Format Validasi Ahli terhadap Buku Ajar Reaksi Redoks dengan Konteks Kembang Api

Lampiran A.4 Format Validasi Ahli terhadap Buku Ajar Reaksi Redoks dengan Konteks Kembang Api Assalamu’alaikum wr.wb Yth. Bapak/ Ibu Di Sehubungan dengan penelitian yang saya lakukan dengan judul “Pengembangan Buku Ajar Reaksi Redoks Menggunakan Konteks Kembang Api untuk Meningkatkan Literasi Sains Peserta Didik SMA”. Saya berharap Bapak/Ibu dapat berkenan menjadi validator terhadap rancangan buku ajar ini. Hasil validasi ini ke depannya akan saya jadikan sebagai rujukan dalam melakukan perbaikan teks buku ajar Reaksi Redoks berbasis konteks kembang api. Sebagai bahan pertimbangan Bapak/Ibu, berikut saya lampirkan: (1) Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar, (2) Indikator dan Tujuan Pembelajaran, (3) Tahapan STL (Scientific and Technological Literacy) dalam teks buku ajar, serta (4) gambaran urutan isi bahan ajar (text sequence map). Besar harapan bapak/ibu bersedia untuk memberikan masukan melalui lembar validasi ini. Sebelumnya saya ucapkan terima kasih.

Mengetahui, Pembimbing 1

Pembimbing 2

Dr. Hernani, M.Si NIP. 196711091991012001

Galuh Yuliani, Ph.D NIP. 198007252001122001

Wassalam,

Feri Andi Syuhada NIM. 1204848

Feri Andi Syuhada, 2014 PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

76

Identitas Validator No 1 Nama 2 Jenis Kelamin 3 4 5

Identitas Validator

Umur Riwayat pendidikan terakhir Pengalaman mengajar *Berilah strip dua ( )pada bagian yang bukan identitas Bapak/Ibu

Tanggapan

(Laki-laki/Perempuan)* (20-29/ 30-39/40-49/50-59/60+)* Tahun

Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar No. Kompetensi Inti 1. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. 2. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. 3. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai dengan kaidah keilmuan

Kompetensi Dasar Menunjukkan prilaku responsif dan proaktif serta bijaksana sebagai wujud kemampuan memecahkan masalah dan membuat keputusan. Menganalisis perkembangan konsep reaksi oksidasi-reduksi serta menentukan bilangan oksidasi atom dalam molekul atau ion.

Merancang, melakukan, dan menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan reaksi oksidasi-reduksi.

Indikator dan Tujuan pembelajaran Buku Ajar Reaksi Redoks dengan Konteks Kembang Api Kompetensi Pengetahuan No Indikator No Tujuan Pembelajaran 1. Menjelaskan keterkaitan antara komponen penyusun kembang api dengan 1.1 Peserta didik mampu menjelaskan bagaimana keterkaitan antara komponen penyusun konsep reaksi oksidasi reduksi. kembang api dengan konsep reaksi oksidasi reduksi. 2. Menjelaskan karakteristik dan fungsi komponen penyusun kembang api (zat 2.1 Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari zat pengoksidasi pengoksidasi, bahan bakar, binder (pengikat) dan zat pemberi warna) dalam kembang api. berdasarkan fenomena ilmiah. 2.2 Peserta didik mampu memberikan contoh zat pengoksidasi pada kembang api beserta sifatnya. 2.3 Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari bahan bakar dalam Feri Andi Syuhada, 2014 PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

77

No

Indikator

No 2.4 2.5

3.

Menjelaskan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.

3.1 3.2

3.3 4.

Menjelaskan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron.

4.1 4.2 4.3

5.

6. 7.

Membedakan persamaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan fenomena ilmiah terkait pelepasan dan pengikatan oksigen dengan pelepasan dan pengikatan elektron. Menjelaskan konsep bilangan oksidasi.

5.1

Menentukan bilangan oksidasi atom dalam molekul atau ion berdasarkan pengetahuan yang dimiliki terkait aturan yang berlaku.

7.1

6.1

7.2 8.

Menjelaskan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan bilangan oksidasi.

8.1 8.2

9.

10.

11.

Membedakan persamaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan fenomena ilmiah terkait pelepasan dan pengikatan oksigen, pelepasan dan pengikatan elektron, serta perubahan biloks. Melakukan percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan prosedur percobaan. Menyimpulkan hasil percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan bukti

9.1

10.1

11.1

Tujuan Pembelajaran kembang api. Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari binder (pengikat) dalam kembang api. Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari zat pemberi warna dalam kembang api. Peserta didik mampu menjelaskan pengertian oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen. Peserta didik mampu menjelaskan kaitan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen dengan penggunaan komponen bahan kembang api. Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan oksigen. Peserta didik mampu menjelaskan pengertian oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron. Peserta didik mampu menjelaskan kaitan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron dengan penggunaan komponen bahan kembang api Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan elektron. Peserta didik mampu mengelompokkan contoh persamaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen & pelepasan dan pengikatan elektron dari penggunaan komponen bahan kembang api. Peserta didik mampu menjelaskan konsep bilangan oksidasi. Peserta didik mampu menentukan bilangan oksidasi atom dalam molekul dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku. Peserta didik mampu menentukan bilangan oksidasi atom dalam ion dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku. Peserta didik mampu menjelaskan kaitan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan bilangan oksidasi dengan penggunaan komponen bahan kembang api Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep perubahan bilangan oksidasi. Peserta didik mampu membedakan konsep reaksi oksidasi-reduksi dari persamaan reaksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen, pelepasan dan pengikatan elektron serta perubahan biloks dari penggunaan komponen bahan kembang api. Peserta didik mampu melakukan percobaan reaksi oksidasi-reduksi sesuai prosedur percobaan yang diberikan. Peserta didik mampu menyimpulkan hasil dari percobaan reaksi oksidasi-reduksi


78

No 12.

Indikator ilmiah. Menyajikan hasil percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan asumsi, bukti dan alasan sesuai dengan hasil pengamatan.

No 12.1

Tujuan Pembelajaran berdasarkan hasil pengamatan. Peserta didik mampu menyajikan hasil percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan asumsi, bukti dan alasan sesuai dengan hasil pengamatan.

Kompetensi Sikap No 1. 2. 3.

Indikator Menunjukkan ketertarikan terhadap informasi terrkait dengan reaksi oksidasi-reduksi yang menggunakan contoh dikehidupan sehari-hari. Menunjukkan kepedulian terhadap dampak yang ditimbulkan dari kembang api. Berinisiatif dalam menyelesaikan setiap permasalahan yang diberikan dalam pembelajaran materi reaksi oksidasi-reduksi.

Tujuan Pembelajaran Peserta didik menunjukkan ketertarikan terhadap informasi berkaitan dengan reaksi oksidasireduksi yang menggunakan contoh kembang api. Peserta didik menunjukkan kepedulian terhadap dampak yang ditimbulkan dari kembang api. Peserta didik berinisiatif dalam menyelesaikan setiap permasalahan yang diberikan dalam pembelajaran materi reaksi oksidasi-reduksi melalui hasil kerja peserta didik.

Tahapan STL (Scientific and Technological Literacy) pada buku ajar Sampai saat ini belum ada aturan baku mengenai tahapan-tahapan dalam pembelajaran berbasis STL, maka dengan mengadopsi, dan memodifikasi tahapan-tahapan pembelajaran berdasarkan proyek chemie in context dalam Nentwig et al (2002) dan penyisipan langkah seperti yang disarankan oleh Holbrook (2005), diperoleh tahapan penyusunan bahan ajar sebagai berikut: 1. Tahap Kontak (Contact Phase) Pada tahap ini dikembangkan isu-isu, masalah yang ada di masyarakat atau menggali berbagai peristiwa yang terjadi disekitar siswa dan mengaitkannya dengan materi yang akan dipelajari sehingga siswa menyadari pentingnya memahami materi tersebut. 2. Tahap Kuriositi (Curiosity Phase) Pada tahap ini dikemukakan pertanyaan-pertanyaan, dimana jawabannya membutuhkan pengetahuan kimia yang dapat mengundang rasa penasaran dan keingintahuan siswa. 3. Tahap Elaborasi (Elaboration Phase) Pada tahap ini dilakukan eksplorasi, pembentukan dan pemantapan konsep sampai pertanyaan pada tahap kuriositi dapat terjawab. Eksplorasi, pembentukan dan pemantapan konsep tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya ceramah bermakna, diskusi dan kegiatan praktikum, atau gabungan dari ketiganya. Melalui kegiatan inilah berbagai kemampuan siswa akan tergali lebih dalam, baik aspek pengetahuan, keterampilan proses maupun sikap dan nilai. Feri Andi Syuhada, 2014 PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

79

4. Tahap Pengambilan Keputusan (Decision Making Phase) Pada tahap ini dilakukan proses pengambilan keputusan melalui diskusi berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam pembelajaran, khususnya yang dikemukakan pada tahap kuriositi. 5. Tahap Nexus (Nexus Phase) Pada tahap ini dilakukan proses pengambilan intisari dari materi yang dipelajari (dekontekstualisasi), kemudian mengaplikasikannya pada konteks yang lain (rekontekstualisasi) artinya masalah yang sama diberikan dalam konteks berbeda dimana memerlukan konsep pengetahuan yang sama untuk pemecahannya (Vanderbilt dalam Nentwig et al, 2002).


80

Petunjuk Pengisian Format Validasi

1.

Format validasi ini diisi dengan membubuhkan tanda ceklis (√) pada kolom Ya (Y) atau Tidak (T).

2.

Penyajian buku ajar ini didasarkan pada urutan text sequence map tahapan STL (lihat pada lampiran 4).

3.

Pembubuhan tanda ceklis (√) pada tahap kontak, kuriositi, elaborasi dan pengambilan keputusan diberikan per tujuan pembelajaran.

4.

Pembubuhan tanda ceklis pada tahap nexus, diberikan per bagian yang meliputi dekontekstualisasi (rangkuman) dan rekontekstualisasi.

5.

Jika ada koreksian terhadap penulisan buku ajar ini, dapat dituliskan langsung di dekat teks tersebut.

6.

Saran perbaikan dan tanggapan dapat dituliskan pada halaman akhir lembar validasi.


81

Format Validasi Ahli terhadap Buku Ajar Reaksi Redoks dengan Konteks Kembang Api Keterangan: Berilah tanda ceklis (√) pada kolom validasi berikut ini Tahap Kontak

Tujuan Pembelajaran

Ketepatan isi materi (konten dan konteks)

Teks Keluaran

Y Aspek sikap 1: Peserta didik menunjukkan ketertarikan terhadap informasi berkaitan dengan reaksi oksidasireduksi yang menggunakan contoh kembang api.

T

Kesesuaian antara konten dengan konteks

Y

T

Kesesuaian materi dengan kurikulum (tujuan pembelajaran)

Y

T

Ketepatan ilustrasi gambar/ simbol/ lambang/ percobaan

Kelayakan untuk digunakan oleh peserta didik SMA

Y

Y

T

T

Kembang api merupakan bahan peledak berdaya ledak rendah yang umumnya digunakan untuk hiburan dan merupakan salah satu bagian dari piroteknik. Istilah piroteknik merujuk kepada suatu bidang yang melibatkan bahan ledakan terutama untuk tujuan pencahayaan. Salah satu bentuk kembang api yang sering kita temui yaitu pada pertunjukan kembang api. Secara umum, kembang api menghasilkan empat efek, yaitu suara, cahaya, asap, dan dapat terbang. Kembang api dirancang agar dapat meledak sedemikian rupa dan menghasilkan cahaya yang berwarna-warni seperti merah, jingga, kuning, hijau, biru, ataupun ungu. Jenis kembang api yang biasa digunakan dalam suatu pertunjukan besar adalah kembang api berjenis shell. Komponen utama pada kembang api jenis shell adalah bahan bakar dan stars yang terdiri dari oksidator, binder (pengikat), dan zat pemberi warna yang akan menghasilkan cahaya dengan warna tertentu. Star merupakan bagian kembang api yang memberikan sensasi keindahan saat meledak. Secara umum, bagian dalam kembang api dapat dilihat pada gambar 1. Efek pola kembang api yang dihasilkan bergantung pada peletakan stars di dalam shell. Seperti pada gambar di atas, jika kita menginginkan efek pancaran berbentuk lingkaran, maka stars harus disusun membentuk pola lingkaran, dan jika menginginkan efek pancaran dengan bentuk lainnya maka posisi stars mengikuti bentuk yang diinginkan. Secara umum terdapat dua zat penting dalam kembang api, yakni bahan peledak (campuran oksidator/zat pengoksidasi, bahan bakar dan binder) serta zat pemberi warna. Berikut akan dijelaskan beberapa komponen kembang api beserta contohnya disajikan dalam Tabel 1: Tabel 1. Komponen kembang api dan contohnya No.

Komponen kembang api

1. 2.

Zat pengoksidasi Fuel (bahan bakar)

3.

Binder (pengikat)

Contoh KClO4, KNO3 Aluminium (Al), besi (Fe), magnesium (Mg), belerang (S) Dekstrin (C6H10O5)n.H2O, Paraffin (C2H4), VAAR (vinyl alcohol-acetate resin)/ C6H10O3


82

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y 4.

Zat pemberi warna

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

SrCl2 (merah), BaCl2 (hijau), CuCl (biru), Mg (putih), campuran Cu dan SrCO3 (ungu).


83

Tahap Kuriositi

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y 1.1 Peserta didik mampu menjelaskan bagaimana keterkaitan antara komponen penyusun kembang api dengan konsep reaksi oksidasi reduksi.

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Terkait dengan konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.

Terkait dengan konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron Terkait dengan konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan perubahan biloks.

Gambar 1. Bagian dalam kembang api Berdasarkan pengantar kembang api di atas, jelaskan bagaimana keterkaitan komponen penyusun kembang api dengan konsep-konsep reaksi oksidasi reduksi?

2.1 Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari zat pengoksidasi dalam kembang api.

1. Zat Pengoksidasi Zat pengoksidasi biasanya merupakan padatan ionik yang kaya oksigen yang terdekomposisi pada suhu tinggi membebaskan gas oksigen. Bahan-bahan ini harus tesedia dalam bentuk murni, dalam ukuran partikel yang tepat dan harga yang terjangkau. Zat pengoksidasi harus memberikan reaksi netral saat basah, dan stabil pada suhu (hingga 100oC), dan mudah terurai untuk melepaskan oksigen pada suhu yang lebih tinggi. Untuk penggunaan kimia piroteknik, spesis ion negatif (anion) yang digunakan beragam, biasanya mengandung ikatan berenergi tinggi seperti Cl-O atau N-O. Beberapa contoh ion dari zat pengoksidasi yaitu ion nitrat (NO3-), ion perklorat (ClO4-), ion oksida (O-2), serta ion klorat (ClO3-). Reaksi redoks yang dapat terbentuk dari beberapa zat pengoksidasi ialah, sebagai berikut: KClO4 KCl + 2O2 (1.1) 4KNO3 + 5S  2K2O + 2N2 + 5SO2 (1.2)


84

Tahap Elaborasi Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

2.2 Peserta didik mampu memberikan contoh zat pengoksidasi pada kembang api beserta sifatnya.

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Beberapa sifat yang harus dipenuhi oleh zat pengoksidasi diantaranya harus rendah tingkat higroskopiknya, yaitu kecenderungan untuk memperoleh kelembaban dari atmosfer. Logam alkali (Li, Na dan K) dan logam alkali tanah (Ca, Sr dan Ba) lebih disukai untuk ion positif. Logam ini merupakan donor elektron yang baik dan tidak akan bereaksi selama penyimpanan dengan bahan bakar logam aktif seperti Mg dan Al. Selain itu, zat pengoksidasi harus memiliki panas yang baik saat terdekomposisi. Sifat yang terlalu eksotermik dapat menghasilkan ledakan atau campuran dengan sensitivitas tinggi, sedangkan sifat yang terlalu endotermik akan menyebabkan kesulitan dalam penyulutan, serta perambatan yang kurang baik pada saat pembakaran. Perhatikan contoh zat pengoksidasi KClO4 yang direaksikan dengan bahan bakar Mg dalam reaksi berikut: 3KClO4 + 12Mg  3KCl + 12MgO (1.3) Berikut beberapa contoh zat pengoksidasi yang sering digunakan dalam kembang api sebagai komponen penyusunnya : Kalium Nitrat (KNO3) Oksidator padat yang digunakan dalam campuran berenergi-tinggi ialah kalium nitrat. Kelebihan yang dimiliki kalium nitrat sebagai oksidator ialah memiliki sifat bahan dengan kemurnian tinggi serta biaya yang terjangkau, memiliki tingkat higroskopik yang rendah sehingga pembakaran lebih mudah untuk dilakukan, memiliki kandungan oksigen aktif yang tinggi sekitar 39,6%, dan dapat terurai pada suhu tinggi. Persamaan reaksinya dapat dilihat sebagai berikut : 2KNO3 K2O + N2 + 2,5O2 Ketika dicampurkan dengan bahan bakar organik sederhana seperti laktosa, kalium nitrat akan sulit terbakar dan berhenti membentuk senyawa kalium nitrit dengan persamaan: KNO3 KNO2 + 1/2O2 Sedangkan dengan bahan bakar yang baik, (seperti arang dan logam aktif), kalium nitrat akan bereaksi dengan baik. Kalium perklorat (KClO4) Kalium perklorat memiliki karakteristik berwarna putih, bahan kristal nonhigroskopik dengan titik leleh 610oC. Mengalami dekomposisi pada suhu tinggi membentuk kalium klorida dan gas oksigen, dengan persamaan: Panas KClO4 KCl + 2O2 Reaksi tersebut bersifat eksotermik dan menghasilkan oksigen yang cukup besar. Kandungan oksigen aktif dari KClO4 sekitar 46,2%, ini merupakan satu yang tertinggi yang tersedia untuk


85

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

piroteknik. Kalium perklorat dapat digunakan untuk menghasilkan warna api (seperti merah ketika dikombinasikan dengan strontium nitrat), kebisingan (dengan aluminium, dalam campuran flash dan suara), dan cahaya (dalam campuran potoplash dengan magnesium). Beberapa zat lainnya juga menunjukkan perubahan warna ketika bereaksi. Misalnya pada reaksi pembentukan warna dalam kembang api oleh SrCl2, BaCl2 dan CuCl. Kalium klorida (KCl) yang dihasilkan dalam persamaan reaksi 1.3 pada titik didih 1407 oC dapat menghasilkan asap. Kebanyakan reaksi peledak dan piroteknik menghasilkan jumlah asap yang cukup bayak. Meskipun pada dasarnya, fenomena tersebut tidak diinginkan karena dapat mengganggu kesehatan. Tidak hanya itu, gas lain seperti SO2 (lihat persamaan reaksi 1.2) juga merupakan gas yang dapat memberikan efek yang kurang baik karena bersifat racun. Oleh karena itu, untuk menghindari keracunan gas tersebut maka pembakaran harus dilakukan di tempat terbuka atau dengan ventilasi yang baik. 2.3 Peserta didik mampu 2. Bahan bakar menjelaskan Selain zat pengoksidasi, campuran piroteknik juga berisi satu atau lebih bahan bakar yang bereaksi karakteristik dan dengan oksigen yang dibebaskan dari zat pengoksidasi untuk menghasilkan panas dan produk yang fungsi dari bahan teroksidasi. Panas ini yang nantinya dapat menghasilkan berbagai efek seperti warna, gerak, cahaya, bakar dalam asap atau bunyi. Misalnya campuran zat pengoksidasi seperti KClO 4 atau KClO3 dan bahan bakar kembang api. logam, dapat menghasilkan bunyi ledakan yang keras. Efek piroteknik yang diinginkan harus dipertimbangkan dengan cermat ketika bahan bakar yang dipilih dipasangkan dengan zat pengoksidasi. Suhu nyala api yang akan diproduksi dan sifat dari produk reaksi merupakan faktor penting yang harus diperhatikan. Persyaratan yang harus dipenuhi sebagai suatu bahan bakar untuk beberapa kategori piroteknik ialah sebagai berikut:  Bahan pendorong (terbang); merupakan kombinasi penghasil suhu reaksi yang tinggi, berat molekul gas yang rendah, dan tingkat pembakaran yang cepat. Senyawa organik (mengandung karbon) seperti glukosa sering digunakan sebagai komponen, karena selain memberikan panas, bahan bakar ini juga dapat menghasilkan tekanan gas yang signifikan melalui produksi karbondioksida (CO2), sehingga kembang api dapat terdorong ke atas. Persamaan reaksi yang dihasilkan dapat dilihat sebagai berikut: 3KClO4 + C6H12O6 6CO2 + 6H2O + 3KCl (glukosa)  Komponen yang menerangi; magnesium umumnya ditemukan dalam campuran karena menghasilkan panas yang baik dan suhu api yang tinggi. Produksi pijar partikel magnesium oksida (MgO) dalam api membantu dalam mencapai intensitas cahaya yang baik. Proses tersebut memenuhi persamaan reaksi di bawah ini : Aspek sikap 2: Peserta didik menunjukkan kepedulian terhadap dampak yang ditimbulkan dari kembang api.


86

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

2.4 Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari binder (pengikat) dalam kembang api.

Aspek sikap 3: Peserta didik menunjukkan kepedulian terhadap dampak yang ditimbulkan dari kembang api.

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

2Mg + O2 2MgO  Komponen warna nyala; suhu reaksi yang tinggi menghasilkan intensitas cahaya yang maksimum, tetapi kualitas warna tergantung pada penghasil warna yang ada dalam nyala. Magnesium kadang-kadang ditambahkan ke campuran warna nyala untuk menghasilkan intensitas yang lebih tinggi, tetapi kualitas warna mungkin sedikit karena partikel MgO memiliki emisi yang luas. Berbagai material dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam campuran, dan pemilihan bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti jumlah maupun laju pelepasan panas yang dibutuhkan, biaya bahan, stabilitas bahan bakar dan jumlah produk gas yang diinginkan. 3. Binder (pengikat) Suatu komponen piroteknik biasanya akan berisi 2-6% binder, yang berfungsi menahan semua komponen dalam campuran dan memberikan kekuatan mekanik hingga dihasilkan komponen dalam bentuk butiran. Binder merupakan senyawa organik, yang juga berfungsi sebagai bahan bakar dalam campuran dan menghasilkan produk reaksi berupa gas. Tanpa binder, campuran komponen mungkin akan terpisah selama pembuatan dan penyimpanan dikarenakan variasi kerapatan dan ukuran partikel yang dimiliki oleh komponen. Proses pembutiran, dimana zat pengoksidasi, bahan bakar dan komponen lainnya yang dicampur dengan binder untuk menghasilkan butiran komposisi yang homogen, merupakan langkah penting dalam proses pembuatan. Selain membantu dalam mencapai dan mempertahankan kehomogenan dalam komponen, binder juga berfungsi mengurangi debu dalam produk yang dihasilkan serta pengontrolan kerapatan pada saat pembutiran. Dekstrin ((C6H10O5)n.H2O) yang dihasilkan dari pati jagung merupakan salah satu contoh binder yang cukup banyak digunakan dalam industri kembang api. Tidak hanya itu, dalam pencampuran air juga digunakan sebagai bahan pembasah/pengaktivasi dekstrin, namun hanya dapat digunakan ketika air tidak bereaksi dengan satu atau lebih komponen campuran. Hal ini dikarenakan ketika terjadi reaksi, dapat mengakibatkan perubahan ukuran partikel dalam komponen. Bahan organik juga akan mengurangi suhu nyala dari komponen yang mengandung bahan bakar logam, dan dapat memberikan warna jingga untuk api jika pembakaran tidak sempurna terjadi pada binder. Persamaan reaksinya dapat dilihat sebagai berikut: C6H10O5 + 3O2 6CO + 5H2O Gas karbonmonoksida (CO) yang dihasilkan dari reaksi tidak sempurna di atas, dapat berdampak buruk bagi kita ketika terhirup. Hal ini dikarenakan gas CO sangat mudah terikat pada hemoglobin (Hb) di dalam darah, sehingga oksigen yang kita butuhkan dalam darah untuk berikatan dengan Hb menjadi berkurang.


87

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y 2.5 Peserta didik mampu menjelaskan karakteristik dan fungsi dari zat pemberi warna dalam kembang api.

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

4. Zat Pemberi Warna Produksi cahaya terang dengan warna yang cerah, merupakan tujuan utama dari komponen piroteknik. Komponen penghasil warna dapat diletakkan dalam tabung sebagai tempat campuran komponen kembang api untuk menghasilkan berbagai percikan api dari berbagai pembakaran, dapat juga dijadikan butiran (stars) yang kemudian dikeluarkan ke udara dan dihasilkan percikan berbagai warna seperti putih, merah, hijau atau biru. Beberapa warna yang dapat dihasilkan dari percikan kembang api beserta komponen pembawanya ditunjukkan oleh gambar berikut ini:

Gambar 3. Warna merah kembang api yang diproduksi dari stronsium klorida (SrCl2). Gambar 2. Warna putih kembang api yang berasal dari unsur Mg.

Gambar 4. Warna biru kembang api yang diperoleh dari tembaga monoklorida (CuCl).

Gambar 5. Warna hijau kembang api yang diproduksi dari BaCl2.

Reaksi kimia yang dihasilkan dari masing-masing warna pada gambar kembang api di atas, ialah sebagai berikut: 2Mg + O2 2MgO (menghasilkan warna putih) Feri Andi Syuhada, 2014 PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

88

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

2SrCl2 + O2 2SrO + 2Cl2 (menghasilkan warna merah) 2CuCl + O2  2CuO + Cl2 (menghasilkan warna biru) 2BaCl2 + O2 2BaO + 2Cl2 (menghasilkan warna hijau) 3.1 Peserta didik mampu menjelaskan pengertian oksidasireduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.

1. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen Berdasarkan persamaan reaksi 1.3 ada senyawa yang mengalami oksidasi dan ada juga yang mengalami reduksi. Senyawa KClO4 dalam reaktan berubah menjadi KCl dalam produknya, proses tersebut dikatakan telah terjadi reduksi. Sedangkan unsur Mg dalam reaktan berubah menjadi MgO dalam produknya, proses tersebut dikatakan telah terjadi oksidasi. Dari uraian tersebut, dapatkah kamu mendefinisikan apa itu reduksi dan oksidasi? Reduksi adalah ……………………………………………………. Oksidasi adalah ………………………………………………....... Berkaitan dengan contoh tersebut, dalam komponen penyusun kembang api, ditemukan beberapa reaksi dengan konsep yang sama dari oksidasi maupun reduksi di dalamnya. Misalnya pada komponen zat pengoksidasi. Pada penerapannya, zat pengoksidasi biasanya merupakan padatan yang kaya oksigen yang kemudian terdekomposisi pada suhu tinggi dan membebaskan gas oksigen. Sebagai contoh, senyawa kalium perklorat (KClO4). Senyawa kalium perklorat merupakan salah satu contoh senyawa yang memenuhi fungsi sebagai zat pengoksidasi, yang mengalami dekomposisi pada suhu tinggi membentuk kalium klorida dan gas oksigen, dengan reaksi : Panas KClO4 KCl + 2O2 (1.4) Reaksi tersebut merupakan reaksi reduksi yang bersifat eksotermik dan menghasilkan oksigen yang cukup besar. Selanjutnya, oksigen yang dibebaskan akan bereaksi dengan fuel (bahan bakar) dalam kembang api dan terjadi reaksi oksidasi. Bahan bakar yang baik akan bereaksi dengan oksigen untuk membentuk senyawa yang stabil dan menghasilkan panas yang cukup tinggi. Pemilihan material sebagai bahan bakar pada kembang api didasarkan kepada beberapa faktor yaitu jumlah output panas yang dibutuhkan, stabilitas bahan bakar, jumlah gas yang ingin dihasilkan, hingga ke harga bahan bakar tersebut. Beberapa unsur beserta sifatnya yang tergolong ke dalam bahan bakar disajikan dalam Tabel 2 berikut : Tabel 2. Sifat bahan bakar Unsur Lambang Produk pembakaran


89

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Aluminium Al Al2O3 Besi Fe Fe2O3 Magnesium Mg MgO Belerang S SO2 Berdasarkan Tabel 2 di atas, salah satu contoh bahan bakar ialah logam magnesium (Mg). Pada proses oksidasi,logam magnesium akan berikatan dengan oksigen yang dibebaskan dari zat pengoksidasi dan dihasilkan panas yang cukup tinggi serta produk reaksi yaitu magnesium oksida (MgO). Persamaan reaksinya sebagai berikut : Magnesium + Oksigen  Magnesium oksida 2Mg(s) + O2(g)  MgO(s) (1.5) Perhatikan kembali persamaan reaksi 1.4 dan 1.5. Jadi apa perbedaan oksidasi dibandingkan dengan reduksi jika dikaitkan dengan oksigen? Oksidasi adalah kombinasi suatu unsur dengan oksigen untuk menghasilkan oksida, sedangkan reduksi adalah pelepasan oksigen dari oksida untuk menghasilkan unsur.

3.2 Peserta didik mampu mengaitkan konsep reaksi oksidasireduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen dengan penggunaan komponen bahan kembang api. 3.3 Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan oksigen.

Untuk memperkuat kembali pengertian dari oksidasi dan reduksi berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan oksigen, mari kita lihat contoh reaksi redoks lainnya yang terjadi pada komponen kembang api, misalnya pada zat pengoksidasi KClO4 dengan bahan bakar Fe, persamaan reaksinya sebagai berikut : Oksidasi

3KClO4 + 8Fe  3KCl + 4Fe2O3 Reduksi

Logam Fe sebagai bahan bakar telah mengalami oksidasi yaitu berikatan dengan atom oksigen yang dilepaskan dari zat pengoksidasi KClO4 dan disebut juga sebagai reduktor. Sedangkan dengan kata lain KClO4 mengalami reduksi dan disebut juga sebagai oksidator. Jadi, apa perbedaan antara oksidator dan reduktor? Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi (melepaskan oksigen), sedangkan reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi (mengikat oksigen).


90


Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran

4.1 Peserta didik mampu menjelaskan pengertian oksidasireduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron.

2. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron Pada perkembangannya, tidak semua reaksi redoks dapat dijelaskan berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan oksigen. Sehingga, istilah oksidasi dan reduksi harus memiliki arti yang lebih luas, yang berlaku juga untuk reaksi-reaksi yang tidak melibatkan oksigen namun tetap mengalami proses reaksi oksidasi-reduksi. Konsep reaksi ini yakni melibatkan pelepasan dan pengikatan elektron oleh suatu zat. Misalnya pada reaksi pembentukan magnesium oksida (MgO), sebagai hasil dari pembakaran Mg pada kembang api. Proses ini dapat dibuat menjadi dua tahap terpisah, tahap yang satu melibatkan hilangnya empat elektron dari dua atom Mg dan tahap yang lain melibatkan penangkapan empat elektron oleh molekul O2. Masing-masing tahap tersebut dinamakan reaksi setengah-sel, reaksinya ialah sebagai berikut : 2Mg  2Mg2+ + 4e- (oksidasi) O2 + 4e-  2O2(reduksi) Sekilas, dari reaksi setengah sel di atas, dapatkah kamu menjelaskan apa itu oksidasi dan reduksi jika dikaitkan dengan elektron?

Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Reduksi adalah ………………………………………………… Oksidasi adalah ……………………………………………..…. Untuk lebih mengetahui apa itu oksidasi dan reduksi jika dikaitkan dengan elektron, mari kita perhatikan penjelasan dari gambar berikut ini: Gambar 6. Magnesium terbakar di dalam oksigen membentuk Magnesium Oksida

Jumlah dari kedua reaksi setengah-sel di atas memberikan reaksi keseluruhan, dengan menghapus elektron-elektron dari kedua sisi persamaan reaksi, menjadi : 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s)


91

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Proses untuk tiap atom magnesium dapat diilustrasikan melalui Gambar berikut : Atom magnesium

Atom oksigen

Mentransfer 2 elektron

2, 6

2, 8, 2 Ion magnesium, Mg 2+

Ion oksida, O2-

2-

2+ dan [2,8]2+

[2,8]2-

Gambar 7. Proses pembentukan MgO

Selama reaksi, tiap atom magnesium melepaskan dua elektron dan tiap atom oksigen menerima dua elektron. Dengan kata lain, jumlah elektron yang dilepaskan oleh zat tertentu harus sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh zat lainnya. Sekarang, dapatkah kamu membedakan pengertian oksidasia dan reduksi jika dikaitkan dengan elektron? Oksidasi didefinisikan sebagai hilangnya satu atau lebih elektron dari suatu zat (unsur, senyawa atau ion) dan reduksi didefinisikan sebagai perolehan satu atau lebih elektron dari suatu zat.


92

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran

4.2 Peserta didik mampu mengaitkan konsep reaksi oksidasireduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron dengan penggunaan komponen bahan kembang api. 4.3 Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep pelepasan dan pengikatan elektron.

Selain padatan ionik, senyawa yang mengandung atom halogen (terutama F dan Cl) dapat berfungsi sebagai zat pengoksidasi dalam komposisi piroteknik, terutama dengan bahan bakar logam aktif. Contohnya ialah penggunaan heksakloroetana (C2Cl6) dengan logam seng (Zn) dalam komposisi asap putih pada kembang api, dengan reaksi : 3Zn + C2Cl6 3ZnCl2 + 2C Reaksi setengah selnya sebagai berikut: Oksidasi : 3Zn  3Zn2+ + 6e(elektron dilepaskan pada reaksi ini) Reduksi : C2Cl6 + 6e-  6Cl- + 2C (elektron diterima pada reaksi ini)

5.1 Peserta didik mampu mengelompokkan contoh persamaan reaksi oksidasireduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen & pelepasan dan pengikatan elektron dari penggunaan komponen bahan kembang api.

Melalui pemaparan konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen maupun elektron, dapatkah kamu membedakan antara kedua konsep tersebut? Bagaimana cara kamu membedakan kedua konsep tersebut jika dikaitkan dengan konteks kembang api? Untuk memudahkan kamu dalam mengingatnya, coba perhatikan tabel 3 berikut. Lengkapi kolom yang masih kosong berdasarkan kedua konsep reaksi redoks, yaitu konsep pelepasan dan pengikatan oksigen serta pelepasan dan pengikatan elektron.


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Reaksi oksidasi dan reduksi adalah proses yang terjadi secara bersamaan. Selama reaksi, tiga atom seng melepaskan enam elektron (mengalami oksidasi) dan disebut juga sebagai reduktor. Sedangkan dua atom karbon menerima enam elektron (mengalami reduksi) dan disebut juga sebagai oksidator. Sehingga sesuai dengan prinsip konsep reaksi oksidasi-reduksi, dimana jumlah elektron yang dilepaskan oleh zat tertentu harus sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh zat lainnya. Berdasarkan uraian terkait oksidator dan reduktor, jadi apakah perbedaan antara oksidator dan reduktor? Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi (mengikat elektron), sedangkan reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi (melepaskan elektron).

Tabel 3. Rangkuman konsep reaksi oksidasi reduksi Konsep reaksi oksidasi reduksi Konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan pelepasan/penangkapan berdasarkan pelepasan/penangkapan Jenis reaksi oksigen elektron Konsep Contoh reaksi Konsep Contoh reaksi Oksidasi …. …. …. …. Reduksi …. …. …. …. Setelah kamu dapat mengisi tabel 3 di atas, untuk mengasa kemampuanmu, coba kelompokkan

Feri Andi Syuhada, 2014 c) FeF3 + Al  AlF3 + Fe PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA : ….. Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.eduJenis reaksi

Konsep : ….. Alasan : ….. d) KNO3 KNO2 + 1/2O2

93

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

reaksi-reaksi redoks yang terjadi pada kembang api di bawah ini berdasarkan kedua konsep reaksi redoks yang telah kamu pahami. a) S + O2  SO2 Jenis reaksi : ….. Konsep : ….. Alasan : ….. b) Fe2O3 + 2Al  Al2O3 + 2Fe Jenis reaksi : ….. Konsep : ….. Alasan : ….. 6.1 Peserta didik mampu 3. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan biloks menjelaskan konsep a) Bilangan oksidasi (biloks) Bilangan oksidasi (tingkat oksidasi) ialah jumlah elektron yang diperoleh atau yang hilang oleh bilangan oksidasi atom dari suatu unsur ketika membentuk suatu senyawa. Dalam reaksi redoks, perpindahan elektron berdasarkan aturan menyebabkan terjadinya perubahan bilangan oksidasi. Oleh karena itu, penentuan bilangan oksidasi penentuan bilangan sangat penting untuk mengetahui apakah suatu reaksi berlangsung melalui proses redoks atau bukan. oksidasi. Perhatikan kembali biloks yang terdapat pada tiap atom dalam persamaan reaksi 1.2. Mengapa biloks pada atom N dalam senyawa KNO3 +5? Sedangkan dalam senyawa N2 memiliki biloks 0? Begitu juga pada atom S dalam unsur bebas memiliki biloks 0 sedangkan dalam senyawa SO 2 memiliki biloks +4. Untuk mengetahui mengapa biloks tersebut dapat berbeda-beda, mari kita bahas aturan dalam penentuan bilangan oksidasi berikut: Aturan penentuan bilangan oksidasi : 1) Dalam unsur bebas (yaitu dalam keadaan tidak bergabung), setiap atom memiliki bilangan oksidasi nol. Contoh :

Bilangan oksidasi 0 2)

Untuk ion-ion yang tersusun atas satu atom saja, bilanganoksidasinya sama dengan muatan ion tersebut. Contoh : Na+ Ca2+ Al3+ ClO2-


94

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y +1

+2

+3

-1

-2

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Bilangan oksidasi

Jadi, untuk contoh yang lain, Li+ memiliki bilangan oksidasi +1; ion Ba2+, +2; ion Fe3+, +3; ion I-, -1 dan seterusnya. Semua logam alkali memiliki bilangan oksidasi +1, dan semua logam alkali tanah memiliki bilangan oksidasi +2 dalam senyawanya. Aluminium memiliki bilangan oksidasi +3 dalam semua senyawanya. 3)

Sebuah atom dalam ion poliatomik atau senyawa molekul biasanya memiliki bilangan oksidasi yang sama, seperti dalam bentuk ion monoatomik. Dalam ion hidroksida (OH-) misalnya, atom oksigen memiliki bilangan oksidasi -2, seperti dalam ion monoatomik O2-, dan atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi +1, seperti dalam bentuk H+.

Bilangan oksidasi Secara umum, semakin ke kiri suatu unsur dalam tabel periodik, semakin besar kemungkinan atom bersifat kation. Oleh karena itu, logam biasanya memiliki bilangan oksidasi positif. Semakin ke kanan suatu unsur dalam tabel periodik, semakin besar kemungkinan bahwa atom bersifat anion. Nonlogam seperti O, N, dan halogen biasanya memiliki bilangan oksidasi negatif.

a) Hidrogen dapat memiliki biloks +1 atau -1. Ketika berikatan dengan logam, seperti Na atau Ca, hidrogen memiliki biloks -1. Ketika berikatan dengan nonlogam, seperti C, N, O atau Cl, hidrogen memiliki biloks +1.

b) Oksigen biasanya memiliki biloks -2. Kecuali pada senyawa peroksida, yang mengandung ion O22- atau ikatan kovalen O – O dalam molekul. Setiap atom oksigen dalam peroksida memiliki biloks -1.


95

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

c) Halogen biasanya memiliki biloks -1. Kecuali dalam suatu senyawa, dimana atom halogen (klorin, bromine, atau iodin) berikatan dengan oksigen. Dalam kasus tersebut oksigen memiliki biloks -2, dan halogen memiliki biloks positif. Dalam Cl2O sebagai contoh, atom O memiliki biloks -2 dan setiap atom Cl memiliki biloks +1.

4)

Dalam molekul netral, jumlah bilangan oksidasi semua atom penyusunnya harus nol. Dalam ion poliatomik, jumlah bilangan oksidasi semua unsur dalam ion tersebut harus sama dengan muatan total ion. Contoh 1 : Menentukan biloks atom sulfur dalam asam sulfat (H2SO4). Karena setiap atom H +1 dan atom O -2, atom S harus memiliki biloks +6 untuk senyawa yang tidak memiliki muatan total : Muatan total

Contoh 2 : Menentukan biloks atom klorin dalam anion perklorat (ClO4-), kita mengetahui bahwa setiap atom oksigen adalah -2, sehingga atom Cl harus memiliki biloks +7, agar muatan totalnya -1 Muatan total

Contoh 3 : Untuk menentukan biloks atom nitrogen dalam kation amonium (NH4+), kita tahu bahwa Feri Andi Syuhada, 2014 PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

96

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

setiap atom H +1, atom N harus memiliki biloks -3, agar muatan totalnya +1. Muatan total

5)

Bilangan oksidasi tidak harus bilangan bulat. Sebagai contoh, bilangan oksidasi O dalam ion superoksida (O2-) adalah -1/2.

7.1 Peserta didik mampu menentukan bilangan oksidasi atom dalam molekul dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku. 7.2 Peserta didik mampu menentukan bilangan oksidasi atom dalam ion dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku 8.1 Peserta didik mampu mengaitkan konsep reaksi oksidasireduksi berdasarkan perubahan bilangan oksidasi dengan penggunaan komponen bahan kembang api.

Untuk menguji pemahamanmu dalam memahami beberapa aturan penentuan biloks, coba kamu tentukan biloks dari tiap atom dalam molekul dan ion berikut ini: a. Sr(NO3)2 Jawab : ….. b. CaCO3 Jawab : ….. c. C2H4 Jawab : ….. d. N2 Jawab : ….. e. NO3Jawab : ….. f. Zn2+ Jawab : ….. g. CrO42Jawab : ….. h. Cr2O72Jawab : …..

b) Perubahan bilangan oksidasi dalam reaksi redoks Perkembangan reaksi redoks lebih lanjut dikaitkan dengan konsep yang disebut dengan perubahan bilangan oksidasi. Perubahan bilangan oksidasi terjadi pada atom dalam unsur atau senyawa dalam suatu rekasi tertentu. Perhatikan persamaan reaksi antara heksakloroetana (C 2C16) dengan logam seng (Zn) berikut: 3Zn + C2Cl6 3ZnCl2 + 2C

0 +3

-1 +2

-1 0


97


Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran

8.2 Peserta didik mampu

Reaksi di atas sebelumnya telah dibahas pada konsep pelepasan dan pengikatan elektron. Namun, reaksi tersebut juga mengalami perubahan bilangan oksidasi. Perhatikan bagaimana bilangan oksidasi berubah selama reaksi. Berdasarkan aturan penentuan bilangan oksidasi, bilangan oksidasi Zn berubah dari 0 ke +2, artinya tiap atom seng melepaskan dua elektron selama reaksi, untuk membentuk ion Zn2+. Sedangkan atom karbon dari reaktan C2Cl6 mengalami penurunan bilangan oksidasi yaitu dari +3 ke 0, artinya tiap atom karbon memperoleh tiga elektron, untuk membentuk C. Jadi apa perbedaan oksidasi dibandingkan dengan reduksi, jika ditinjau dari perubahan bilangan oksidasinya?

Y menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep perubahan bilangan oksidasi.

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Oksidasi didefinisikan sebagai kenaikan bilangan oskidasi atom dalam unsur atau senyawa tertentu, sedangkan reduksi didefinisikan sebagai penurunan bilangan oksidasi atom dalam unsur atau senyawa tertentu. Persamaan reaksi 1.3 memenuhi konsep reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi, ini dapat dilihat dari bilangan oksidasi masing-masing atom penyusunnya. Perhatikan biloks masingmasing atom dalam reaksi di bawah ini: 3KClO4 + 12Mg  3KCl + 12MgO

+1

+7 6

-2

0

+1

Reduksi

-1

+2

-2

Oksidasi

Prinsip ini juga dapat kita terapkan pada reaksi-reaksi lainnya yang terjadi dalam kembang api. Misalnya pada zat pengoksidasi KNO3. Ketika zat pengoksidasi KNO3 bereaksi dengan bahan bakar sulfur (S), maka akan terbentuk beberapa senyawa sebagai produknya. Berikut persamaan beserta bilangan oksidasinya : 4KNO3 + 5S  2K2O + 2N2 + 5SO2

+1

+5 -2 6

0

+1

-2 0

+4

-2


98

Tahap Pengambilan Keputusan Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y Reduksi

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Oksidasi

Mengacu pada aturan penentuan bilangan oskidasi, dalam reaksi di atas terjadi perubahan bilangan oksidasi, yaitu pada atom N dan S. Dimana atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 ke 0, sehingga N mengalami reduksi dan disebut sebagai oksidator, sedangkan atom S mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 ke +4, sehingga S mengalami oksidasi dan disebut sebagai reduktor. Berdasarkan uraian tersebut, jadi apakah perbedaan antara oksidator dan reduktor? Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi (mengalami penurunan bilangan oksidasi), sedangkan reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi (mengalami kenaikan bilangan oksidasi).

10.1

Peserta didik mampu membedakan konsep reaksi oksidasireduksi dari persamaan reaksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen, pelepasan dan pengikatan elektron serta perubahan biloks dari penggunaan komponen bahan kembang api. Aspek sikap 4: Peserta didik berinisiatif dalam menyelesaikan setiap permasalahan yang diberikan dalam

Tugas Mandiri Kembang api dapat menghasilkan berbagai macam warna, seperti merah, hijau, biru ataupun putih. Seperti yang telah kamu pelajari sebelumnya, tentunya kamu sudah mengetahui senyawa-senyawa yang terkandung dalam kembang api yang dapat memancarkan warna tersebut. Berikut beberapa reaksi yang terjadi dalam zat pemberi warna : 1. Mg + O2 MgO 2. 2SrCl2 + O2 2SrO + 2Cl2 3. 2CuCl + O2  2CuO + Cl2 4. 2BaCl2 + O2 2BaO + 2Cl2 Dari masing-masing reaksi di atas, tunjukkan senyawa mana yang mengalami oksidasi dan senyawa mana yang mengalami reduksi (jika ada) berdasarkan konsep: a. Pengikatan dan pelepasan oksigen b. Pengikatan dan pelepasan elektron c. Perubahan biloks.

Eksperimen Uji Nyala Logam A. Tujuan percobaan 1. Melakukan uji logam menggunakan nyala api 2. Mengamati prilaku logam dalam nyala api


99

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran

Tahap Elaborasi pembelajaran materi reaksi oksidasi-reduksi melalui hasil kerja peserta didik.

10.1 Peserta didik mampu melakukan percobaan reaksi oksidasi-reduksi sesuai prosedur percobaan yang diberikan.


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

3. Mengidentifikasi logam melalui warna yang dipancarkan dalam nyala api B. Alat dan bahan 1. Pembakar Bunsen 2. Kawat uji 3. Gelas kimia 4. HCl pekat 5. Larutan (BaCl2, CuCl, SrCl2, NaCl, Ba(NO3)2 dan KCl) 6. Larutan sampel (1, 2, 3 dan 4) C. Prosedur percobaan 1. Uji nyala logam Catatan : Sebagai langkah awal, kamu harus mencari tahu terlebih dahulu apa warna nyala dari beberapa larutan yang telah disediakan. Kemudian, gunakan hasil di langkah awal untuk menguji warna larutan sampel yang tidak diketahui di langkah berikutnya. a) Memastikan kawat uji yang nantinya digunakan di percobaan dalam keadaan bersih, tidak terkontaminasi oleh zat apapun. Cara mengujinya ialah dengan membakar kawat uji di atas pembakar Bunsen.

b) Jika kawat uji dalam keadaan bersih, maka tidak akan ada perubahan warna api pada kawat. Tetapi, jika kawat uji tidak bersih (terkontamiansi), akan ada perubahan warna. Maka cara membersihkannya ialah dengan mencelupkan kawat uji ke dalam asam pekat yang telah disediakan, kemudian membakarnya kembali di atas pembakar Bunsen. Ulangi pembersihan ini, sampai tidak ada perubahan warna api pada kawat uji. c) Tugas selanjutnya ialah melakukan tes uji nyala. Celupkan kawat uji yang sudah bersih ke dalam salah satu larutan (misalnya BaCl2). d) Panaskan kawat uji di atas pembakar Bunsen. Perhatikan apa yang terjadi. Catat warna nyala dalam tabel hasil pengamatan yang telah kamu buat. e) Bersihkan kembali kawat uji yang telah digunakan seperti pada langkah di aktivitas 1. Kemudian menguji kembali larutan lainnya (CuCl, SrCl2, NaCl, Ba(NO3)2 dan KCl), catat hasil pengamatan dalam tabel. Sebelum ke langkah selanjutnya, mintalah pada guru untuk memeriksanya. Pastikan langkah yang kamu lakukan sudah benar.


100

Tujuan Pembelajaran Tahap Nexus

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Ulangi langkah pada point c, tetapi kali ini menggunakan 4 larutan sampel yang belum diketahui. Catat jenis sampel, warna nyala dan logam yang terkandung di dalam sampel tersebut dalam tabel hasil pengamatan yang telah kamu buat. 11.1 Peserta didik mampu menyimpulkan hasil dari percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan hasil pengamatan. 12.1 Peserta didik mampu menyajikan hasil percobaan reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan asumsi, bukti dan alasan sesuai dengan hasil pengamatan. 1. Dekonteks-tualisasi

D. Hasil pengamatan dan pembahasan Tulis dan beri penjelasan dari hasil pengamatanmu dalam percobaan.

E. Kesimpulan Tuliskan masing-masing kesimpulan dari kedua uji di atas.

F. Laporan Tuliskan keseluruhan hasil praktikum dalam kertas A4 dan sajikan untuk didiskusikan di depan kelas bersama kelompok lainnya.

Rangkuman Kembang api merupakan bahan peledak berdaya ledak rendah yang umumnya digunakan untuk hiburan dan merupakan salah satu bagian dari piroteknik. Istilah piroteknik merujuk kepada suatu bidang yang melibatkan bahan ledakan terutama untuk tujuan pencahayaan. Secara umum terdapat dua zat penting dalam kembang api, yakni bahan peledak (campuran oksidator/zat pengoksidasi, bahan bakar dan binder) serta zat pemberi warna. Beberapa reaksi yang terjadi dalam komponen penyusun kembang api, ialah sebagai berikut : 1. Zat pengoksidasi KClO4 KCl + 2O2 4KNO3 + 5S  2K2O + 2N2 + 5SO2 3KClO4 + 12Mg  3KCl + 12MgO 2. Bahan bakar 3KClO4 + C6H12O6 6CO2 + 6H2O + 3KCl


101

Tujuan Pembelajaran


Teks Keluaran

Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

2Mg + O2 2MgO 3. Binder (pengikat) C6H10O5 + 3O2 6CO + 5H2O 4. Zat pemberi warna Mg + O2 MgO (menghasilkan warna putih) 2SrCl2 + O2 2SrO + 2Cl2 (menghasilkan warna merah) 2CuCl + O2  2CuO + Cl2 (menghasilkan warna biru) 2BaCl2 + O2 2BaO + 2Cl2 (menghasilkan warna hijau) Perkembangan Konsep Reaksi Redoks 1. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen Oksidasi adalah kombinasi suatu unsur dengan oksigen untuk menghasilkan oksida, sedangkan reduksi adalah pelepasan oksigen dari oksida untuk menghasilkan unsur. Contoh : Panas KClO4 KCl + 2O2 (reduksi) 2Mg + O2 MgO (oksidasi) 2. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan elektron Oksidasi didefinisikan sebagai hilangnya satu atau lebih elektron dari suatu zat (unsur, senyawa atau ion) dan reduksi didefinisikan sebagai perolehan satu atau lebih elektron dari suatu zat. Contoh : 2Mg + O2 MgO 2Mg  2Mg2+ + 4e- (oksidasi) O2 + 4e-  2O2(reduksi) 3. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan biloks Bilangan oksidasi (tingkat oksidasi) ialah jumlah elektron yang diperoleh atau yang hilang oleh atom dari suatu unsur ketika membentuk suatu senyawa. Pada konsep ini, oksidasi didefinisikan sebagai kenaikan bilangan oskidasi atom dalam unsur atau senyawa tertentu, sedangkan reduksi didefinisikan sebagai penurunan bilangan oksidasi. Contoh : 4KNO3 + 5S  2K2O + 2N2 + 5SO2 +1

+5 6

-2 0

+1

-2 0 +4

-2


102

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Reduksi

2.

Rekonteks-tualisasi

Oksidasi Zat pengoksidasi dan zat pereduksi Zat pengoksidasi (oksidator) didefinisikan sebagai zat yang menyebabkan zat lain teroksidasi (zat tersebut mengalami reduksi) dengan menerima elektron. Sedangkan zat pereduksi (reduktor) adalahzat yang menyebabkan zat lain tereduksi (zat tersebut mengalami oksidasi) dengan memberikan elektron. 1. Redoks dalam Blast Furnace Blast Furnace merupakan jenis tungku yang digunakan untuk peleburan dalam menghasilkan logam industri, misalnya logam besi. Besijarangditemukandalam bentukunsur. Logam besi harus dipisahkan dan dimurnikan dari bijih besi (Fe2O3). Proses ini berlangsung dalam blast furnace dalam serangkaian reaksi redoks. Di dalam blast furnace, fuel (bahan bakar), bijih besi (iron ore), dan batu kapur(limestone) secara terus menerus disuplai melalui bagian atas tungku, sementara ledakan panas dari udara (kadang-kadang dengan pengayaan oksigen) ditiupkan ke bagian bawah tungku melalui pipa yang disebut tuyeres, sehingga terjadi reaksi kimia sepanjang proses tersebut (lihat gambar 7). Di samping itu juga akan timbul percikan cahaya yang berasal dari serbuk bijih besi. Reaksiutama dari reaksi kimia tersebut ialah bijih besidireduksi menjadilogambesimenggunakangaskarbon monoksidasebagaireduktor. Proses yang terjadi di dalamnya berawal dari tiupan udara panas yang melalui pipa, menyebabkan karbon (coke) terbakar menghasilkan karbondioksida dan panas. Batu kapur (CaCO 3) yang dicampur dengan bijih besi di dalam tungku, akan terurai membentuk kapur (CaO) dan karbondioksida (CO2). Karbondioksida kemudian mengoksidasi C dalam reaksi redoks untuk membentuk karbonmonoksida, yang digunakan untuk mereduksi bijih besi menjadi besi. Produk akhir umumnya dalam fasa logam cair (molten iron) dan kerak (slag), yang keduanya dialirkan ke bagian bawah tungku, serta gas buang dialirkan ke bagian atas tungku. Proses tersebut diilustrasikan dalam gambar di bawah ini, dan reaksi yang terjadi sebagai berikut : CaCO3 (s)  CaO(s) + CO2 (g) CO2 (g) + C(s)  2CO(g) 2Fe3+(s) + 3O2-(s) + 3CO(g)  2Fe(l) + 3CO2(g)


103

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Gambar 8. Bijih besi (Fe2O3), coke (C), dan batu kapur (CaCO3) ditambahkan di bagian atas tungku Udara panas sekitar 900oC yang ditiupkan melalui pipa, meledak di bagian bawah. Reaksi ini menyebabkan suhu dalam tungku pembakaran mencapai 2000 oC. Molten iron (lelehan besi) dan kerak (slag), yang keduanya dialirkan ke bagian bawah tungku, serta gas buang dialirkan ke bagian atas tungku.

Pertanyaan: Berdasarkan tiga persamaan reaksi yang terjadi dalam Blast Furnace di atas, coba kamu tentukan: 1. Apakah semua reaksi tersebut tergolong ke dalam reaksi redoks? Jelaskan! 2. Tentukan unsur/senyawa mana yang mengalami oksidasi ataupun reduksi berdasarkan tiga konsep reaksi redoks yang memungkinkan! 3. Apakah ada kesamaan proses yang terjadi dalam Blast Furnace jika dibandingkan dengan proses yang terjadi dalam kembang api? Jelaskan! 2. Redoks dalam Peledakan Tambang Bahan peledak adalahzat yang berbentuk padat, cair, gas ataupun campurannya yang apabila terkena suatu aksi, berupa panas, benturan, tekanan, hentakan atau gesekan akan berubah secara fisik maupun kimiawi menjadi zat lain yang lebih stabil. Perubahan tersebut berlangsung dalam waktu yang singkat disertai dengan tekanan yang sangat tinggi. Bahan peledak biasanya juga disertai dengan produksi cahaya, panas, suara, asap dan tekanan.

Berdasarkan komposisi kimia, bahan peledak dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Senyawa tunggal, terdiri dari satu macam senyawa saja yang sudah merupakan bahan peledak. Senyawa tunggal ini dibagi menjadi dua kelompok lagi, yaitu : a. Senyawa an-organik misalnya : Amonium nitrat (NH4NO3) b. Senyawa organik misalnya : Trinitrotoluena (C7H5N3O6)/TNT 2. Campuran yang merupakan penggabungan dari berbagai macam senyawa tunggal. Misalnya : black powder (contoh : gabungan KNO3, belerang dan arang) Peledakan akan memberikan hasil yang berbeda, tergantung pada kondisi eksternal saat pekerjaan tersebut dilakukan yang mempengaruhi kualitas bahan kimia pembentuk bahan peledak 1.


104

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

tersebut. Umumnya produk yang dikehendaki dari suatu peledakan adalah uap air (H2O), karbondioksida (CO2), gas nitrogen (N2), dan oksida padat yang semuanya relatif bersifat inert dan tidak beracun. Panas merupakan awal terjadinya proses dekomposisi bahan kimia pembentuk bahan peledak yang menimbulkan pembakaran, dilanjutkan dengan deflragrasi dan terakhir detonasi. Berikut penjelasan terkait dengan proses dekomposisi tersebut: 1. Pembakaran adalah reaksi permukaan yang eksotermis dan dijaga keberlangsungannya oleh panas yang dihasilkan dari reaksi itu sendiri dan produknya berupa pelepasan gas-gas. Reaksi pembakaran memerlukan unsur oksigen (O2) baik yang terdapat di alam bebas maupun dari ikatan molekuler bahan atau material yang terbakar. Contohnya ialah pada reaksi pembakaran minyak diesel, dengan persamaan reaksi: CH3(CH2)10CH3 + 18½ O2 12 CO2 + 13 H2O 2. Deflagrasi merupakan fenomena reaksi permukaan yang reaksinya meningkat menjadi ledakan. Contohnya pada reaksi peledakan black powder, dengan persamaan reaksi: 20KNO3 + 30C + 10S  6K2CO3 + K2SO4 + 3K2S + 14CO2 + 10CO + 10N2 3. Detonasi adalah proses kimia-fisika yang mempunyai kecepatan reaksi sangat tinggi, sehingga menghasilkan gas dan temperature sangat besar. Contoh proses detonasi terjadi pada jenis bahan peledakan berikut, dengan persamaan reaksi: C3H5N3O9 3CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 0,25 O2 Pertanyaan: Berdasarkan reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses peledakandi atas, coba kamu tentukan: 1. Apakah semua reaksi tersebut tergolong ke dalam reaksi redoks? Jelaskan! 2. Tentukan unsur/senyawa mana yang mengalami oksidasi ataupun reduksi berdasarkan tiga konsep reaksi redoks yang memungkinkan! 3. Apakah ada kesamaan proses yang terjadi dalam peledakanjika dibandingkan dengan proses yang terjadi dalam kembang api? Jelaskan! 3. Redoks dalam Flare Flare merupakan salah satu bentuk pyroteknik yang menghasilkan cahaya terang (api) atau panas yang tinggi tanpa disertai ledakan. Flare biasanya digunakan sebagai sinyal ataupun sebuah kode suar, sebagai alat penerangan, atau sebagai perlengkapan dalam kemiliteran. Jenis-jenis flare sangat beragam, mulai dari ukuran hingga fungsinya, seperti contohnya percikan api yang berwarna merah terang dengan kebulan asap yang sangat tebal.


105

Tujuan Pembelajaran

Teks Keluaran


Y

T


Y

T


Y

T



Y

Y

T

T

Secara umum flare menghasilkan sebuah cahaya karena pembakaran logam magnesium yang kadang kadang dicampur dengan logam lain untuk menghasilkan warna lain yang akan berbeda dari warna yang aslinya. Flare mempunyai sifat tidak bisa padam atau tidak bisa mati walaupun disiram oleh air karena mempunyai sifat untuk memberi sebuah tanda apabila terjadi hal hal yang sangat penting dan bersifat darurat. Pada umumnya gas ataupun kebulan asap yang dihasilkan oleh flare mempunyai ketebalan asap yang sangat pekat dan bersifat ajeg, atau dalam artian kebulan asap tersebut dapat dengan lama bertahan berputar-putar di udara dengan jangka waktu yang lama karena dipengaruhi oleh sifat gas dalam flare tersebut. Pertanyaan: Berdasarkan pemaparan terkait dengan flare, coba tentukan: 1. Persamaan reaksi kimia yang terjadi di dalam flare! 2. Tentukan unsur/senyawa mana yang mengalami oksidasi ataupun reduksi berdasarkan tiga konsep reaksi redoks yang memungkinkan! 3. Apakah ada kesamaan proses yang terjadi dalam peledakanjika dibandingkan dengan proses yang terjadi dalam kembang api? Jelaskan!


106

Format Validasi Ahli terhadap Buku Ajar Reaksi Redoks dengan Konteks Kembang Api

Recommend Documents