BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Model - Model Pembelajaran Dalam menghadapi tuntutan masa depan yang penuh tantangan dan
perubahan, telah banyak dikembangkan berbagai model pembelajaran. Berikut ini dikemukakan salah satu model pembelajaran yang dipandang cukup komprehensif yang dikembangkan oleh Ernest Chang dan Don Simpson dengan nama “The Circle of Learning: Individual and Group Process”. Model ini merupakan pengembangan dari model pembelajaran tradisional yang lebih banyak menekankan pada tanggung jawab individual dalam proses pembelajaran. Dalam proses berlangsungnya pembelajaran ada dua dimensi, yaitu: dimensi aktivitas pembelajaran dan dimensi orientasi proses. Dari dimensi aktivitas pembelajaran ada aktivitas pembelajaran yang dilakukan oleh dirinya sendiri di satu pihak, dan ada aktivitas pembelajaran bersama kelompok sebaya. Dari dimensi orientasi, ada proses pembelajaran orang sebagai fokus, dan ada proses pembelajaran kelompok sebagai fokus. Menurut Surya, M. (2004) hubungan dua dimensi itu menghasilkan empat pola pembelajaran, yaitu: (1) (2) (3) (4)
traditional lectures atau ceramah tradisional, self study atau belajar mandiri, concurrent learning atau pembelajaran bersamaan/berbarengan, dan colaburative learning atau pembelajaran kolaburatif.
8
Group as focus Collaburative learnig
Lecture
With peers
By one self
Concurrent learnig
Self study Personal focus
Gambar 2.1 Bagan empat pola pembelajaran Empat kategori model pembelajaran tersebut memiliki sejumlah dimensi yang saling terkait, sehingga berkembang menjadi bentuk lingkaran dengan berbagai karakteristik. Adapun dimensi-dimensinya adalah: Hubungan antar pribadi, lingkungan pembelajaran, isi pengetahuan, dukungan teknologi, dan dimensi sosiologis. 1. Lectures (ceramah) Strategi pembelajaran dalam model ini dilakukan dengan mengikuti ceramah dari pihak pengajar. Ciri utamanya ialah mendengarkan penjelasan pengajar, kegiatan dan lingkungan dikendalikan oleh pengajar, pengetahuan yang diperoleh tergantung penangkapan pembicaraan mengajar, sedikit dukungan teknologi, dan berlangsung dalam suasana otoriter. Untuk situasi masa kini, model ini dipandang kurang tepat, kecuali apabila dikombinasikan dengan model pendekatan lainnya yang lebih inovatif. 2. Self study (Belajar Sendiri) Dalam model ini, strategi pembelajaran dilakukan secara mandiri oleh pelajar dalam keseluruhan aktivitasnya. Model ini memiliki ciri-ciri: berfokus
9
pada pemikiran sendiri, prosesnya diarahkan sendiri, isi pengetahuan yang berupa refleksi dan integrasi dengan menggunakan multimedia, di atas penghargaan diri secara otonom. Model pembelajaran seperti ini menuntut adanya disiplin diri yang kuat dari pihak pembelajar karena harus mengatur dirinya sendiri secara terarah. 3. Concurrent learning (Pembelajaran Berbarengan) Dalam model ini, pada dasarnya pembelajaran dilakukan atas dasar tanggung jawab pembelajar secara mandiri. Namun, dalam suasana berbarengan dengan yang lain dan saling berinteraksi baik langsung maupun tidak langsung. Ciri utama model ini adalah dilakukan secara partisipasif, dalam satu forum terbuka, dalam suasana saling menghargai satu dengan lainnya, materi yang berada dalam perspektif masing-masing, dan suasana demokratis dengan dukungan teknologi. 4. Pembelajaran Kolaboratif Dalam model ini, pembelajaran dilakukan dalam kolaboratif, yaitu kerja sama yang saling membantu antar pembelajar dalam bentuk tim. Karakteristik utama model ini adalah dilakukan melalui satu bentuk kerja sama, untuk mendapatkan konsensus, adanya berbagai pemahaman nilai, adanya keputusan yang dibuat bersama. Model ini akan banyak manfaatnya dalam mengembangkan suasana demokratis yang didasari nilai-nilai bersama dan saling menghormati untuk mencapai keputusan bersama. Orang membagi model pembelajaran dengan orientasi yang berbeda yaitu orientasi interaksi sosial, pemrosesan informasi, pengembangan kepribadian dan modifikasi perilaku. (Arifin. 1985)
10
a. Model yang berorientasi pada interaksi sosial Pembelajaran dengan orientasi interaksi sosial menekankan pada hubungan antar manusia untuk menumbuhkan hubungan yang demokratis dan meningkatkan kesadaran siswa terhadap lingkungan dan masyarakat. b.
Model yang berorientasi pada pengembangan kepribadian Model yang berorientasi pada pengembangan kepribadian dan diarahkan
pada pemahaman diri (self image). b. Model yang berorientasi modifikasi perilaku Model ini berorientasi pada usaha menciptakan kondisi terjadinya kegiatan belajar yang efisien dengan cara memberikan penguatan atau reinforcement untuk pembentukan perilaku tertentu. Dalam penggunaannya model pembelajaran tersebut tidak digunakan secara murni hanya satu model tetapi seringkali digunakan secara bergantian. Ini disebabkan dalam pembelajaran berbagai aspek yang harus dicapai dan tidak ada satu model pembelajaran yang dapat digunakan untuk mencapai berbagai aspek tersebut. c. Model yang berorientasi pada pemrosesan informasi Model yang berorientasi pada pemrosesan informasi ini menekankan pada peningkatan kemampuan siswa dalam memproses informasi. Dalam arti bagaimana siswa menangkap stimulus yang ada, dan menyimpannya sebagai informasi yang bermakna bagi dirinya dalam memori jangka pendek dan jangka panjang, serta kemampuan menggunakan kembali informasi tersebut untuk kepentingan menyelesaikan suatu masalah. Model yang berorientasi pemrosesan informasi menekankan kegiatan yang dapat digambarkan sebagai berikut :
11
Stimuli
Memori
Perbaikan persepsi
Persepsi dikeluarkan dan digunakan
Masalah Gambar 2.2 Model Pembelajaran yang berorientasi pada pemrosesan informasi
2.2 Pembelajaran Model Sains Teknologi Masyarakat 2.2.1 Pengertian Model Sains Teknologi Masyarakat Model
pembelajaran
Sains
Teknologi
Masyarakat
adalah
model
pembelajaran yang mengaitkan antara sains dan teknologi serta manfaat bagi masyarakat. Model pembelajaran ini bertujuan untuk membentuk individu yang memiliki kepedulian terhadap masalah masyarakat dan lingkungannya. Menurut Poedjiadi model pembelajaran STM bertujuan untuk membentuk individu yang memiliki literasi sains dan teknologi serta memiliki kepedulian terhadap masyarakat dan lingkungannya. Seseorang yang memiliki literasi sains dan teknologi adalah yang memiliki kemampuan menyelesaikan masalah menggunakan konsep-konsep sains yang diperoleh dalam pendidikan sesuai jenjangnya, mengenal produk teknologi yang ada di sekitarnya beserta dampaknya, mampu menggunakan produk teknologi dan memeliharanya, kreatif membuat hasil teknologi yang disederhanakan dan mampu mengambil keputusan berdasarkan nilai.
12
Pembelajaran
dengan
pendidikan
Sains
Teknologi
Masyarakat
mengembangkan materi dalam lingkup yang dapat digambarkan sebagai berikut : sains
PBM Teknologi
Masyarakat Gambar 2.3
Keterkaitan Sains Teknologi dan Masyarakat (sumber : Arifin, 2003)
Proses pengembangan materi tidak terlepas dari ciri sains yang berorientasi pada proses dan produk saja, tetapi juga berorientasi pada teknologi yang ada dan yang diperlukan dalam masyarakat. Jika sains dan teknologi yang berkaitan erat dalam kehidupan sehari-hari dikelola dengan baik, maka keduanya dapat meningkatkan kualitas hidup manusia, sebaliknya jika keduanya tidak dikelola dengan baik, maka segala sesuatu yang telah dicapai akan musnah (Arifin, 2003). 2.2.2 Tahapan Pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat Menurut Poedjiadi (2005) model pembelajaran sains teknologi masyarakat memiliki beberapa tahapan pembelajaran. Adapun tahapan model pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat adalah sebagai berikut:
13
PENDAHULUAN: Inisiasi/Invitasi/Aperse psi/Eksplorasi terhadap siswa
Isu/Masalah
Pembentukan/Pengem bangan Konsep
Pemantapan Konsep
Aplikasi konsep dalam kehidupan, penyelesaian masalah, analisis isu
Pemantapan Konsep
Pemantapan konsep
Penilaian
Gambar 2.4 Tahapan Model Sains Teknologi Masyarakat (Sumber: Poedjiadi, A: 2005) 1. Pendahuluan: Inisiasi/Invitasi/Apersepsi Tahapan ini dimulai dengan mengemukakan isu atau masalah dalam masyarakat yang dapat digali dari diri siswa, tetapi jika hal itu sulit dilakukan maka isu masalahnya dapat saja dikemukakan oleh guru. Tahapan ini dapat disebut tahap inisiasi yaitu mengawali atau memulai. Tahapan ini dapat juga disebut invitasi yaitu undangan agar siswa memusatkan perhatiannya pada
14
pembelajaran. Pada tahapan ini, dapat dilakukan apersepsi yaitu mengaitkan peristiwa yang telah diketahui siswa dengan materi yang akan dibahas, sehingga tampak adanya kesinambunan pengetahuan. 1. Pembentukan atau Pengembangan Konsep Proses pembentukan konsep dapat dilakukan melalui berbagai pendekatan dan metode. Pada tahap ini siswa diberikan stimulan berupa gambar-gambar atau fenomena yang mendukung permasalahan yang telah dikemukakan. 2. Aplikasi Konsep dalam Kehidupan: Penyelesaian Masalah, Analisis Isu Konsep-konsep yang telah dimiliki siswa pada saat pengembangan konsep dapat diaplikasikan untuk menyelesaikan masalah atau isu lingkungan yang terjadi dalam kehidupan mereka sehari-hari. 3. Pemantapan Konsep Pada tahapan ini, guru perlu meluruskan apabila selama kegiatan pembelajaran
berlangsung
terjadi
miskonsepsi.
Apabila
selama
proses
pembentukan konsep tidak tampak ada miskonsepsi yang terjadi pada siswa, demikian pula setelah akhir penyelesaian isu dan masalah, guru tetap perlu melakukan pemantapan konsep melalui penekanan terhadap konsep-konsep kunci yang penting diketahui dalam bahan kajian tertentu. 4. Penilaian Penilaian adalah suatu upaya atau tindakan untuk mengetahui sejauh mana tujuan yang telah ditetapkan itu tercapai atau tidak. Penilaian penting dilaksanakan untuk melihat hasil pembelajaran yang telah dilaksanakan. Dalam
15
model Sains Teknologi Masyarakat terdapat dua aliran filsafat yang digunakan yaitu aliran filsafat kontruktivisme dan pragmatisme. a. Kontruktivisme Pandangan belajar menurut faham kontruktivisme (Arifin. 2003) adalah suatu proses dimana pengetahuan diperoleh dengan jalan mengaitkan informasi baru kepada pengetahuan yang telah dimiliki sebelumnya secara individual. Teori konstruktivisme
ini
menekankan
bahwa
siswa
harus
menemukan
dan
mentransformasi suatu informasi menjadi kompleks ke situasi lain, dan apabila dikehendaki informasi itu menjadi milik mereka sendiri. Dengan dasar inilah pembelajaran harus dikemas menjadi proses mengkonstruksi bukan menerima pengetahuan. b. Pragmatisme Pengetahuan yang diperoleh hendaknya dimanfaatkan untuk mengerti permasalahan yang ada di masyarakat. Dengan demikian akan diperoleh tingkah laku manusia untuk melakukan tindakan yang positif dan mampu meningkatkan serta bermanfaat bagi kehidupan. (Poedjiadi. 2005)
2.3 Hasil Belajar Dalam proses pembelajaran ada empat unsur utama proses belajar mengajar yakni tujuan, bahan, metode dan alat serta penilaian. Penilaian ini adalah upaya dan tindakan untuk mengetahui sejauh mana tujuan yang telah ditetapkan itu tercapai atau tidak. Dengan kata lain, penilaian berfungsi sebagai alat untuk mengetahui keberhasilan proses dan hasil belajar.
16
“Proses adalah kegiatan yang dilakukan oleh siswa dalam mencapai tujuan pengajaran, sedangkan hasil belajar adalah kemampuan-kemampuan yang dimiliki siswa setelah ia menerima pengalaman belajarnya” (Sudjana. 2004). Menurut Dimyati dan Mudjiono, hasil belajar merupakan hal yang dapat dipandang dari dua sisi yaitu sisi siswa dan dari sisi guru. Dari sisi siswa, hasil belajar merupakan tingkat perkembangan mental yang lebih baik bila dibandingkan pada saat sebelum belajar. Tingkat perkembangan mental tersebut terwujud pada jenis-jenis ranah kognitif, afektif, dan psikomotor. Sedangkan dari sisi guru, hasil belajar merupakan saat terselesaikannya bahan pelajaran. Menurut Oemar Hamalik, hasil belajar adalah bila seseorang telah belajar akan terjadi perubahan tingkah laku pada orang tersebut, misalnya dari tidak tahu menjadi tahu, dan dari tidak mengerti menjadi mengerti. Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa hasil belajar adalah suatu gambaran hasil dari tujuan-tujuan yang harus dicapai dalam pembelajaran suatu konsep tertentu. Hasil belajar disebut juga sebagai keberhasilan dalam belajar. Sebagaimana yang dikemukakan oleh Usman bahwa: “Indikator keberhasilan belajar adalah (a) daya serap siswa terhadap bahan pelajaran yang diajarkan mencapai prestasi tinggi baik secara individual maupun secara kelompok; (b) perilaku yang digariskan dalam pelajaran atau tujuan instruksional khusus (TIK) telah dicapai siswa baik secara individual maupun klasikal. Namun yang banyak dijadikan sebagai tolak ukur keduanya adalah daya serap siswa terhadap pelajaran”. Sedangkan menurut Nurjamilah menyatakan bahwa “Daya serap siswa didefinisikan sebagai sejauh mana kemampuan siswa untuk menyerap materi atau bahan yang dipelajari setelah selesai belajar”. Penilaian hasil belajar mengisyaratkan hasil belajar sebagai program atau objek yang menjadi sasaran penilaian. Hasil belajar sebagai objek penilaian pada
17
hakekatnya menilai penguasaan siswa terhadap tujuan-tujuan instruksional. Hal ini karena isi rumusan tujuan instruksional menggambarkan hasil belajar yang harus dikuasai siswa berupa kemampuan-kemampuan siswa setelah menerima atau menyelesaikan pengalaman belajarnya. Menurut Usman menyatakan bahwa “Suatu proses pembelajaran tentang suatu bahan pengajaran dinyatakan berhasil apabila tujuan instruksional khusus (TIK) tersebut dapat tercapai”. Untuk mengetahui tercapai atau tidak tercapainya TIK, guru perlu mengadakan tes formatif setiap selesai satu kegiatan pembelajaran. Hasil belajar sebagai objek penilaian dapat dibedakan ke dalam beberapa kategori, antara lain keterampilan dan kebiasaan, pengetahuan dan pengertian, sikap dan cita-cita. Selanjutnya, dari informasi tersebut guru dapat menyusun dan membina kegiatan-kegiatan siswa lebih lanjut, baik untuk keseluruhan kelas maupun individu. Hasil belajar dibagi menjadi tiga macam hasil belajar yaitu : (a). Keterampilan dan kebiasaan; (b). Pengetahuan dan pengertian; (c). Sikap dan citacita, yang masing-masing golongan dapat diisi dengan bahan yang ada pada kurikulum sekolah. (Sudjana. 2004). Menurut Makmun (2005), mengemukakan beberapa indikator dan kemungkinan cara mengungkapkan hasil belajar secara garis besar yang digambarkan sebagai berikut:
18
Tabel. 2.1 Indikator-Indikator Hasil Belajar Ranah Kognitif, Afektif, dan Psikomotorik Jenis Hasil Belajar A. Kognitif - pengamatan/perseptual
Indikator-Indikator
Cara Pengukuran
- dapat
- tugas/observasi
- hafalan/ingatan
-
- pertanyaan/tugas/tes
- pengertian/pemahaman
-
- aplikasi/penggunaan
-
- analisis - sintesa
-
- evaluasi
B. Afektif - penerimaan
- bersikap
- sambutan
-
- penghargaan/apresiasi
-
- internalisasi/
-
pendalaman
- karakteristik/ penghayatan
menunjukan/ membandingkan/ menghubungkan. dapat menyebutkan/ menunjukan lagi. dapat menjelaskan/ mendefinisikan dengan kata-kata sendiri. dapat memberikan contoh/menggunakan dengan tepat/ memecahkan masalah. dapat menguraikan/ mengklarifikasikan. dapat menghubungkan/ menyimpulkan/ menggeneralisasikan. dapat mengiinterpretasikan/ memberikan kritik/ memberikan pertimbangan/ penilaian.
menerima/menyetujui atau sebaliknya bersedia terlibat/ partisipasi/ memanfaatkan atau sebaliknya memandang penting/bernilai/ berfaedah/indah/ harmonis/kagum atau sebaliknya mengakui/mempercayai /meyakinkan atau sebaliknya melembagakan/membia sakan/menjelmakan dalam pribadi dan prilakunya sehari-hari
19
- pertanyaan/ persoalan. - tes/tugas - tugas/persoalan tes/tugas
- tugas/persoalan tes/tugas
- tugas/persoalan tes/tugas
- tugas/persoalan tes/tugas
- pertanyaan/tes/skala sikap
- tugas/observasi/tes
- skala penilaian/tugas/ observasi
- skala sikap/tugas ekspresif/proyektif
- observasi/tugas/exspres if/proyektif
C. Psikomotorik - keterampilan bergerak/bertindak - keterampilan ekspresi verbal dan non verbal
- koordinasi
mata, tangan, dan kaki - gerak, mimik, ucapan
- tugas/observasi/tes tindakan - tugas observasi/tes tindakan
(Makmun. 2005) Secara umum hasil belajar siswa dipengaruhi oleh faktor internal, yaitu faktor-faktor yang ada dalam diri siswa dan faktor eksternal yaitu faktor-faktor yang berada di luar dari siswa. Adapun yang tergolong faktor internal ialah : 1) Faktor fisiologis atau jasmani individu baik bersifat bawaan maupun yang diperoleh dengan melihat, mendengar, struktur tubuh, cacat tubuh, dan sebagainya. 2) Faktor psikologis baik yang bersifat bawaan maupun keturunan yang meliputi: a) Faktor intelektual -
faktor potensial, yaitu intelegensi dan bakat.
-
faktor aktual, yaitu kecakapan nyata dan prestasi.
b) Faktor non intelektual yaitu komponen-komponen kepribadian tertentu seperti sikap, minat, kebiasaan, motivasi, kebutuhan konsep diri, penyesuaian diri, emosional, dan sebagainya. 3) Faktor kematangan baik fisik maupun psikis. Sedangkan yang tergolong faktor eksternal ialah: a) Faktor sosial, yang terdiri atas: -
faktor lingkungan keluarga
-
faktor lingkungan sekolah
-
faktor lingkungan masyarakat
-
faktor kelompok
20
b) Faktor budaya seperti : adat istiadat, ilmu pengetahuan, dan teknologi, kesenian, dan sebagainya. c) Faktor lingkungan fisik seperti : fasilitas rumah, fasilitas belajar, iklim, dan sebagainya. d) Faktor spiritual atau lingkungan keagamaan. Faktor-faktor tersebut saling berinteraksi secara langsung atau tidak langsung dalam mempengaruhi hasil belajar yang dicapai seseorang. Karena adanya faktor-faktor tertentu yang mempengaruhi prestasi belajar. Hasil belajar yang diperoleh siswa adalah sebagai akibat dari proses belajar yang dilakukan oleh siswa. Proses belajar merupakan penunjang hasil belajar yang dicapai siswa. (Nana Sudjana. 2004). Dalam sistem pendidikan nasional rumusan tujuan pendidikan, baik tujuan kurikuler maupun tujuan instruksional menggunakan klasifikasi hasil belajar dari Benyamin Bloom (Sudjana. 1989), secara garis besar membaginya menjadi tiga ranah, yakni ranah kognitif, ranah afektif, dan ranah psikomotoris. 1. Ranah kognitif berkenaan dengan hasil belajar intelektual yang terdiri dari enam aspek, yakni (a) pengetahuan atau ingatan, (b) pemahaman, (c) aplikasi, (d) analisis, (e) sintesis, dan (f) evaluasi. Kedua aspek pertama disebut kognitif tingkat rendah dan keempat aspek berikutnya termasuk kognitif tingkat tinggi. 2. Ranah afektif berkenaan dengan sikap yang terdiri dari lima aspek yakni (a) penerimaan,
(b) jawaban atau reaksi, (c) penilaian, (d) organisasi, dan
internalisasi.
21
3. Ranah psikomotoris berkenaan dengan hasil belajar keterampilan dan kemampuan bertindak. Ada enam aspek ranah psikomotoris, yakni (a) gerakan refleks, (b) keterampilan gerakan dasar, (c) kemampuan persepsi, (d) keharmonisan atau ketepatan, (e) gerakan keterampilan kompleks, dan (f) gerakan ekspresif dan interpretatif. Tipe hasil belajar kognitif lebih dominan daripada afektif dan psikomotor karena lebih menonjol, namun hasil belajar psikomotor dan afektif juga harus menjadi bagian dari hasil penilaian dalam proses pembelajaran di sekolah. Hasil belajar digunakan oleh guru untuk dijadikan ukuran atau kriteria dalam mencapai suatu tujuan pendidikan. Hal ini dapat tercapai apabila siswa sudah memahami belajar dengan diiringi oleh perubahan tingkah laku yang lebih baik lagi.
2.4 Sistem koloid Sistem koloid terdiri atas fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium pendispersi. Dengan sifat ini, sistem koloid banyak digunakan dalam industri kosmetik, tekstil, makanan, farmasi, dan lain sebagainya. Salah satu penerapan sistem koloid yang berkaitan dengan kehidupan adalah asap rokok yang dapat menyebabkan gangguan kesehatan dan berdampak negatif terhadap lingkungan. Sistem koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) yang keadaannya antara larutan dan suspensi. Untuk memahami sistem koloid, marilah
22
kita membandingkan tiga jenis campuran berikut, yaitu campuran gula dengan air, campuran tepung terigu dengan air, dan campuran susu dengan air.
Suspensi kasar
Koloid
Membran semi permeabel
Larutan
Membran semi permeabel
Gambar 2.5 Perbedaan ukuran larutan, koloid, suspensi .
Apabila kita mencampurkan gula dengan air, ternyata gula larut dan diperoleh larutan gula. Di dalam larutan, zat terlarut tersebar dalam bentuk partikel yang sangat kecil, sehingga tidak dapat dibedakan lagi dari mediumnya walaupun menggunakan mikroskop ultra. Larutan bersifat kontinu dan merupakan sistem satu fase (homogen). Ukuran partikel zat terlarut kurang dari 10-7 cm. Larutan bersifat stabil (tidak memisah) dan tidak dapat disaring.
23
Di lain pihak, jika kita mencampurkan tepung terigu dengan air, ternyata tepung terigu tidak larut. Walaupun campuran ini diaduk, lambat laun tepung terigu akan memisah (mengalami sedimentasi). Campuran seperti ini kita sebut suspensi. Suspensi bersifat heterogen, tidak kontinu, sehingga merupakan sistem dua fase. Ukuran partikel tersuspensi lebih besar dari 10-5 cm. Suspensi dapat Fase terdispersi
dipisahkan dengan penyaringan.
Medium pendispersi
Selanjutnya, jika kita campurkan susu (misalnya susu instan) dengan air, ternyata susu
“larut” tetapi larutan itu tidak bening melainkan keruh. Jika didiamkan, campuran itu tidak memisah dan
juga
tidak
dapat
dipisahkan
dengan
penyaringan. Secara makroskopis, campuran ini tampak homogen. Akan tetapi jika diamati dengan mikroskop ulta ternyata masih dapat dibedakan partikel-partikel lemak susu yang tersebar dalam
Gambar 2.6 Sistem koloid mengandung fase terdispersi yang terdisfersi dalam medium pendisfersinya
air. Campuran seperti ini disebut koloid. Ukuran partikel koloid berkisar antara 10-7 cm – 10-5 cm. Jadi, koloid tergolong campuran heterogen dan merupakan sistem dua fase. Zat yang didispersikan disebut fase terdisfersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan zat disebut medium dispersi. Fase terdisfersi bersifat diskontinu (terputus-putus), sedangkan medium dispersi bersifat kontinu. Pada campuran susu dengan air, fase terdisfersi adalah lemak, sedangkan medium dispersinya adalah air.
24
Tabel 2.2. Perbandingan sifat larutan, koloid, dan suspensi. Aspek yang dibedakan Bentuk
Sistem Dispersi Larutan Sejati Homogen
campuran
Koloid Homogen secara
Suspensi Heterogen
makroskopis, namun secara mikroskopis heterogen
Penulisan
X(aq)
X(s)
X(s)
Ukuran Partikel
< 10-7 cm
10-7 cm – 10-5cm
>10-5 cm
Fasa
1 fasa
2 fasa
2 fasa
Penyaringan
Tidak dapat
Tidak dapat disaring
Dapat disaring
disaring
kecuali dengan penyaring ultra
Kestabilan
Stabil
Pada umumnya stabil
Tidak stabil
Kejernihan
Jernih
Tidak jernih
Tidak jernih
Contoh
Larutan garam,
Cat, tinta, tanah,
Campuran air
larutan alkohol
kanji, busa, agar-agar,
dan pasir, air
dalam air, larutan
asap, dan susu
dan kopi, serta
cuka dan larutan
tepung terigu
gula
dan air.
25
2.4.1
Penggolongan sistem koloid Penggolongan sistem koloid didasarkan pada jenis fasa terdispersi dan
fasa pendispersinya. Dalam sistem koloid, fasa terdispersi dan medium pendispersi dapat berupa zat padat, zat cair, atau gas. Koloid yang fasa terdispersinya padat disebut sol. Jadi ada tiga jenis sol, yaitu sol padat (padat dalam padat), sol cair (padat dalam cair), dan sol gas (padat dalam gas). Istilah sol biasa digunakan untuk menyatakan sol cair, sedangkan sol gas lebih dikenal sebagai aerosol (aerosol padat). Koloid yang fasa terdispersinya cair disebut emulsi. Emulsi juga ada tiga jenis, yaitu emulsi padat (cair dalam padat), emulsi cair (cair dalam cair), dan emulsi gas (cair dalam gas). Istilah emulsi biasa digunakan untuk menyatakan emulsi cair, sedangkan emulsi gas juga dikenal dengan nama aerosol (aerosol cair). Koloid yang fasa terdispersinya gas disebut buih. Hanya ada dua jenis buih, yaitu buih padat (gas dalam padat) dan buih cair (gas dalam cair). Istilah buih biasa digunakan untuk menyatakan buih cair.
Gambar 2.7 Contoh Buih
26
Dengan demikian, ada 8 jenis koloid, seperti yang tercantum pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Penggolongan Sistem Koloid Fase
Fase Pendispersi Nama sistem
terdispersi
Contoh sistem koloid
koloid
Cair
Gas
Aerosol cair
Kabut, awan
Cair
Cair
Emulsi
Air susu, santan, minyak ikan.
Cair
Padat
Emulsi padat
Jelly, mutiara, keju
Padat
Gas
Aerosol padat
Asap, Debu di udara
Padat
Cair
Sol
Cat, Tinta, kanji, sol emas, sol belerang.
Padat
Padat
Sol padat
Kaca berwarna, intan hitam
Gas
Cair
Buih
Buih sabun, krim kocok
Gas
Padat
Buih padat
Batu apung, karet busa, stereofoam.
27
2.4.1
Sifat-sifat koloid
Efek Tyndall
! " ! # !
Jika seberkas cahaya masuk ke ruangan gelap melalui suatu celah, maka berkas cahaya itu akan terlihat jelas, sebab partikel debu dalam ruangan yang berukuran koloid akan menghamburkan cahaya tersebut. Demikian pula jika kita berada ditengah hutan yang lebat pada pagi hari, cahaya matahari yang masuk melalui sela-sela pepohonan akan tampak dengan nyata sebab cahaya itu dihamburkan oleh partikel kabut yang merupakan suatu sistem koloid. Peristiwa penghamburan cahaya tersebut disebut efek tyndall. Jadi, efek Tyndall adalah suatu efek penghamburan berkas sinar oleh partikel-partikel yang terdapat dalam sistem koloid, sehingga jalannya berkas sinar terlihat. Gejala ini pertama kali dipelajari oleh John Tyndall, ahli fisika bangsa Inggris pada tahun 1869.
28
Efek tyndall dapat digunakan untuk membedakan larutan koloid dan larutan sejati. Partikel dalam larutan yang berupa molekul atau ion terlalu kecil untuk menghamburkan cahaya, sehingga berkas cahaya dalam larutan tidak terlihat. Sebaliknya, cahaya yang melewati sistem koloid akan terlihat nyata. Partikel-partikel koloid yang berukuran cukup besar akan menghamburkan cahaya itu ke segala arah, meskipun partikel koloidnya tidak tampak.
Gerak Brown
Gerak Brown adalah gerakan terpatah-terpatah (gerak zig-zag) yang terus-menerus dalam sistem koloid. Gerak zig-zag partikel koloid ini disebut gerak Brown karena sesuai dengan nama penemunya yaitu Robert Brown, seorang ahli botani Inggris pada tahun 1827, dengan cara mengamati di bawah mikroskop gerakan partikel tepung sari gandum yang didispersikan dalam air. Gerak Brown menunjukkan kebenaran teori kinetik molekul yang menyatakan bahwa molekul-molekul dalam zat cair senantiasa bergerak. Gerak Brown terjadi sebagai akibat tumbukan yang tidak seimbang dari molekulmolekul medium terhadap partikel koloid dari segala arah, karena momentum partikel koloid jauh lebih besar dari molekul mediumnya, maka partikel koloid bergerak pada garis lurus sampai arah dan kecepatannya diubah oleh tabrakan berikutnya. Gerak Brown akan makin cepat jika ukuran partikel koloid makin kecil. Sebaliknya, makin besar ukuran partikel gerakannya makin lambat. Oleh karena
29
itu, dalam suspensi tidak terjadi gerak brown karena ukuran partikel cukup besar, sehingga tumbukan yang dialaminya setimbang. Partikel zat terlarut juga mengalami gerak brown tetapi tidak dapat diamati. Gerak brown merupakan salah satu faktor yang menstabilkan koloid. Oleh karena bergerak terus-menerus, maka partikel koloid dapat mengimbangi gaya gravitasi, sehingga tidak mengalami sedimentasi.
Adsorpsi
Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu molekul atau ion pada permukaan suatu zat. Partikel koloid memiliki kemampuan mengadsorpsi berbagai macam molekul atau ion pada permukaanya. Antara partikel koloid dengan ion-ion yang diadsorpsi akan membentuk beberapa lapisan, yaitu: a. Lapisan pertama ialah lapisan inti yang bersifat netral, terdiri atas partikel koloid netral. b. Lapisan ion dalam ialah lapisan ion-ion yang diadsorpsi oleh koloid. c. Lapisan ion luar Muatan koloid terjadi karena adsorpsi ion-ion tertentu. Sol Fe(OH)3 dalam air mengadsorpsi ion positif sehingga bermuatan positif, sedangkan sol As2S3 mengadsorpsi ion negatif sehingga bermuatan negatif. Muatan koloid juga merupakan faktor yang menstabilkan koloid. Oleh karena bermuatan sejenis, maka partikel-partikel koloid saling tolak-menolak dan
30
tidak terjadi tumbukan satu sama lain sehingga proses pembentukan molekul yang lebih besar dapat dihindarkan dan tidak terjadi penggumpalan. Partikel koloid dapat mengadsorpsi tidak hanya ion dan muatan listrik tetapi juga zat lain berupa molekul netral. Oleh karena koloid mempunyai permukaan yang relatif luas, maka koloid mempunyai daya adsorpsi yang besar pula. Koloid pengadsorps i
Partikel teradsorpsi
Gambar 2.9 Adsorpsi
2.4.2
Identifikasi Sifat-sifat koloid Sifat-sifat koloid dapat diidentifikasi dengan cara-cara seperti yang
dipaparkan dibawah ini :
Elektroforesis
Partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik. Hal ini menunjukkan bahwa partikel koloid tersebut bermuatan. Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik ini disebut elektroforesis. Partikel-partikel koloid yang bermuatan dengan bantuan arus listrik akan mengalir ke masing-masing elektroda yang bermuatannya berlawanan. Koloid bermuatan negatif akan bergerak ke anoda
31
(elektroda positif), sedangkan koloid yang bermuatan positif bergerak ke katoda (elektroda negatif). Dengan demikian, elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid. Prinsip elektroforesis ini sangat berguna dalam: a.
Penentuan muatan partikel
b.
Identifikasi DNA untuk mengidentifikasi korban/pelaku kejahatan
c.
Cerobong asap pabrik yang dilengkapi dengan suatu pengendap elektrostatik, berupa lempengan logam yang diberi muatan listrik sehingga dapat digunakan untuk mengumpulkan partikel-partikel koloid dalam asap buangan (metode Cottrel). Sistem koloid bersifat stabil, hal ini disebabkan adanya muatan listrik
pada permukaan partikel koloid yang berasal dari zat asing yang teradsorpsi di permukaan koloid. Adanya muatan listrik pada partikel-partikel terdispersi dalam sistem koloid menyebabkan adanya gaya tolak menolak antar partikel sehingga partikel tersebut saling berjauhan (tidak terjadi penggumpalan).
Koagulasi
Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid sehingga terjadi endapan. Dengan terjadinya koagulasi, zat terdispersi tidak lagi membentuk koloid. Suatu sistem koloid distabilkan oleh muatannya. Apabila muatan koloid dilucuti, maka kestabilannya akan berkurang dan dapat menyebabkan koagulasi atau penggumpalan. Pelucutan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesis atau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Pada elektroforesis, koagulasi terjadi ketika partikel koloid mencapai elektroda. Jadi, koloid yang
32
bermuatan negatif akan digumpalkan di anoda, sedangkan koloid yang bermuatan positif digumpalkan di katoda. Adapun koagulasi koloid karena penambahan elektrolit terjadi sebagai berikut: Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ionion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat, maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid, sehingga terjadi koagulasi. Semakin besar muatan ion, semakin kuat daya tarikmenariknya dengan partikel koloid, sehingga semakin cepat terjadi koagulasi. Penghilangan muatan listrik pada partikel koloid dapat dilakukan dengan empat cara, yaitu : • Menggunakan prinsip elektrolisis Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatan ke elektroda dengan muatan berlawanan. Ketika partikel-partikel ini mencapai elektroda, maka partikel-partikel tersebut akan kehilangan muatannya sehingga menggumpal dan mengendap di elektroda. • Penambahan koloid lain dengan muatan berlawanan Apabila suatu sistem koloid ditambahkan sistem koloid lain dengan muatan berlawanan, maka kedua sistem koloid tersebut akan saling mengadsorpsi dan menjadi netral. Akibatnya, terbentuk koagulasi. • Penambahan elektrolit Jika suatu elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid, maka partikelpartikel koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation) dari
33
elektrolit. Sementara itu, partikel-partikel koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion) dari elektrolit. Hal ini menyebabkan partikel-partikel koloid tersebut dikelilingi oleh lapisan kedua yang memiliki muatan berlawanan dengan muatan lapisan pertama. Apabila jarak antara lapisan pertama dan kedua cukup dekat, maka muatan keduanya akan hilang sehingga terjadi koagulasi. Contoh pada sol Fe(OH)3 bermuatan positif yang dikelilingi oleh ion-ion negatif Cl- atau PO43- akan kehilangan muatannya. Oleh karena ion PO43memiliki muatan yang lebih besar dibandingkan Cl-, maka ion PO43- lebih efektif untuk menghilangkan muatan koloid. Hal ini ditunjukkan oleh jumlah molekul ion PO43- yang lebih sedikit di sekeliling Fe(OH)3 dibanding jumlah Cl-. Koloid Pelindung Koloid pelindung adalah koloid yang dapat melindungi/menstabilkan koloid lain dari proses koagulasi atau penggumpalan. Koloid pelindung sering digunakan diantaranya pada sistem koloid tinta, cat, dan es krim. Koloid pelindung yang berfungsi untuk menstabilkan emulsi disebut emulgator, misalnya susu yang merupakan emulsi lemak-air, emulgatornya adalah kasein. Demikian juga pada santan dan lateks, sedangkan emulgator antara minyak dan air adalah sabun dan detergen. Koloid ini akan membungkus partikel zat terdispersi, sehingga tidak dapat lagi mengelompok.
34
Koloid Liofil dan Liofob
Umumnya terjadi pada koloid yang fase terdispersinya padatan dan mediumnya cairan atau berupa sol, sehingga lebih dikenal sebagai sol liofil atau sol liofob. Liofil berasal dari bahasa Yunani yang tersusun dari kata lio yang berarti cairan dan fil yang berarti suka. Jadi, Sol liofil adalah sol dimana fase terdispersinya suka akan medium pendispersinya (suka akan cairan) atau dapat dikatakan juga sol yang afinitas atau gaya tarik-menarik antara fase terdispersi terhadap mediumnya sangat kuat. Liofob berasal dari bahasa Yunani yang tersusun dari kata lio yang berarti cairan dan fob yang berarti tidak suka. Jadi, sol liofob adalah kebalikan dari sol liofil, yaitu sol dimana partikel fase terdispersinya kurang/tidak suka akan cairannya (mediumnya) karena gaya tarik-menarik antara fase terdispersi terhadap mediumnya tidak ada atau sangat lemah. Jika medium pendispersi yang digunakan adalah air, maka kedua jenis koloid di atas masing-masing disebut koloid hidrofil (suka air) dan koloid hidrofob (takut air). Berikut ini adalah beberapa contoh dari koloid hidrofil dan koloid hidrofob. Contoh : Koloid Hidrofil Koloid Hidrofob
: protein, sabun, detergen, agar-agar, kanji, dan gelatin. : susu, mayonaise, sol belerang, sol Fe(OH)3, sol-sol sulfida, dan sol-sol logam.
35
