar 4.10 memperlihatkan penggunaan tabung bentuk W untuk
membuktikan hukum Lavoisier.
34
Gambar 4-10. Percobaan untuk membuktikan hukum Lavoisier
b. Mengamati reaksi kimia
Percobaan untuk mengamati reaksi kimia dilakukan dengan mereaksikan
larutan Pb(NO3)2 dengan larutan KI, yaitu dengan cara menambahkan sedikit
demi sedikit larutan KI ke tengah pusaran larutan Pb(NO3)2 yang sedang
diaduk dengan menggunakan batang magnet. Ketika KI ditambahkan terbentuk
pusaran jingga dari PbI2 yang kemudian segera menghilang. Setelah beberapa
mililiter penambahan KI, akhirnya endapan jingga tersebut tidak menghilang
lagi. Hal ini menunjukkan bahwa salah satu peristiwa yang menyertai reaksi
kimia adalah terbentuknya endapan. Gambar 4.11 memperlihatkan percobaan
mengamati reaksi kimia.
35
Gambar 4-11. Percobaan untuk mengamati reaksi kimia
Larutan elektrolit dan non elektrolit
Pada materi larutan elektrolit dan non elektrolit praktikum kimia skala kecil yang
dilakukan adalah melakukan pengujian larutan elektrolit dan non elektrolit.
Praktikum ini disajikan pada kelas X semester 2. Pada praktikum skala makro
praktikum ini dilakukan dengan menggunakan alat konduktivitas dari pabrik. Alat
standar pabrik ini harganya cukup mahal. Dengan alat peraga yang dibuat ini,
maka pengujian larutan elektrolit dan non elektrolit dapat dilakukan dengan cara
sebagai berikut :
Larutan yang akan diuji dimasukkan ke dalam botol kecil. Kemudian hubungkan
kabel elektroda kea lat kombo. Setelah switch alat uji elektrolit diklik ke arah on,
dan dilakukan pengujian kepada tiap larutan dengan memasukkan elektroda yang
telah dihubungkan dengan alat uji elektrolit. Kekuatan tiap larutan untuk
menghantarkan arus diperkirakan dengan memperhatikan nyala lampu atau
simpangan jarum voltmeter. Tiap pengujian elektroda dibilas dengan air dan
dikeringkan dengan tisu. Gambar 4.12 memperlihatkan proses pengujian larutan
elektrolit dan non elektrolit.
36
Gambar 4-12. Proses pengujian larutan elektrolit dan non elektrolit
37
Dari percobaan yang dilakukan diperoleh data yang dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit
No
1
Bahan
Aquades
Lampu
(Nyala/tidak)
Simpangan Jarum Voltmeter
Ada
Sedikit
Sedang
Besar
Tidak
Tidak
Tidak
Pengamatan pada
Elektroda
Tidak terdapat
gelembung
2
Asam asetat 1M
Nyala redup
Sedang
Terdapat gelembung
(sedikit)
3
Asam asetat 0,5M
Tidak
4
Asam sulfat 1M
Nyala terang
Sedikit
Terdapat gelembung
(sedikit)
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
5
Asam sulfat 0,5M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
6
Asam klorida 1M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
7
Asam klorida 0,5M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
8
Natrium hidroksida 1M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
9
Natrium hidroksida 0,5M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
10
Barium Hidroksida 1M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
11
Barium Hidroksida 0,5 M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
12
Natrium klorida 1M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
13
Natrium klorida 0,5M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
14
Natrium sulfat 1M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
15
Natrium sulfat 0,5M
Nyala terang
Besar
Terdapat gelembung
(banyak)
38
Zat elektrolit adalah zat yang di dalam air dapat menghantarkan arus listrik,
karena membentuk ion-ion yang bermuatan listrik. Ion bermuatan positif disebut
kation. Ion bermuatan negatif disebut anion. Ion-ion tersebut dapat terbentuk
akibat senyawa ion yang terurai atau dari senyawa kovalen yang dalam air terurai
menjadi ion positif dan ion negatif.28 Ion-ion yang bermuatan inilah yang
mempunyai
kemampuan
menghantarkan
listrik.
Dari
hasil
pengamatan
menunjukkan alat peraga telah bekerja dengan baik karena dapat membedakan
larutan elektrolit dan non elektrolit. Elektrolit kuat ditunjukkan dengan nyala
lampu yang terang atau simpangan jarum voltmeter yang besar dan pada elektroda
terdapat gelembung udara yang cukup banyak. Elektrolit lemah ditunjukkan
dengan nyala lampu yang redup atau simpangan jarum voltmeter yang sedang dan
pada elektroda terdapat sedikit gelembung udara. Non elektrolit ditunjukkan
dengan tidak adanya nyala lampu atau tidak ada simpangan jarum voltmeter dan
pada elektroda tidak terdapat gelembung udara.
Elektrokimia
Pada materi elektrokimia, praktikum kimia skala kecil yang dilakukan adalah
pengukuran potensial sel dan elektrolisis. Praktikum ini disajikan pada kelas XII
semester 1. Praktikum ini pada umumnya jarang dilakukan karena penyiapan alat
yang memakan waktu cukup lama dan tidak tersedianya peralatan. Dengan alat
menggunakan
peraga
yang
dibuat,
maka
alasan
ketidakpraktisan
dan
ketidaktersediaan alat dapat teratasi. Dengan alat peraga yang dibuat ini proses
elektrolisis dan pengukuran potensial sel dapat diamati lebih cepat.
a. Pengukuran potensial sel
Pengujian operasional alat untuk mengukur potensial sel dilakukan dengan
memasukkan sebanyak 3 mL ZnSO4 1M ke dalam botol kecil A dan elektroda
zink (Zn) dicelupkan ke dalam larutan tersebut. Sebanyak 3 mL CuSO4 1M
dimasukkan ke dalam botol kecil B dan elektroda zink (Cu) dicelupkan ke
dalam larutan tersebut. Kedua larutan di hubungkan dengan jembatan garam
yang dibuat dari tabung bentuk W yang diisi dengan dengan larutan KNO3 1M
dalam agar. Kedua elektroda dijepit dengan jepit buaya, dan dicolokkan ke jack
pada alat multimeter digital seperti terlihat pada Gambar 4.13.
39
Gambar 4-13. Proses pengukuran potensial sel
Kegiatan ini di lakukan juga dengan elektroda lain dengan pasangan setengah
sel seperti yang tercantum dalam Tabel 4.4. Dari hasil pengukuran diperoleh
sebaran potensial sel yang terukur seperti pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Sebaran Potensial Sel yang Terukur
(+) setengah
sel katoda
A
B
C
D
Cu2+/Cu
Fe2+/Fe
Zn2+/Zn
Mg2+/Mg
No
(-) setengah
sel anoda
1
Cu/Cu2+
2
Fe/Fe2+
0,60 – 0,65 V
3
Zn/Zn2+
1,03 – 1,06 V
0,29 - 0,30 V
4
Mg/Mg2+
1,83 – 1,88 V
1,62 – 1,66 V
40
1,28 – 1,31 V
Sedangkan potensial yang diperoleh dari perhitungan data potensial standar
seperti pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Potensial Sel Perhitungan
(+) setengah sel
A
B
C
D
Cu2+/Cu
Fe2+/Fe
Zn2+/Zn
Mg2+/Mg
katoda
No
(-) setengah sel
anoda
1
Cu/Cu2+
2
Fe/Fe2+
0,78 V
3
Zn/Zn2+
1,10 V
0,32 V
4
Mg/Mg2+
2,71 V
1,74 V
1,61 V
Dalam sel, dimana logam zink dicelupkan dalam larutan zink sulfat, sementara
logam Cu dicelupkan dalam larutan tembaga (II) sulfat. Logam zink akan larut
sambil melepaskan dua elektron.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e
Elektron yang dibebaskan tidak memasuki larutan tetapi tertinggal pada logam
zink itu. Elektron tersebut selanjutnya akan mengalir ke logam tembaga
melalui kawat penghantar. Ion Cu2+ akan mengambil elektron dari logam
tembaga kemudian mengendap.
Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)
Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat menghasilkan elektron (listrik).
Akan tetapi bersamaan dengan melarutnya logam zink, larutan dalam botol A
menjadi bermuatan positif. Hal ini akan menghambat pelarutan logam zink
selanjutnya. Sementara itu, larutan dalam botol B akan bermuatan negatif
seiring dengan mengendapnya ion Cu2+. Hal ini akan menahan pengendapan
ion Cu2+. Jadi, aliran elektron yang disebutkan di atas tidak akan berkelanjutan.
Untuk menetralkan muatan listriknya, ke botol A dan B dihubungkan dengan
suatu jembatan garam. Ion-ion negatif dari jembatan garam akan bergerak ke
41
botol A untuk menetralkan kelebihan ion Zn2+, sedangkan ion-ion positif akan
bergerak ke botol B untuk menetralkan kelebihan ion SO42-. Jembatan garam
melengkapi rangkaian tersebut sehingga menjadi suatu rangkaian tertutup.29
Pada sel elektrokimia di atas, anoda adalah logam zink dan katoda adalah
tembaga. Peristiwa yang sama terjadi pada pasangan sel elektrokimia lainnya.
Jika dibandingkan sebaran potensial sel yang diperoleh dari percobaan dengan
potensial sel yang diperoleh dari perhitungan berdasarkan tabel data,
didapatkan harga potensial sel yang lebih kecil. Hal ini disebabkan karena
pengukuran potensial sel tidak dilakukan pada kondisi yang optimum. Uji coba
alat peraga untuk mengukur potensial sel ini lebih ditekankan untuk melihat
kecenderungan yang ada pada deret Volta, yaitu logam yang mempunyai
potensial reduksi yang kecil mampu mereduksi logam yang mempunyai
potensial lebih besar. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan besarnya
potensial sel yang diukur dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya:
konsentrasi agar, konsentrasi larutan elektrolit yang digunakan sebagai
jembatan garam, jenis elektrolit yang digunakan sebagai jembatan garam, jenis
elektroda yang digunakan, dan konsentrasi dari larutan yang diukur.30
b. Elektrolisis
Kegiatan 1 : Elektrolisis Air
Elektrolisis air dilakukan dengan memasukkan 3 mL aquades ke dalam tabung
bentuk W dan ditambahkan ke dalam masing-masing kaki tabung W 2 tetes
fenolftalein. Kedua elektroda kemudian dihubungkan dengan sumber arus pada
alat. Proses elektrolisis dihentikan setelah terjadi perubahan pada larutan.
Gambar 4.14 menunjukkan proses elektrolisis air yang terjadi.
42
Gambar 4-14. Elektrolisis Air
Sedangkan Tabel 4.6 menunjukkan hasil pengamatan proses elektrolisis air
Tabel 4.6. Hasil Pengamatan Elektrolisis Air
Elektroda
Katoda (-)
Pengamatan
- Warna larutan berubah jadi merah
- Pada larutan terbentuk gelembung udara
Anoda (+)
- Warna larutan tidak mengalami perubahan
- Pada larutan terbentuk gelembung udara
Pada Tabel 4.4, ditunjukkan bahwa pada katoda terbentuk larutan basa yang
ditandai dengan berubahnya warna larutan menjadi merah. Selain terbentuknya
larutan basa, dihasilkan juga gas yang ditunjukkan dengan terbentuknya
gelembung udara pada larutan. Sedangkan pada anoda terbentuk larutan asam
yang ditunjukkan dengan tidak berubahnya warna larutan atau jika larutan
tersebut diteteskan pada kertas lakmus biru warnanya berubah menjadi merah.
Selain larutan asam, pada anoda juga dihasilkan gas yang ditunjukkan dengan
terbentuknya gelembung udara pada larutan.
43
Reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda pada percobaan teresebut adalah :31
Reduksi : 2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq)
Oksidasi:
2 H 2O(l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e –
Kegiatan 2 : Elektrolisis Larutan Natrium Sulfat (Na2SO4)
Elektrolisis larutan Na2SO4 dilakukan dengan memasukkan 3 mL larutan
Na2SO4 ke dalam tabung bentuk W dan ditambahkan ke dalam masing-masing
kaki tabung W 2 tetes fenolftalein. Kedua elektroda dihubungkan dengan
sumber arus yang ada pada alat. Proses elektrolisis dihentikan setelah terjadi
perubahan pada larutan. Gambar 4.15 menunjukkan proses elektrolisis
Na2SO4yang terjadi.
Gambar 4.15. Proses Elektrolisis Natrium Sulfat
Hasil pengamatan dari percobaan dapat dilihat pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7. Hasil Pengamatan Elektrolisis Natrium Sulfat
Elektroda
Pengamatan
Katoda (-)
- larutan berwarna merah
-
Anoda (+)
pada larutan terbentuk gelembung
udara
- larutan tidak mengalami perubahan
-
pada larutan terbentuk gelembung
udara
44
Dari hasil percobaan, menunjukkan bahwa pada katoda terbentuk larutan basa
yang ditandai dengan berubahnya warna larutan menjadi merah. Selain
terbentuknya larutan basa, dihasilkan juga gas yang ditunjukkan dengan
terbentuknya gelembung udara pada larutan. Sedangkan pada anoda terbentuk
larutan asam yang ditunjukkan dengan tidak berubahnya warna larutan atau
jika larutan tersebut diteteskan pada kertas lakmus biru warnanya berubah
menjadi merah. Selain larutan asam, pada anoda juga dihasilkan gas yang
ditunjukkan dengan terbentuknya gelembung udara pada larutan. Reaksi yang
terjadi pada katoda dan anoda pada percobaan teresebut adalah :31
Reduksi : 2H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2OH-(aq)
Oksidasi:
2 H 2O(l)
→ O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e –
Kegiatan 3 : Elektrolisis Larutan Kalium Iodida (KI)
Elektrolisis larutan KI dilakukan dengan memasukkan 3 mL KI ke dalam
tabung W dan 2 tetes fenolftalein dan amilum ke dalam masing-masing kaki
tabung W. Kedua elektroda dihubungkan dengan sumber arus yang ada pada
alat. Proses elektrolisis dihentikan setelah terjadi perubahan pada larutan. Hasil
pengamatan dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan Tabel 4.6.
Gambar 4-16. Proses elektrolisis KI
45
Hasil pengamatan dari percobaan dapat dilihat pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8. Hasil Pengamatan Elektrolisis KI
Cairan dalam ruang
Perubahan Selama Elektrolisis
Anoda
Terbentuk warna Ungu
Katoda
Terbentuk warna merah
Terbentuk gas
Dari hasil pengamatan, menunjukkan bahwa pada katoda terbentuk larutan
basa yang ditandai dengan berubahnya warna larutan menjadi merah. Selain
terbentuknya larutan basa, dihasilkan juga gas yang ditunjukkan dengan
terbentuknya gelembung udara pada larutan. Sedangkan pada anoda terbentuk
iodine yang ditunjukkan dengan terbentuknya warna ungu. Pada anoda juga
tidak terbentuk gas, yang ditunjukkan dengan tidak adanya gelembung udara
pada larutan.
Reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda pada percobaan tersebut adalah:29
Katoda : 2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq)
Anoda :
2 I-(aql) → I2(aq) + 2 e –
Kimia Unsur (pembentukan gas karbon dioksida, dan amonia)
Pada materi kimia unsur, praktikum kimia skala kecil yang dilakukan adalah
reaksi pembentukan gas (pembentukan gas karbon dioksida, dan amonia).
Praktikum ini disajikan pada kelas XII semester 2. Dengan skala makro
praktikum dilakukan dengan alat generator gas, dimana alat ini terlalu banyak
memerlukan bahan kimia dan memerlukan penyiapan yang khusus. Alat yang
dirancang khusus untuk reaksi pembentukan gas pada umumya tidak dimiliki
di sekolah. Oleh karena itu dengan menggunakan tabung bentuk W, maka
reaksi yang menghasilkan gas dapat dilakukan.
46
Kegiatan 1 : Pembentukan Gas Karbondioksida
Sebanyak 1 gram natrium bikarbonat dimasukkan ke dalam salah satu kaki
pada tabung bentuk W, dan pada kaki lainnya dimasukkan kalsium hidroksida.
Kaki tabung bentuk W yang berisi natrium bikarbonat kemudian ditutup
dengan sumbat karet. Kemudian dengan menggunakan jarum suntik, larutan
asam setat dimasukkan ke dalam kaki tabung W yang berisi natrium
bikarbonat. Gas yang terbentuk akan mengalir ke kaki tabung yang telah terisi
kalsium hidroksida. Kegiatan praktikum yang dilakukan dapat dilihat pada
Gambar 4.17.
Gambar 4-17. Percobaan pembentukan gas karbondioksida
Hasil pengamatan dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9. Hasil Pengamatan Pembentukan Gas Karbondioksida
No
1
Kegiatan
Hasil Pengamatan
NaHCO3 + CH3COOH
Terjadi
reaksi
terbentuknya
gelembung-
gelembung udara
2
Warna Ca(OH)2 + gas
Warna larutan keruh
47
dengan
Reaksi
antara natrium bikarbonat dengan asam asetat menghasilkan gas
karbon dioksida yang menyebabkan warna larutan kalsium hiroksida menjadi
keruh karena dihasilkan kalsium karbonat.
Reaksi yang terjadi:26
NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l) + CO2(g)
CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l)
Kegiatan 2 : Pembentukan Gas Amonia
Sebanyak 1 gram amonium klorida dimasukkan ke dalam salah satu kaki tabung
bentuk W dan 1 gram kalsium hidroksida, dan pada kaki lainnya diisi air yang
telah diberi 1 tetes henolptalein. Pada kaki tabung bentuk W yang telah terisi
campuran amonium klorida dan kalsium hidroksida kemudian dipanaskan. Gas
yang terbentuk akan mengalir ke kaki tabung bentuk W yang telah terisi air dan
fenolftalein. Kegiatan yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 4.18.
Gambar 4.18. Percobaan pembentukan gas amonia
48
Hasil pengamatan dapat dilihat pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10. Hasil Pengamatan Pembentukan Gas Amonia
No
1
Kegiatan
Hasil Pengamatan
NH4Cl + Ca(OH)2 dipanaskan
Terbentuk
uap
air
dan
tercium bau pesing, warna
fenolftalein menjadi merah
Reaksi yang terjadi adalah :26
2NH4Cl(s) + Ca(OH)2 (s) → CaCl2(s) + H2O(l) + 2NH3(g)
Gas amonia bersifat mudah bereaksi dengan air membentuk larutan amonium
hidroksida yang bersifat basa dan dengan indikator fenolftalein memberikan
warna merah.
NH3(g) + H2O(l) → NH4OH(aq)
Dari hasil percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa alat peraga yang dibuat
pada penelitian ini dapat digunakan untuk melakukan praktikum kimia skala kecil.
49