BAB II LANDASAN TEORI
A. Kajian Teori 1.
Penelitian Pengembangan Penelitian pengembangan merupakan penelitian yang diarahkan untuk
menghasilkan produk, desain, dan proses. Di dalam dunia pendidikan dan pembelajaran khususnya, penelitian pengembangan memfokuskan kajiannya pada bidang desain atau rancangan, berupa model desain dan desain bahan ajar maupun produk seperti media dan proses pembelajaran. Penelitian pengembangan sering dikenal dengan istilah Research and Development (R&D) ataupun dengan istilah research-based
development.
Di
dalam
dunia
pendidikan,
penelitian
pengembangan merupakan jenis penelitian yang relatif baru (Punaji Setyosari, 2012: 214 – 215). Menurut Punaji Setyosari (2012: 221 – 223), penelitian pengembangan tidak jauh berbeda dengan penelitian-penelitian lain, perbedaannya terletak pada metodologinya saja. Beberapa model yang sering digunakan dalam penelitian pengembangan antara lain adalah: a. Model konseptual Model konseptual adalah model yang bersifat analistis yang menjelaskan komponen-komponen
produk
yang
akan
dikembangkan
dan
berkaitan
antarkomponennya. Model ini memperlihatkan hubungan antarkonsep dan tidak memperlihatkan urutan secara bertahap. Urutan boleh diawali dari mana saja.
11
b.
Model prosedural Model prosedural adalah model deskriptif yang menggambarkan alur
atau langkah-langkah prosedural yang harus diikuti untuk menghasilkan produk tertentu. Model prosedural biasa dijumpai dalam model rancangan pembelajaran, misalnya Dick & Carey, model Borg & Gall, dan model ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Model pengembangan Dick & Carey terdiri atas sepuluh langkah, yaitu analisis kebutuhan, analisis pembelajaran, analisis pembelajar dan konteks, tujuan umum dan khusus, mengembangkan instrumen, mengembangkan strategi pembelajaran, mengembangkan dan memilih bahan ajar, merancang dan melakukan evaluasi formatif, revisi, dan evaluasi sumatif. Model pengembangan Borg & Gall juga menggariskan sepuluh langkah penelitian, yaitu pengumpulan informasi awal, perencanaan, pengembangan format produk awal, uji coba awal, revisi produk, uji coba lapangan, revisi produk, uji lapangan, revisi produk akhir, dan desiminasi serta implementasi (Punaji Setyosari, 2012: 223 – 230). Menurut Dewi Padmo (2004: 418), model-model pengembangan tersebut memiliki langkah-langkah yang berbeda. Namun, apabila berbagai model tersebut dicermati, secara genetik terdapat lima tahapan utama di dalamnya. Tahapan pengembangan tersebut adalah analisis, desain atau rancangan, pengembangan, implementasi, dan evaluasi. Model ini dikenal dengan model pengembangan ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Penjelasan secara singkat mengenai beberapa tahapan dalam model ADDIE adalah sebagai berikut:
12
a.
Tahap analisis (analysis) Pada tahap ini ada tiga jenis kegiatan analisis yang harus dilakukan oleh
peneliti, yaitu: analisis kompetensi, analisis karakteristik siswa, dan analisis instruksional. 1) Analisis kompetensi Analisis kompetensi disebut juga analisis kurikulum. Peneliti harus cermat melakukan kegiatan analisis kurikulum, yang mencoba memahami dan mengukur tingkat kedalaman kompetensi yang dituntut oleh kurikulum. 2) Analisis karakteristik siswa Peneliti harus mengetahui secara pasti kondisi siswa yang akan menggunakan media pembelajaran yang dikembangkan oleh peneliti. Peneliti harus mengetahui secara detil tingkat kemampuan awal siswa, kesanggupan belajarnya, dan aspek-aspek penting lainnya. 3) Analisis instruksional Analisis instruksional disebut juga analisis pembelajaran. Penulis harus melakukan kegiatan analisis pembelajaran dengan cermat. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menjabarkan kompetensi umum yang ada pada kurikulum menjadi kompetensi-kompetensi khusus dan kemudian menentukan urutannya. b.
Tahap perancangan (design) Pada tahap perancangan ini, ada tiga jenis kegiatan spesifik yaitu
menyusun kerangka struktur (outline) dari media pembelajaran yang akan dibuat, menentukan sistematika pengembangan media pembelajaran, dan merancang alat evaluasi yang digunakan dalam media pembelajaran.
13
c.
Tahap pengembangan (development) Pada tahap ini media pembelajaran mulai dikembangkan sesuai dengan
yang sudah ditetapkan pada tahap desain. Penerapan sistem yang akan digunakan serta memperhatikan kembali prinsip kriteria media pembelajaran yang baik perlu diperhatikan. d.
Tahap implementasi (implementation) Media pembelajaran yang telah dibuat perlu diasosiasikan kepada siswa,
jika dianggap perlu didukung dengan petunjuk penggunaan sebagai panduan awal dalam penggunaan media. e.
Tahap evaluasi (evaluation) Evaluasi digunakan untuk mengukur seberapa jauh siswa menguasai
materi pembelajaran. Evaluasi diperoleh dalam rangka umpan balik dalam proses pembelajaran dan mengukur pencapaian melalui indikator pembelajaran. 2.
Pembelajaran Kimia Menurut E. Mulyasa (2008: 255), pembelajaran pada hakekatnya adalah
proses interaksi antara siswa dengan lingkungannya, sehingga terjadi perubahan perilaku ke arah yang lebih baik. Banyak sekali faktor yang mempengaruhi interaksi pembelajaran, baik faktor internal yang datang dari dalam individu maupun faktor eksternal yang datang dari lingkungan. Tugas guru yang paling utama adalah mengkondisikan lingkungan agar menunjang terjadinya perubahan perilaku bagi siswa. Pembelajaran kimia tidak lepas dari pengertian pembelajaran dan pengertian ilmu kimia itu sendiri. Kimia adalah ilmu yang mencari jawaban atas
14
apa, mengapa, dan bagaimana gejala-gejala alam yang berkaitan dengan komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika, dan energitika zat. Oleh sebab itu, mata pelajaran kimia di SMA/MA mempelajari segala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika, dan energitika zat yang melibatkan keterampilan dan penalaran. Ada dua hal yang berkaitan dengan kimia yang tidak dapat dipisahkan, yaitu kimia sebagai produk (pengetahuan kimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, dan teori) dan kimia sebagai proses yaitu kerja ilmiah (E. Mulyasa, 2006: 132). Pembelajaran kimia menekankan pemberian pengalaman belajar secara langsung melalui penggunaan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah (Permendiknas No. 22 tahun 2006). Pembelajaran kimia dapat terlaksana dengan baik dengan adanya interaksi pembelajaran yang menarik antara guru dan siswa. Keberhasilan dalam mencapai tujuan pembelajaran sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Misalnya, strategi belajar mengajar, metode dan pendekatan pembelajaran, serta sumber belajar yang digunakan baik dalam bentuk buku, modul, lembar kerja, media, dan lain-lain. Penggunaan media dalam pembelajaran dapat membantu keterbatasan guru dalam menyampaikan informasi maupun keterbatasan jam pelajaran di kelas. Media berfungsi sebagai sumber informasi materi pembelajaran maupun sumber latihan soal-soal. Kualitas pembelajaran juga dipengaruhi oleh perbedaan individu siswa, baik perbedaan gaya belajar, perbedaan kemampuan, perbedaan kecepatan belajar, latar belakang, dan sebagainya.
15
3.
Media Pembelajaran Kata media berasal dari bahasa Latin medius yang secara harfiah berarti
„tengah‟, „perantara‟ atau „pengantar‟. Secara lebih khusus, pengertian media dalam proses belajar mengajar cenderung diartikan sebagai alat-alat grafis, fotografis atau elektronis untuk menangkap, memproses, dan menyusun kembali informasi visual atau verbal (Azhar Arsyad, 2011: 3). Leslie J. Briggs (1979) menyatakan bahwa media pembelajaran adalah alat-alat fisik untuk menyampaikan materi pelajaran dalam bentuk buku, film, rekaman video, dan lain sebagainya. Briggs juga berpendapat bahwa media pembelajaran merupakan alat untuk memberikan perangsang bagi siswa supaya terjadi proses belajar, sedangkan Gagne menyatakan bahwa media pembelajaran merupakan wujud dari adanya berbagai jenis komponen dalam lingkungan siswa yang dapat merangsang siswa untuk belajar. Miarso mengatakan bahwa media pembelajaran merupakan segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan yang dapat merangsang pikiran, perasaan, perhatian, dan kemauan siswa untuk belajar (Dina Indriana, 2011: 14). Dengan demikian, media pembelajaran adalah semua bahan dan alat fisik
yang mungkin digunakan untuk
mengimplementasikan pengajaran dan memfasilitasi prestasi siswa terhadap sasaran atau tujuan pembelajaran. Menurut Mulyanta dan M. Marlon Leong (2009: 3 – 4), media pembelajaran yang baik idealnya memenuhi 4 kriteria, yaitu kesesuaian (relevansi), kemudahan, kemenarikan, dan kemanfaatan.
16
a.
Kesesuaian atau relevansi, artinya media pembelajaran harus sesuai dengan kebutuhan belajar, rencana kegiatan belajar, program kegiatan belajar, tujuan belajar, dan karakteristik siswa.
b.
Kemudahan, artinya semua isi pembelajaran melalui media harus mudah dimengerti, dipelajari atau dipahami oleh siswa, dan sangat operasional dalam penggunaannya.
c.
Kemenarikan, artinya media pembelajaran harus mampu menarik maupun merangsang perhatian siswa, baik tampilan, pilihan warna, maupun isinya. Uraian isi tidak membingungkan serta dapat menggugah minat siswa untuk menggunakan media tersebut.
d.
Kemanfaatan, artinya isi dari media pembelajaran harus bernilai atau berguna, mengandung manfaat bagi pemahaman materi pembelajaran serta tidak mubazir atau sia-sia apalagi merusak siswa. Manfaat media pembelajaran dalam kegiatan pembelajaran tidak lain
adalah memperlancar proses interaksi antara guru dengan siswa, dalam hal ini membantu siswa belajar secara optimal. Tetapi di samping itu ada beberapa manfaat lain yang lebih khusus. Kemp dan Dayton dalam H. Martinis Yamin (2007: 200 – 203), mengidentifikasi delapan manfaat media pembelajaran dalam kegiatan pembelajaran, yaitu: a.
Penyampaian
materi
pelajaran
dapat
diseragamkan.
Guru
mungkin
mempunyai penafsiran yang beraneka ragam tentang suatu hal. Melalui media pembelajaran, penafsiran yang beragam dapat direduksi dan disampaikan kepada siswa secara seragam. Setiap siswa yang melihat atau mendengar
17
uraian tentang suatu ilmu melalui media yang sama akan menerima informasi yang persis sama dengan siswa yang lain. b.
Proses pembelajaran menjadi lebih menarik. Media dapat membangkitkan keingintahuan siswa, merangsang siswa untuk beraksi terhadap penjelasan guru, memungkinkan siswa menyentuh objek kajian pelajaran, membantu siswa mengkonkretkan sesuatu yang abstrak, dan sebagainya. Dengan demikian, media pembelajaran dapat membantu guru menghidupkan suasana kelas dan menghindarkan suasana monoton dan membosankan.
c.
Proses belajar siswa menjadi lebih interaktif. Media dapat membantu guru dan siswa melakukan komunikasi dua arah secara aktif.
d.
Jumlah waktu belajar mengajar dapat dikurangi. Kebanyakan media hanya memerlukan waktu singkat untuk mengantarkan pesan-pesan dan isi pelajaran dalam jumlah yang cukup banyak dan kemungkinannya dapat diserap siswa.
e.
Kualitas belajar siswa dapat ditingkatkan. Penggunaan media tidak hanya membuat proses belajar lebih efisien, tetapi juga membantu siswa menyerap materi pelajaran secara lebih mendalam dan utuh. Pemahaman yang diperkaya dengan kegiatan melihat, menyentuh, merasakan, atau mengalami melalui media, maka pemahaman mereka terhadap isi pelajaran akan lebih baik.
f.
Proses belajar dapat terjadi di mana saja dan kapan saja. Media pembelajaran dapat dirancang sedemikian rupa sehingga siswa dapat belajar di mana saja dan kapan saja, tanpa tergantung pada keberadaan seorang guru.
18
g.
Sikap positif siswa terhadap bahan pelajaran maupun terhadap proses belajar itu sendiri dapat ditingkatkan. Dengan media, proses belajar mengajar menjadi lebih menarik. Hal ini dapat meningkatkan kecintaan dan apresiasi siswa terhadap ilmu pengetahuan dan proses pencarian ilmu itu sendiri.
h.
Peran guru dapat berubah ke arah yang lebih positif dan produktif. Guru tidak perlu mengulang-ulang penjelasan bila media digunakan dalam pembelajaran. Dengan demikian, dengan mengurangi uraian verbal (lisan), guru dapat memberi
perhatian
lebih
banyak
kepada
aspek-aspek
lain
dalam
pembelajaran. Peran guru tidak lagi menjadi sekedar “pengajar”, tetapi juga konsultan, penasihat, atau manajer pembelajaran. Media pembelajaran dapat diaplikasikan dalam semua mata pelajaran, salah satunya adalah mata pelajaran kimia. Banyak sekali media-media yang digunakan untuk menciptakan pembelajaran kimia yang lebih edukatif dan kreatif. Contoh media pembelajaran kimia yang digunakan dalam proses pembelajaran adalah kartu game, tabel periodik unsur bergambar, video interaktif, maupun media pembelajaran berbantuan komputer. Materi teori atom mekanika kuantum dan ikatan kimia banyak mengandung konsep, sedangkan materi termokimia banyak mengandung konsep dan perhitungan. Media pembelajaran berbantuan komputer dapat digunakan sebagai media pembelajaran pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Media pembelajaran berbantuan komputer pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia ini dapat berupa gambar bergerak atau animasi, maupun video interaktif yang dapat membantu
19
siswa dalam memahami konsep pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Selain animasi dan video interaktif, media pembelajaran berbantuan komputer yang berupa latihan soal-soal dapat digunakan untuk membantu melatih siswa dalam menyelesaikan soal-soal tentang materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. 4.
Media Pembelajaran Berbantuan Mobile Phone dalam Bentuk Game Game adalah suatu bentuk kegiatan di mana peserta yang terlibat di
dalamnya terikat dengan aturan-aturan yang telah ditetapkan untuk mencapai suatu tujuan. Ada 3 syarat dalam game, yaitu harus terdapat pemain, aturan permainan yang diarahkan pada pencapaian tujuan pembelajaran, dan indikator pencapaian hasil belajar. Adanya unsur kompetisi antar kelompok akan melatih siswa untuk bekerja sama, percaya diri, dan tidak putus asa (John D. Latuheru, 1998: 107). Game adalah sesuatu yang menyenangkan untuk dilakukan dan bersifat menghibur. Game menjadi menarik karena di dalamnya terdapat unsur kompetisi, serta keragu-raguan karena tidak tahu sebelumnya siapa yang akan menang dan kalah (Arief S. Sadiman, R. Rahardjo, Anung Haryono, dan Rahardjito, 2003: 78). Salah satu media yang dapat digunakan oleh guru dalam proses pembelajaran adalah aplikasi game. Dari kajian literatur yang dilakukan oleh Funk dalam JENI (2008), aplikasi game dapat meningkatkan minat belajar siswa, mempercepat pemrosesan informasi, dan menyelesaikan masalah, sekaligus meningkatkan kepekaan sosial dan kemampuan akademik. Dengan aplikasi game, siswa diajak untuk menyelesaikan masalah dalam mata pelajaran tertentu dengan
20
cara menyelesaikan latihan maupun simulasi yang tertuang dalam aplikasi tersebut. Berdasarkan physical requirements, aplikasi game elektronik dapat dibagi menjadi game komputer, video game, maupun mobile game. Media pembelajaran berbantuan mobile phone dalam bentuk game merupakan aplikasi game yang dapat dioperasikan menggunakan mobile phone dan memiliki muatan pendidikan sehingga dapat digunakan untuk memudahkan proses pembelajaran. Pengunaan mobile phone sebagai media pembelajaran merupakan inovasi baru dalam pembelajaran. Aplikasi game berbantuan mobile phone yang digunakan sebagai media pembelajaran ini dianggap layak untuk dikembangkan karena dapat memberikan media belajar yang baru bagi siswa serta dapat memberikan pengalaman baru yang dapat digunakan kapan saja dan di mana saja. 5.
Mobile game “Brainchemist” Mobile game “Brainchemist” merupakan aplikasi permainan edukasional
untuk pelajaran kimia yang dapat dioperasikan pada perangkat mobile phone dengan sistem operasi Android. Mobile game ini merupakan permainan hasil adaptasi dari aplikasi permainan Brainjiggle dan BrainJuice. Brainjiggle dan Brainjuice merupakan aplikasi permainan pengasah otak untuk perangkat mobile phone yang masing-masing dikembangkan oleh pengembang game SpiritEQ dan Digital Chocolate. Kedua aplikasi permainan ini berbentuk kuis yang berisi rangkaian pertanyaan-pertanyaan yang dapat merangsang kemampuan berpikir penggunanya. Beberapa karakteristik game yang diadaptasi dari Brainjiggle dan BrainJuice antara lain adalah:
21
a.
Permainan berbentuk kuis yang berisi rangkaian latihan soal-soal dalam bentuk 2 dimensi.
b.
Permainan dibagi ke dalam beberapa menu game.
c.
Setiap menu game berisi pertanyaan-pertanyaan yang berkaitan dengan satu materi. Semua pertanyaan dalam setiap menu game mengarah pada tipe jawaban yang sama.
d.
Menu game satu tidak berkaitan dengan menu game lainnya, pengguna dapat memainkan menu game manapun tanpa harus menyelesaikan menu game tertentu terlebih dahulu. Penyajian materi, soal, maupun peraturan yang terdapat dalam mobile
game “Brainchemist” diadaptasi dari game Brainjiggle dan Brainjuice, namun sudah dimodifikasi oleh peneliti. Materi yang diberikan berisi materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Mobile game “Brainchemist” berbentuk game kuis yang merupakan rangkaian latihan soal-soal. Mobile game “Brainchemist” dibagi ke dalam 9 menu game, yaitu bilangan kuantum, konfigurasi elektron, letak unsur dalam tabel periodik unsur, bentuk molekul, gaya antar molekul, reaksi endoterm dan eksoterm, jenis-jenis perubahan entalpi standar (∆H°), hukum hess, dan energi ikatan. Soal-soal yang disajikan dalam mobile game “Brainchemist” dibuat dalam berbagai tipe, namun masing-masing menu game menyajikan soal dalam tipe yang sama dengan pilihan jawaban yang sama pula. Soal-soal ini ditampilkan secara acak sesuai dengan bank soal yang tersedia. Program komputer yang
22
digunakan dalam pengembangan mobile game “Brainchemist” yaitu program Eclipse Indigo RCP 3.7 dengan emulator platform Android. 6.
Sistem Operasi Android Android adalah platform untuk sistem operasi di perangkat mobile yang
bersifat sumber terbuka, berbasis kernel Linux. Platform ini memungkinkan pengembang membuat program dalam bahasa pemrograman Java. Pengaturan perangkat melalui Java Libraries Google. Platform ini mendukung sejumlah teknologi penghubung termasuk GSM/EDGE, CDMA, EV-DO, UMTS, Bluetooth, dan Wi-Fi (Ni Ketut Susrini, 2009: 99). Menurut Stephanus Hermawan S (2011: 1 – 6), Android menyediakan berbagai fitur. Fitur yang tersedia di Android adalah: a.
Framework aplikasi: memungkinkan penggunaan dan pemindahan dari komponen yang tersedia.
b.
Dalvik virtual machine: virtual yang dioptimalkan untuk perangkat mobile.
c.
Grafik: grafik 2D dan grafik 3D yang didasarkan pada library OpenGL.
d.
SQLite: untuk penyimpanan data.
e.
Mendukung media: audio, video, dan berbagai format gambar (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF.
f.
GSM, Bluetooth, EDGE, 3G, dan Wifi (tergantung hardware).
g.
Kamera, Global Positioning System (GPS), kompas, dan accelerometer (tergantung hardware).
h.
Lingkungan pengembangan yang kaya, termasuk emulator, peralatan debugging, dan plugin untuk Eclipse IDE.
23
Android memiliki berbagai keunggulan sebagai software yang memakai basis kode komputer yang dapat didistribusikan secara terbuka (open source) sehingga pengguna dapat membuat aplikasi baru di dalamnya. Android memiliki aplikasi native Google yang terintegrasi seperti pushmail Gmail, Google Maps, dan Google Calendar. 7.
Eclipse Indigo RCP 3.7 Eclipse merupakan sebuah IDE (Integrated Development Environment)
untuk mengembangkan perangkat lunak dan dapat dijalankan di semua platform (platform-independent). Berikut ini adalah sifat dari Eclipse: a.
Multi-platform: Target sistem operasi Eclipse adalah Microsoft Windows, Linux, Solaris, AIX, HP-UX dan Mac OS X.
b.
Multi-language: Eclipse dikembangkan dengan bahasa pemrograman Java, akan tetapi Eclipse mendukung pengembangan aplikasi berbasis bahasa pemrograman lainnya, seperti C/C++, Cobol, Python, Perl, PHP, dan lain sebagainya.
c.
Multi-role: Selain sebagai IDE untuk pengembangan aplikasi, Eclipse pun dapat digunakan untuk aktivitas dalam siklus pengembangan perangkat lunak, seperti dokumentasi, test perangkat lunak, pengembangan web, dan lain sebagainya. Eclipse pada saat ini merupakan salah satu IDE favorit dikarenakan gratis
dan open source, yang berarti setiap orang boleh melihat kode pemrograman perangkat lunak ini. Selain itu, kelebihan dari Eclipse yang membuatnya populer
24
adalah kemampuannya untuk dapat dikembangkan oleh pengguna dengan komponen yang dinamakan plug-in. (http://www.eclipse.org) 8.
Teori Atom Mekanika Kuantum, Ikatan Kimia, dan Termokimia Berdasarkan Standar Isi mata pelajaran kimia SMA/MA dari Badan
Standar Nasional Pendidikan (BSNP) tahun 2006, materi Teori Atom Mekanika Kuantum, Ikatan Kimia, dan Termokimia diberikan kepada siswa kelas XI IPA semester 1. Materi Teori Atom Mekanika Kuantum dan Ikatan Kimia diberikan untuk memenuhi Standar Kompetensi 1, yaitu memahami struktur atom untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa, sedangkan materi Termokimia diberikan untuk memenuhi Standar Kompetensi 2, yaitu memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya. Standar kompetensi 1, memahami struktur atom untuk meramalkan sifatsifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa, dibagi menjadi 3 kompetensi dasar, yaitu: 1.1 Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik 1.2 Menjelaskan teori jumlah pasangan elektron di sekitar inti atom dan teori hibridisasi untuk meramalkan bentuk molekul 1.3 Menjelaskan interaksi antar molekul (gaya antar molekul) dengan sifatnya Standar kompetensi 2, memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya, dibagi menjadi 2 kompetensi dasar, yaitu:
25
2.1 Mendeskripsikan perubahan entalpi suatu reaksi, reaksi eksoterm, dan reaksi endoterm 2.2 Menentukan ΔH reaksi berdasarkan percobaan, hukum Hess, data perubahan entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan Materi teori atom mekanika kuantum dan ikatan kimia diberikan dalam beberapa subbab, antara lain: 1) Bilangan Kuantum Dalam mekanika kuantum, tiga bilangan kuantum diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain. Bilangan-bilangan ini diturunkan dari solusi matematis persamaan Schrödinger untuk atom hidrogen. Bilangan-bilangan kuantum ini disebut bilangan kuantum utama, bilangan kuantum momentum sudut (bilangan kuantum azimuth), dan bilangan kuantum magnetik. Bilangan-bilangan ini akan digunakan untuk menggambarkan orbital-orbital atom dan menandai elektron-elektron di dalamnya.
Bilangan
kuantum
keempat
yaitu
bilangan
kuantum
spin
menggambarkan perilaku elektron tertentu dan melengkapi gambaran tentang elektron dalam atom (Raymond Chang, 2005: 205). a)
Bilangan kuantum utama (n) Bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkatan energi utama
elektron. Bilangan kuantum utama (n) juga berhubungan dengan jarak rata-rata elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti maka semakin besar pula
26
orbitalnya. Bilangan kuantum utama (n) memiliki harga n = 1, 2, 3, dan seterusnya (Raymond Chang, 2005: 205 – 206). b) Bilangan kuantum momentum sudut / bilangan kuantum azimuth (l) Bilangan kuantum momentum sudut atau bilangan kuantum azimuth (l) memberikan informasi mengenai bentuk orbital. Nilai bilangan kuantum momentum sudut (l) bergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Untuk nilai n tertentu, l mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n – 1). Bila n = 1, hanya ada satu nilai l yang mungkin: yakni l = n – 1 = 1 – 1 = 0. Bila n = 2, ada dua nilai l, 0 dan 1. Bila n = 3, ada tiga nilai l, yaitu 0, 1, 2. Nilainilai l biasanya ditandai dengan huruf s, p, d, f, .... sebagai berikut: l Nama orbital
0 s
1 p
2 d
3 f
dst dst
(Raymond Chang, 2005: 206) c)
Bilangan kuantum magnetik (m) Bilangan kuantum magnetik (m) menggambarkan orientasi orbital dalam
ruang. Nilai bilangan kuantum magnetik (m) bergantung pada nilai bilangan kuantum momentum sudut (l). Untuk nilai l tertentu, ada (2l + 1) nilai bulat m, sebagai berikut: –l, (–l + 1), ..., 0, ..., (+l – 1), +l Bila l = 0, maka m = 0. Bila l = 1, maka terdapat ((2 × 1) + 1), atau tiga nilai m, yaitu –1, 0, dan +1. Bila l = 2, maka terdapat ((2 × 2) + 1), atau lima nilai m, yaitu –2, –1, 0, +1, +2. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital pada nilai l tertentu (Raymond Chang, 2005: 206).
27
d) Bilangan kuantum spin (s) Bilangan kuantum spin (s), menguraikan dua cara suatu elektron dapat diluruskan dalam suatu medan magnet: paralel atau melawan medan magnet itu. Elektron dapat dibayangkan berputar mengikuti arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Sehingga hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah jarum jam dan berlawanan jarum jam, maka probabilitas elektron berputar searah jarum jam adalah
dan berlawanan jarum jam . Untuk membedakan arah
putarnya maka diberi tanda positif (
) dan negatif (
) (Raymond Chang, 2005:
206 – 207). 2) Konfigurasi Elektron Cara elektron terdistribusi di antara orbital dari suatu atom disebut konfigurasi elektron (James E. Brady, 1999: 316). Pengisian orbital oleh elektron mengikuti aturan dengan memperhatikan tiga hal, yaitu prinsip Aufbau, prinsip larangan Pauli, dan aturan Hund. a)
Prinsip Aufbau Prinsip Aufbau (Aufbau principle) menyatakan bahwa struktur elektronik
atom pada keadaan dasar dibangun dengan menyusun orbital-orbital berdasarkan kenaikan energi dan mengisinya dengan elektron satu demi satu, dimulai dengan orbital yang energinya paling rendah (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2003: 43). Dengan mengacu pada prinsip aufbau, maka urutan kenaikan tingkat energi elektron-elektron dalam orbital adalah sebagai berikut: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < …
28
b) Prinsip Larangan Pauli Prinsip larangan Pauli (Pauli exclusion principle) menyatakan bahwa tidak ada elektron-elektron dalam satu atom yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Bila dua elektron dalam satu orbital mempunyai nilai n, l, dan m yang sama (yakni, kedua elektron ini berada dalam orbital atom yang sama), maka kedua elektron tersebut harus mempunyai nilai s yang berbeda. Dengan kata lain, hanya dua elektron yang dapat menempati orbital atom yang sama, dan kedua elektron tersebut harus mempunyai spin yang berlawanan. Contoh: Atom helium, yang mempunyai 2 elektron. Ada tiga kemungkinan untuk menempatkan dua elektron dalam orbital 1s sebagaimana berikut:
Diagram (a) dan (b) tidak dapat diterima oleh prinsip larangan Pauli. Pada diagram (a), kedua elektron mempunyai spin searah jarum jam yang digambarkan dengan panah ke atas dan keduanya akan memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0, + ); pada (b) kedua elektron mempunyai spin berlawanan dengan jarum jam yang digambarkan dengan panah ke bawah dan akan mempunyai bilangan kuantum (1, 0, 0, + ). Hanya konfigurasi diagram (c) yang dapat diterima, sebab satu elektron akan mempunyai bilangan kuantum (1, 0, 0, + ) dan satu lagi mempunyai bilangan kuantum (1, 0, 0, – ). (Raymond Chang, 2005: 212)
29
c)
Aturan Hund Aturan Hund (Hund’s rule) menyatakan bahwa bila dua elektron
menempati orbital-orbital yang energinya sama, sebuah elektron menempati suatu orbital, kemudian elektron kedua menempati orbital lainnya dengan spinnya ke arah yang sama (paralel) (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2003: 43). Susunan elektron yang paling stabil atau mempunyai energi paling rendah dicapai jika spin elektron searah/paralel (Raymond Chang, 2005: 214). Contoh: Konfigurasi elektron karbon (nomor atom C = 6) adalah 1s2 2s2 2p2. Berikut ini adalah beberapa cara yang berbeda untuk mendistribusikan dua elektron dalam tiga orbital p:
Pada (a) dan (b) tidak memenuhi aturan Hund, hanya (c) yang memenuhi aturan Hund. Penyimpangan dalam Pengisian Eletkron Orbital-orbital di Subkulit d dan f Berdasarkan eksperimen, terdapat penyimpangan (anomali) dalam pengisian orbital-orbital di subkulit d dan f. a)
Penyimpangan di subkulit d Terjadi pada orbital-orbital yang hampir setengah penuh atau hampir
penuh, hal ini disebabkan orbital yang setengah penuh (d5) atau penuh (d10) bersifat lebih stabil dibandingkan orbital-orbital yang hampir setengah penuh (d4)
30
atau hampir penuh (d9). Akibatnya, 1 elektron dari orbital di subkulit ns pindah ke orbital di subkulit (n – 1)d (Raymond Chang, 2005: 219). Contoh: Konfigurasi elektron dari atom Cr (nomor atom Cr = 24) Konfigurasi elektron yang diharapkan: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 Konfigurasi elektron berdasarkan eksperimen: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 b) Penyimpangan di subkulit f Terjadi karena tingkat energi orbital-orbital yang sangat berdekatan. Dalam hal ini, 1 atau 2 elektron dari orbital di subkulit (n – 2)f pindah ke orbital di subkulit (n – 1)d (Raymond Chang, 2005: 219). Contoh: Konfigurasi elektron dari atom La (nomor atom La = 57) Konfigurasi elektron yang diharapkan: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f1 5d0 Konfigurasi elektron berdasarkan eksperimen: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f0 5d1 Konfigurasi Elektron Ion a)
Konfigurasi elektron ion positif Ion positif terbentuk dari atom netral yang melepas elektron dari kulit
terluar yang sudah terisi, yakni kulit dengan nilai n paling besar (Raymond Chang, 2005: 233). Contoh: Konfigurasi elektron ion Ca2+ (nomor atom Ca = 20) Konfigurasi elektron atom Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Konfigurasi elektron ion Ca2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
31
b) Konfigurasi elektron ion negatif Ion negatif terbentuk dari atom netral yang menarik elektron ke kulit terluar yang belum penuh, yakni kulit dengan nilai n paling besar. (Raymond Chang, 2005: 233). Contoh: Konfigurasi elektron ion F- (nomor atom F = 9) Konfigurasi elektron atom F: 1s2 2s2 2p5 Konfigurasi elektron ion F-: 1s2 2s2 2p6 3) Letak Unsur dalam Tabel Periodik Unsur Menurut James E. Brady (1999: 326), hubungan antara konfigurasi elektron dan sistem periodik adalah sebagai berikut: a)
Nilai n terbesar pada konfigurasi elektron dari suatu unsur menyatakan nomor periode unsur tersebut.
b) Jenis orbital yang ditempati elektron valensi menentukan jenis golongan. Unsur blok s dan blok p merupakan unsur golongan utama (golongan A). Unsur blok d merupakan unsur golongan transisi (golongan B). c)
Jumlah elektron valensi terkait dengan nomor golongan untuk golongan utama (golongan A). Sedangkan jumlah elektron pada orbital d dan orbital s terakhir pada konfigurasi elektron terkait dengan nomor golongan untuk golongan transisi (golongan B), bukan dari jumlah elektron valensinya. Hubungan antara konfigurasi elektron dengan letak suatu unsur dalam
tabel periodik tersebut sesuai dengan aturan yang lama dan tidak sesuai dengan aturan yang baru dari IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).
32
Contoh: Letak unsur Ca (nomor atom Ca = 20) dalam tabel periodik unsur adalah: Konfigurasi elektron unsur Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Periode
: ditentukan dari nilai n terbesar, sehingga unsur Ca terletak pada periode 4
Jenis golongan
: konfigurasi elektron berakhir pada orbital s sehingga unsur Ca merupakan golongan A (golongan utama).
Nomor golongan : jumlah elektron valensi adalah 2, sehingga unsur Ca merupakan golongan II. Maka unsur Ca dalam tabel periodik unsur terletak pada periode 4, golongan IIA. 4) Bentuk Molekul (Geometri Molekul) Bentuk molekul atau geometri molekul adalah susunan tiga dimensi dari atom-atom dalam suatu molekul. Geometri molekul mempengaruhi sifat-sifat kimia dan fisisnya, seperti titik leleh, titik didih, kerapatan, dan jenis reaksi yang dialaminya (Raymond Chang, 2005: 290). Geometri molekul dapat ditentukan dengan teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) dan teori hibridisasi. Senyawa kovalen mempunyai bentuk geometri molekul tertentu. Bentuk geometri molekul merupakan suatu gambaran geometri yang dihasilkan jika atomatom terikat dihubungkan oleh garis lurus. Geometri molekul senyawa kovalen berbentuk tiga dimensi. a)
Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) Teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR, Valence Shell
Electron Pair Repulsion) dimulai dengan gagasan dasar bahwa pasangan elektron
33
dalam kulit valensi suatu atom akan saling menolak satu sama lain. Tolakan ini juga berlaku untuk pasangan elektron bebas, yang terlokalisasi pada atom dan tidak terlibat dalam ikatan, dan pasangan ikatan yang secara kovalen digunakan bersama di antara atom-atom. Pasangan elektron ini sendiri akan menempatkan diri sejauh-jauhnya agar tolakannya minimum (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2001: 77). Menurut teori VSEPR, urutan kekuatan gaya tolak menolak antarpasangan elektron bebas (PEB) dan pasangan elektron ikatan (PEI) adalah: tolakan pasangan
tolakan pasangan
elektron bebas (PEB)
tolakan pasangan
elektron bebas (PEB) >
elektron ikatan (PEI) >
vs. pasangan elektron
vs. pasangan elektron
vs. pasangan elektron
bebas (PEB)
ikatan (PEI)
ikatan (PEI)
PEB-PEB
>
PEB-PEI
>
PEI-PEI
(Raymond Chang, 2005: 294). Tabel 1. Geometri Molekul Beberapa Senyawa Sederhana Menurut Teori VSEPR Jumlah pasangan PEI PEB elektron di sekitar AXnEm Geometri Molekul Contoh (n) (m) atom pusat 2
2
0
BeCl2, HgCl2
AX2 Linear
3
3
0
AX3
BF3 Segitiga Datar
34
Jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat
PEI (n)
PEB (m)
AXnEm
3
2
1
AX2E
Geometri Molekul
Contoh
SO2 Bengkok
4
0
CH4, NH4+
AX4 Tetrahedral
4
3
1
AX3E
NH3 Segitiga Piramida
2
2
AX2E2
H2O Bentuk V
5
0
AX5
PCl5 Segitiga Bipiramida
5 4
1
AX4E
SF4 Tetrahedron Terdistorsi
3
2
AX3E2
ClF3 Bentuk T
35
Jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat 5
PEI (n)
PEB (m)
AXnEm
2
3
AX2E3
6
6
0
AX6
Geometri Molekul
Contoh I3-
Linear SF6
Oktahedral 5
1
AX5E
BrF5
Segiempat Piramida 4
2
AX4E2
XeF4
Segiempat Datar (Raymond Chang, 2005: 291 dan 297) Keterangan: A
= atom pusat
X
= pasangan elektron ikatan (PEI)
E
= pasangan elektron bebas (PEB)
n
= jumlah pasangan elektron ikatan (PEI)
m
= jumlah pasangan elektron bebas (PEB)
Contoh: Bentuk molekul senyawa BCl3 Konfigurasi elektron atom B: 1s2 2s2 2p1, elektron valensi atom B = 3
36
Konfigurasi elektron atom Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, elektron valensi atom Cl = 7 Struktur Lewis:
Atom B sebagai atom pusat memiliki 3 elektron valensi, semua elektron valensi terlibat dalam ikatan dengan tiga atom Cl di sekitarnya masing-masing membentuk ikatan tunggal (PEI = 3), maka atom B tidak memiliki pasangan elektron bebas (PEB = 0). Sehingga BCl3 diprediksi berbentuk segitiga datar (AX3). b) Teori Hibridisasi Teori hibridisasi adalah perluasan dari teori Lewis dan teori VSEPR. Bentuk molekul dapat diramalkan dengan menggunakan teori VSEPR. Namun demikian, teori VSEPR tidak menjelaskan bagaimana suatu molekul dapat memperoleh bentuknya. Berikut merupakan beberapa tipe hibridisasi dan bentuknya: Tabel 2. Beberapa Tipe Hibridisasi dan Bentuknya Orbital Atom Jumlah Hibridisasi dari Bentuk Orbital Asli dari Atom Orbital Atom Pusat Hibrida Pusat Hibrida s, p
sp
2
Contoh
BeCl2 Linear
s, p, p
sp2
3
BF3 Datar
37
Orbital Atom Asli dari Atom Pusat
Hibridisasi dari Atom Pusat
Jumlah Orbital Hibrida
s, p, p, p
sp3
4
s, p, p, d
3
Bentuk Orbital Hibrida
Contoh
CH4, NH4+ Tetrahedral
sp d
5
PCl5
Segitiga Bipiramida s, p, p, p, d, d
sp3d2
6
SF6
Oktahedral (Raymond Chang, 2005: 309 – 310) Contoh: Bentuk molekul senyawa AlCl3 Konfigurasi elektron atom Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Konfigurasi elektron atom Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Diagram orbital atom Al:
38
Dalam molekul AlCl3, satu atom Al mengikat 3 atom Cl. Pengikatan ini dapat berlangsung dengan mengeksitasikan 1 elektron dari orbital 3s ke orbital 3p.
Kemudian, 3 elektron dari 3 atom Cl memasuki orbital 3s dan 3p, sehingga terbentuk orbital hibrida sp2.
Orbital hibrida sp2 saling tumpang-tindih dengan orbital 3p atom Cl untuk membentuk tiga ikatan kovalen Al–Cl. Sehingga molekul AlCl3 diprediksi berbentuk segitiga datar. 5) Gaya Antar Molekul Gaya tarik di antara molekul-molekul, disebut gaya antarmolekul (intermolecular forces). Gaya antarmolekul yang akan dibahas adalah gaya dipoldipol, ikatan hidrogen, dan gaya London. a)
Gaya dipol-dipol Gaya dipol-dipol (dipole-dipole forces) merupakan gaya yang bekerja
antara molekul-molekul polar, yaitu molekul-molekul yang memiliki momen dipol. Makin besar momen dipolnya, makin kuat gayanya (Raymond Chang, 2005: 369).
39
b) Ikatan hidrogen Ikatan hidrogen (hydrogen bond) adalah jenis khusus interaksi dipoldipol antara atom hidrogen dalam ikatan polar, seperti N – H, O – H, atau F – H, dengan atom elektronegatif O, N, atau F. Interaksi ini ditulis:
A dan B mewakili O, N, atau F; A–H adalah satu molekul atau bagian dari molekul dan B adalah bagian dari molekul lain; dan garis titik-titik mewakili ikatan hidrogen. Gambar berikut menunjukkan beberapa contoh ikatan hidrogen.
Gambar 1. Ikatan Hidrogen Antar Molekul-molekul Air, Amonia, dan Hidrogen Fluorida (Garis tidak putus-putus mewakili ikatan kovalen, dan garis putus-putus mewakili ikatan hidrogen) (Raymond Chang, 2005: 372) c)
Gaya tarik-menarik dipol sesaat – dipol terimbas (gaya London) Pada tahun 1930, ahli fisika Jerman bernama Fritz London menjelaskan
bahwa partikel-partikel (atom atau molekul) di dalam molekul nonpolar juga dapat mengalami gaya antar-partikel yang lemah. Gaya ini disebut gaya tarikmenarik dipol sesaat – dipol terimbas atau gaya London. Gaya London tidak
40
hanya berlaku untuk molekul nonpolar, tetapi juga untuk molekul polar. Dengan kata lain, di dalam zat polar selain terdapat gaya tarik-menarik dipol-dipol juga terdapat gaya London. Kekuatan gaya London dipengaruhi oleh mudah tidaknya awan elektron dalam molekul mengalami deformasi, atau mudah tidaknya dipol sesaat dan dipol terimbas terbentuk. Kekuatan gaya London tergantung dari beberapa faktor, yaitu ukuran molekul, jumlah atom di dalam molekul, dan bentuk molekul (James E. Brady, 1999: 538 – 542).
Materi termokimia diberikan dalam beberapa subbab, antara lain: 1) Reaksi Endoterm dan Eksoterm a)
Reaksi Endoterm Pada reaksi endoterm, sistem menyerap kalor dari lingkungan. Oleh
karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya entalpi produk (Hproduk
reaksi)
lebih besar daripada entalpi reaktan (Hreaktan). Akibatnya, perubahan entalpi, merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi reaktan (Hproduk
reaksi
–
Hreaktan) bertanda positif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi endoterm dapat dinyatakan: ΔHreaksi = Hproduk reaksi – Hreaktan> 0 b) Reaksi Eksoterm Pada reaksi eksoterm, sistem melepaskan kalor ke lingkungan, sehingga entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi reaktan. Oleh karena itu, perubahan entalpinya bertanda negatif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi eksoterm dapat dinyatakan sebagai berikut:
41
ΔHreaksi = Hproduk reaksi – Hreaktan < 0 (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2001: 205) 2) Jenis-jenis Perubahan Entalpi Standar (∆H°) Perubahan entalpi reaksi standar (standard enthalpy of reaction) (AH°) didefinisikan sebagai perubahan entalpi untuk reaksi kimia di mana semua reaktan dan produk dalam keadaan standar (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2001: 209). Terdapat berbagai jenis perubahan entalpi standar untuk reaksi kimia, beberapa diantaranya yaitu: a)
Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (∆H°f) Perubahan entalpi pembentukan standar (∆H°f) menyatakan perubahan
entalpi yang dihasilkan ketika 1 mol suatu senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. b) Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆H°d) Perubahan entalpi penguraian standar (∆H°d) menyatakan perubahan entalpi pada penguraian 1 mol zat menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar. c)
Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆H°c) Perubahan entalpi pembakaran standar (∆H°c) menyatakan perubahan
entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat pada keadaan standar. d) Perubahan Entalpi Pengatoman Standar (∆H°at) Perubahan entalpi pengatoman standar (∆H°at) menyatakan perubahan entalpi pada pengubahan 1 mol suatu senyawa menjadi atom-atomnya dalam fase gas pada keadaan standar.
42
e)
Perubahan Entalpi Peleburan Standar (∆H°fus) Perubahan entalpi peleburan standar (∆H°fus) menyatakan perubahan
entalpi pada peleburan 1 mol zat padat menjadi 1 mol zat cair pada titik leburnya dan tekanan standar. f)
Perubahan Entalpi Penguapan Standar (∆H°vap) Perubahan entalpi penguapan standar ∆H°vap menyatakan perubahan
entalpi pada penguapan 1 mol zat cair menjadi 1 mol gas pada titik didihnya dan tekanan standar. 3) Hukum Hess Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Hukum Hess a)
Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Cara Tidak Langsung ∆H reaksi dapat dihitung dengan cara tidak langsung dengan
menggunakan hukum Hess. Hukum Hess dapat dinyatakan sebagai berikut: Jika suatu reaksi berlangsung dalam dua tahap reaksi atau lebih, maka perubahan entalpi untuk reaksi tersebut sama dengan jumlah perubahan entalpi dari semua tahapan (Raymond Chang, 2005: 179). Contoh: Penentuan ∆H reaksi pembentukan CO2 dari C(grafit) dan O2(g) melalui lebih dari 1 rute reaksi seperti pada Gambar 2. -
Jika C(grafit) direaksikan dengan O2(g) yang cukup. Rute I: C(grafit) + O2(g) → CO2(g)
∆H = –393,5 kJ
43
-
Jika C(grafit) direaksikan dengan O2(g) yang tidak mencukupi, maka akan terbentuk gas CO. Gas CO dapat direaksikan lebih lanjut dengan O2 untuk membentuk CO2, seperti ditunjukkan pada reaksi di bawah ini: Rute II: C(grafit) + O2(g) → CO(g)
∆H= –110,5 kJ
CO(g) + O2(g) → CO2(g)
∆H= –283 kJ
Terlihat, kedua rute menggunakan pereaksi awal yang sama, yaitu C dan O2, dan menghasilkan produk reaksi yang sama yaitu CO2. Oleh karena ∆H hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, nilai ∆H pada rute II akan sama dengan ∆H pada rute I.
Gambar 2. Dua Rute Pembentukan CO2
b) Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Cara Langsung ∆H reaksi dapat dihitung dengan cara langsung, yaitu dengan menggunakan entalpi pembentukan suatu senyawa (∆H°f). naA + nbB + ncC + .... → npP + nqQ + nrR + ....
44
Nilai ∆H reaksi dapat dihitung sebagai berikut: ∆H
= (np × ∆H°f P + nq × ∆H°f Q + nr × ∆H°f R + ....) – (na × ∆H°f A + nb × ∆H°f B + nc × ∆H°f C + ....) = Σ(nproduk reaksi × ∆H°f produk reaksi) – Σ(nreaktan× ∆H°f reaktan)
Jadi, diperoleh persamaan Hukum Hess sebagai berikut: ∆Hreaksi = Σ(nproduk reaksi × ∆H°f produk reaksi) – Σ(nreaktan× ∆H°f reaktan) 4) Energi Ikatan Energi ikatan (bond energy) merupakan energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dalam satu mol molekul gas (Raymond Chang, 2005: 278). Satuan energi ikatan adalah kJ/mol. Energi ikatan untuk menghitung ∆H reaksi Reaksi kimia pada dasarnya melibatkan energi untuk pemutusan ikatan antar-atom reaktan dan pembentukan ikatan antar-atom produk reaksi. Selisih antara energi untuk pemutusan dan pembentukan ikatan ini adalah perubahan entalpi reaksi ∆H. Perumusannya dapat ditulis sebagai berikut: ∆Hreaksi
= (Energi yang diperlukan untuk pemutusan ikatan antar-atom reaktan) – (Energi yang dilepas pada pembentukan ikatan antar-atom produk reaksi)
∆Hreaksi
= Σ(Energi ikatan reaktan) – Σ(Energi ikatan produk)
(Raymond Chang, 2005: 279)
45
B. Kajian Penelitian yang Relevan Menurut Cahya Dwi Wahyudi (2010: 30) dalam penelitiannya yang berjudul Pengembangan Permainan Who Wants to be a Great Chemist? sebagai Media Pembelajaran Kimia untuk Siswa Kelas XI menyebutkan bahwa software permainan Who Wants to be a Great Chemist? untuk siswa kelas XI dapat digunakan sebagai media pembelajaran mandiri yang menarik. Keterkaitan dengan penelitian pengembangan ini adalah software permainan berbentuk kuis yang berisi latihan soal-soal pada materi kimia kelas XI IPA dapat digunakan sebagai media pembelajaran mandiri yang menarik, sehingga dapat membantu siswa dalam berlatih mengerjakan dan menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan materi kimia kelas XI IPA. Amelia Handayani Burhan (2012: 61) melakukan penelitian tentang pengembangan Chemistry Game Seri Stoichiometry Academy sebagai media pembelajaran kimia untus siswa SMA/MA kelas X. Kualitas Chemistry Game Seri Stoichiometry Academy yang dikembangkan ini secara keseluruhan dinilai sangat baik oleh 5 guru kimia SMA dan layak digunakan sebagai media pembelajaran kimia kelas X SMA/MA materi pelajaran hukum-hukum dasar kimia dan perhitungan kimia (stoikiometri). Keterkaitan dengan penelitian pengembangan ini adalah media pembelajaran kimia berbentuk game dapat digunakan untuk membantu siswa dalam memahami materi kimia yang disajikan dalam game tersebut. Penelitian yang dilakukan oleh Tim Pengembang JENI SEAMOLEC (2008) yang berjudul Permainan Edukatif Berbasis Mobile sebagai Media
46
Pembelajaran Matematika dan Bahasa Inggris menunjukkan bahwa game mobile edukatif yang menggunakan open source software JAVA ME dapat dijadikan media pembelajaran untuk siswa SMP. Game mobile ini sudah memenuhi persyaratan pembelajaran karena sudah mencakup unsur perencanaan, pengerjaan, sumber informasi dan monitoring/evaluasi. Keterkaitan dengan penelitian pengembangan ini adalah mobile game dapat digunakan sebagai media pembelajaran.
C. Kerangka Berpikir Proses pembelajaran akan efektif apabila siswa berada dalam kondisi yang menyenangkan. Begitu juga sebaliknya, siswa akan merasa tidak nyaman apabila proses pembelajaran terlalu dipaksakan. Menghadirkan suasana proses pembelajaran yang menyenangkan harus selalu diupayakan agar tujuan pembelajaran dapat tercapai secara efektif dan efisien. Cara yang dapat ditempuh untuk menciptakan proses pembelajaran yang menyenangkan adalah dengan penggunaan media pembelajaran yang dapat menunjang proses pembelajaran yang menyenangkan. Penggunaan media pembelajaran yang tepat akan membuat siswa dapat belajar dengan mudah dan merasa senang dalam mengikuti pelajaran. Salah satu hal yang perlu dicermati dalam penggunaan media pembelajaran adalah keterkaitan antara media pembelajaran dengan tingkat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Hal ini perlu dilakukan agar dapat mengadaptasi diri dengan perubahahan zaman yang
47
semakin maju serta menyesuaikan diri dengan tingkat adaptabilitas siswa terhadap teknologi. Siswa seringkali bersinggungan dengan perangkat-perangkat teknologi seperti mobile phone. Mobile phone dengan berbagai fasilitasnya telah menjadi gelombang kecenderungan baru yang sangat memungkinkan dijadikan sebagai sarana belajar atau lebih dikenal dengan istilah mobile learning. Mobile learning memungkinkan terciptanya suasana belajar yang tidak terikat waktu dan tempat. Siswa dapat belajar di mana saja dan kapan saja melalui mobile phone sebagai sarana mobile learning. Mobile learning dapat dikemas secara menarik dalam sebuah permainan mobile phone atau lebih dikenal sebagai mobile game. Teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia merupakan salah satu materi pelajaran kimia yang banyak mengandung konsep dan perhitungan. Materi tersebut dapat dikemas secara menarik dalam sebuah mobile game. Oleh karena itu, peneliti mengembangkan sebuah mobile game yang diberi nama “Brainchemist”. Mobile game “Brainchemist” berbentuk game kuis yang berupa rangkaian latihan soal-soal yang disertai pembahasan dan penjelasan materi mengenai materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Mobile game “Brainchemist” merupakan media pembelajaran berupa mobile game yang dapat dioperasikan dengan mobile phone dengan basis generasi sistem operasi terbaru, yaitu sistem operasi Android. Sistem operasi Android dipilih karena Android merupakan sistem operasi terbuka yang memungkinkan
48
pengguna menambahkan sendiri aplikasi-aplikasi yang diinginkan secara bebas di samping aplikasi dasar bawaan mobile phone. Mobile game “Brainchemist” diharapkan dapat menjadi suatu media pembelajaran yang dapat menciptakan suasana belajar yang menyenangkan dan dapat digunakan kapan saja dan di mana saja. Belajar dengan menggunakan mobile game “Brainchemist” dapat membantu siswa berlatih memecahkan soalsoal mengenai materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Mobile game “Brainchemist” yang disajikan secara menarik diharapkan dapat meningkatkan ketertarikan siswa dalam belajar kimia, sehingga dapat meningkatkan pemahaman siswa mengenai mata pelajaran kimia khususnya pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia.
49
