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