MODUL/ BSE

FREE DOWNLOAD

Kimia
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
KIMIA
A. PENDAHULUAN
1. Deskripsi Singkat
Modul ini disusun dalam rangka pelaksanaan Pendidikan dan Pelatihan Profesi Guru
(PLPG) bidang studi Kimia. Penggunaan modul ini diharapkan dapat meningkatakan
pemahaman guru-guru Kimia peserta PLPG tentang materi kimia Sekolah Menengah Umum.
Waktu yang dialokasikan untuk pendalaman materi kimia melalui modul ini adalah 20 jam
tatap muka.
Modul ini terdiri dari 12 Kegiatan Pembelajaran dengan rincian sebagai berikut:
Kegiatan belajar 1: Struktur atom, sistem periodik unsur, ikatan kimia, struktur molekul, dan
sifat senyawa; Kegiatan belajar 2: Hukum-hukum dasar kimia dan penerapannya dalam
perhitungan kimia (Stokiometri); Kegiatan belajar 3: Perubahan energi dalam reaksi kimia
dan cara pengukurannya; Kegiatan belajar 4: Kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan
faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan
industri; Kegiatan belajar 5: Sifat-sifat larutan asam, basa, metode pengukuran, dan
terapannya; Kegiatan belajar 6: Kesetimbangan kelarutan; Kegiatan belajar 7: Sifat-sifat
koligatif larutan non elektrolit dan elektrolit; Kegiatan belajar 8: Konsep reaksi oksidasireduksi
dan penerapannya dalam sel elektrokimia serta dalam teknologi dan kehidupan
sehari-hari; Kegiatan belajar 9: Senyawa organik dan makromolekul dalam struktur, gugus
fungsi, penamaan, reaksi, dan sifat-sifatnya; Kegiatan belajar 10: Cara pemisahan dan
analisis kimia; Kegiatan belajar 11: Struktur inti atom, reaksi inti, dan peluruhan radioaktif;
Kegiatan belajar 12: Pengelolaan laboratorium kimia dan pelaksanaan kegiatan laboratorium.
Setiap judul kegiatan belajar terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut: (1)
indikator, (2) waktu, (3) model/strategi pembelajaran, (4) uraian materi dan contoh, (5)
rangkuman, dan (6) latihan. Indikator yang dituliskan dalam modul ini adalah indikator
dimana pembahasan materinya perlu penkajian secara kritis dan mendalam.
2. Standar Kompetensi dan Sub Kompetensi
Standar Kompetensi lulusan PLPG adalah sebagai berkut:
1. Memahami karakteristik peserta didik dan mampu merancang, melaksanakan, dan
mengevaluasi pembelajaran dan mendidik
2. Memiliki kepribadian yang mantap, stabil, dewasa, arif, berwibawa, dan berahlak
mulia
2
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Menguasai keilmuan dan kajian kritis pendalaman isi bidang pengembangan peserta
didik (keimanan, ketakwaan dan ahlak mulia, sosial dan kepribadian, pengetahuan
dan teknologi, estetika, jasmani, olahraga, dan kesehatan).
4. Mampu berkomunikasi dan bergaul dengan peserta didik, kolega, dan masyarakat.
Sub kompetensi bidang studi kimia adalah sebagai berikut:
1. Mampu merancang, melaksanakan, dan mengevaluasi pembelajaran bidang studi
kimia
2. Menguasai materi dan pengayaan bidang studi kimia sesuai dengan materi yang
tertera dalam kurikulum sekolah
3
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL I
STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK UNSUR, IKATAN KIMIA, STRUKTUR
MOLEKUL, DAN SIFAT-SIFAT SENYAWA
1. Indikator
1. Mengkaji keteraturan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, dan
keelektronegatifan unsur-unsur seperiode atau segolongan berdasarkan data atau
grafik dan nomor atom
2. Menyelidiki kepolaran beberapa senyawa dan hubungannya dengan
keelektronegatifan melalui percobaan
3. Menentukan bentuk molekul berdasarkan teori pasangan elektron dan teori hibridisasi
4. Menjelaskan perbedaan sifat fisik (titik didih, titik beku) berdasarkan perbedaan gaya
antar molekul (gaya Van Der Waals, gaya London, dan Ikatan Hidrogen)
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
a. Model pembelajaran kooperatif tipe STAD
b. Strategi pembelajaran: Ceramah, diskusi
4. Uraian Materi dan Contoh
STRUKTUR ATOM
A. Perkembangan Teori Atom
Perkembangan teori atom dimulai dengan penemuan Leucippus, ahli filsafat Yunani sekitar
2,5 abad yang lalu mengemukakan bahwa materi tersusun atas butiran-butiran kecil.=,
kemudian dikembangkan oleh Demokritos yang berpendapat bahwa materi teridiri dari
partikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Partikel kecil ini disebut atom, yang berasal dari
bahasa Yunani: a = tidak, tomos = terpecahkan.
Pada abad ke-18 John Dalton mengemukakan teori atom pertama yang biasa disebut
teori atom Dalton, yaitu: (1) materi tersusun atas partikel-partikel yang tidak dapat dibagi
lagi dan disebut atom, (2) atom-atom suatu unsur mempunyai sifat sama seperti ukuran,
bentuk dan massa, (3) atom-atom suatu unsur berbeda dengan atom-atom unsur yang lain,
(4) senyawa adalah materi yang tersusun atas setidaknya dua jenis atom dari unsur-unsur
berbeda, dengan perbandingan tetap dan tertentu, dan (4) reaksi kimia tidak lain merupakan
pembentukan kombinasi atom-atom baru dari kombinasi atom-atom sebelumnya.
4
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Perkembangan teori atom selanjutnya adalah Thomson membuat model atom, yakni:
Atom berbentuk bulat dengan muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom
dinetralkan oleh elektron-elektron yang berada diantara muatan positif. Elektron-elektron
dalam atom diibaratkan seperti butiran kismis dalam roti.
Selanjutnya eksperimen Rutherford menyimpulkan bahwa: (1) sebagian besar ruang dalam
atom adalah ruang hampa, sebab sebagian besar partikel diteruskan atau tidak mengalami
pembelokan, (2) terdapat suatu bagian yang sangat kecil dan sangat padat dalam atom yang
disebut inti atom dan (3) muatan inti atom sejenis dengan muatan partikel , yaitu
bermuatan positif, sebab adanya sebagian kecil partikel yang dibelokkan. Pembelokan ini
terjadi akibat gaya tolak menolak antara muatan listrik sejenis. Model atom Rutherford
menyebutkan bahwa elektron-elektron berada dalam ruang hampa dan bergerak
mengelilingi inti, tetapi belum menyatakan distribusi elektron-elektron di luar inti atom.
Pada 1932, James Chadwick dari Inggeris berhasil membuktikan adanya partikel
neutron. Atom terdiri dari inti atom yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan.
Kedua partikel penyusun inti atom ini disebut juga nukleon, sehingga atom bersifat netral,
artinya jumlah proton yang bermuatan positif sama dengan jumlah elektron yang bermuatan
negatif.
Para ilmuan menyadari bahwa model atom Rutherford bersifat tidak stabil karena
bertentangan hukum fisika dari Maxwell. Bila elektron yang negatif bergerak mengeliligi inti
atom yang bermuatan positif, maka akan terjadi gaya tarik menarik elektrostatik (gaya
coulomb), sehingga lama kelamaan elektron akan jatuh ke inti. Pada 1913, Niels Bohr
berhasil memperbaiki kelemahan model atom Rutherford yang diawali dari pengamatannya
terhadap spektrum atom. Adapun model atom Bohr adalah: (1) elektron-elektron yang
bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu tidak memancarkan energi.
Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron, (2) Elektron-elektron
dapat berpindah dari lintasan satu ke lintasan lainnya. Elektron yang berpindah dari lintasan
yang lebih luar (energi tinggi) ke lintasan yang lebih dalam (energi rendah) akan
memancarkan energi, sebaliknya elektron akan menyerap energi.
Model atom Bohr masih memiliki kelemahan-kelemahan, yaitu: (1) hanya sukses
untuk atom-atom yang sederhana, seperti atom hidrogen, tetapi untuk atom-atom yang
mempunyai struktur yang rumit dari hidrogen tidak sukses digunakan. (2) Kedudukan
elektron yang mengitari inti atom tidak dapat ditentukan dengan tepat, tetapi hanya
kemungkinan terbesarnya saja.
5
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Louis Victor de Broglie pada 1923 mengatakan bahwa gerakan benda-benda kecil
(subatomik) berlaku sifat-sifat gerakan gelombang. Jadi, pada partikel-partikel seperti
elektron berlaku hukum-hukum gelombang. Pada 1927, Werner Heisenberg mengemukakan
prinsip ketidakpastiannya untuk materi yang bersifat partikel dan gelombang. Ia mengatakan
bahwa kecepatan/momentum dan kedudukan elektron tidak dapat ditentukan dengan tepat
secara bersamaan. Akhirnya, Erwin Schrodinger pada 1926 berhasil menyusun persamaan
gelombang untuk elektron dengan menggunakan cara-cara mekanika gelombang. Menurut
Schrodinger, elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat dalam suatu orbital. Orbital
adalah daerah tiga dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat
ditemukan dengan kemungkinan besar. Orbital dapat digambarkan sebagai awan elektron,
yaitu bentuk ruang dengan elektron kemungkinan ditemukan. Makin rapat awan elektron,
makin besar elektron ditemukan dan sebaliknya. Sebuah orbital dapat ditempati maksimal
hanya dua elektron. Dari sinilah model atom Modern muncul, yakni atom terdiri dari inti
atom yang bermuatan positif dan elektron dengan muatan negatif yang terdapat dalam
orbital bergerak mengelilingi inti pada lintasan atau kulit tertentu.
B. Nomor Atom dan Nomor Massa
Pada 1912 Henry Moseley dari Inggeris menggunakan istilah nomor atom (Z) untuk
menyatakan jumlah muatan positif dalam inti atom.
Nomor atom (Z) = Jumlah proton (p) = Jumlah elektron (e)
Oleh karena itu, massa suatu atom dapat dianggap sama dengan total massa proton dan
massa neutronnya. Massa atom ini dinyatakan sebagai nomor massa (A) yang merupakan
jumlah proton dan neutron dalam atom.
Nomor massa (A) = Jumlah proton (Z) + Jumlah neutron (n)
Atom-atom yang mempunyai nomor atom sama, tetapi nomor massa berbeda disebut
isotop. Contoh: 1H1; 1H2; 1H3
Atom-atom dari unsur-unsur berbeda (nomor atom berbeda) dapat memiliki nomor
massa yang sama. Atom-atom seperti ini disebut isobar.
Contoh: 18Ar40; 20Ca40
Selanjutnya, atom-atom dari unsur-unsur berbeda (nomor atom berbeda) dapat
mempunyai jumlah neutron yang sama. Atom-atom yang demikian disebut isoton. Contoh:
6C13; 7N14
6
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
C. Bilangan Kuantum
(1) Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan kuantum utama menunjukkan tingkat energi utama atau kulit di dalam
atom. Tingkat energi utama dengan energi terendah letaknya paling dekat dengan inti.
Tingkat energi ini disebut tingkat energi utama ke-1. Jadi, n mempunyai harga 1, 2, 3, …
(menurut teori atom Bohr). Huruf-huruf juga dapat digunakan untuk menandai kulit 1, 2, 3…
.misalnya: n = 1 sebagai kulit K; n = 2 sebagai kulit L; n = 3 sebagai kulit M, n = 4 sebagai
kulit N, dan n = 8 sebagai kulit R. Jumlah elektron maksimum yang dapat menempati tiap
tingkat energi utama adalah 2n2.
Contoh: n = 3, jumlah elektron maksimum yang dapat ditampung adalah 18
(2) Bilangan Kuantum Azimut (l)
Bilangan kuantum ini menyatakan subkulit yang harganya, l = 0, 1, 2, 3 …. (n-1).
(3) Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Tiap subkulit terdapat satu atau lebih orbital. Banyaknya orbital yang terdapat dalam
tiap-tiap subkulit/subtingkat energi dinyatakan oleh bilangan kuantum magnetik. Harga
bilangan kuantum magnetik terdapat antara –l sampai dengan +l. Setiap harga m
mengandung satu orbital.
(4) Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran elektron terhadap sumbunya
(spin). Karena elektron bermuatan listrik, maka bila berputar akan menimbulkan suatu
medan magnet yang sangat kecil. Bila elektron berputar berlawanan dengan arah jarum jam,
maka harga s = + ½ dan arah medan magnet ke atas, sedangkan elektron yang berputas
searah dengan jarum jam harga s = – ½ dan arah medan magnetnya ke bawah. Satu orbital
dengan dua elektron maksimum di dalamnya (dengan arah berlawanan) dapat dilambangkan
dalam bentuk:
D. Konfigurasi Elektron dalam Atom
Konfigurasi elektron merupakan gambaran susunan elekron dalam atom sesuai
dengan tingkat-tingkat energi/subtingkat energinya. Menurut Wolfgang Pauli (1900 – 1958)
jumlah maksimum elektron yang dapat menempati setiap kulit dirumuskan sebagai 2n2..
Cara pengisian elektron baik dalam kulit maupun dalam orbital mengikuti aturan
Aufbau dan aturan Hund.
7
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
(1) Aturan Aufbau
Menurut aturan ini, pengisian elektron-elektron dimulai dari orbital dengan tingkat
energi/subtingkat energi terendah, kemudian orbital dengan tingkat energi/subtingkat energi
yang lebih tinggi.
(2) Aturan Hund
Elektron-elektron yang menempati suatu subkulit yang terdiri lebih dari satu orbital,
maka elektron-elektron akan mengisi orbital-orbital itu sedemikian rupa sehingga
memberikan jumlah elektron yang tidak berpasangan maksimum dengan arah spin yang
sama. Aturan ini sesuai dengan Larangan Pauli yang mengatakan bahwa tidaklah mungkin di
dalam atom terdapat dua elektron yang memiliki bilangan kuantum yang sama.
Penulisan konfigurasi elektron dapat dipersingkat dengan menggunakan lambang
unsur gas mulia. Hal ini disebabkan oleh konfigurasi elektron gas mulia sangat stabil dan
seluruh orbitalnya terisi penuh. Dengan cara ini, terutama untuk atom-atom dengan nomor
atom yang besar.
Contoh: Atom 35Br: [Ar] 3d104s24p5
E. Elektron Valensi
Elektron valensi adalah elektron-elektron yang terdapat pada kulit terluar atau tingkat
energi tertinggi atau bilangan kuantum terbesar suatu atom. Elektron valensi ini berperan
dalam pembentukan ikatan kimia. Unsur-unsur dengan struktur elektron valensi sama
mempunyai sifat-sifat kimia yang mirip.
____________________________________________________________________
SISTEM PERIODIK UNSUR-UNSUR
A. Sejarah Perkembangan Sistem Periodik
1. Pengelompokan dari ahli kimia Arab dan Persia
Para ahli kimia Arab dan Persia mula-mula mengelompokkan zat-zat berdasarkan sifat
logam dan non logam.
Tabel 2.Sifat logam dan non-logam
Sifat logam Sifat non-logam
Mengkilap Tidak mengkilap
Umumnya berupa padatan pada suhu
kamar
Dapat berupa padatan, cairan, dan gas
pada suhu kamar
Mudah ditempa/dibentuk Sult dibentuk dan rapuh
Penghantar panas yang baik Bukan penghantar panas yang baik
8
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
2. Pengelompokan Lavoisier
Antoine Lavoisier (1789) mengelompokkan zat-zat yang dipercaya sebagai unsur
berdasarkan sifat kimianya menjadi gas, logam, non-logam, dan tanah.
3. Pengelompokan Dalton
John Dalton (1808) mengelompokkan zat-zat berupa unsur-unsur (36 unsur)
berdasarkan kenaikan massa atomnya. Hal ini didasarkan pada teorinya bahwa unsur dari
atom yang berbeda mempunya sifat dan massa atom yang berbeda. Massa atom yang
dimaksud adalah perbandingan massa atom terhadap massa atom unsur hidrogen.
4. Pengelompokan Berzelius
Ternyata penentuan massa atom unsur oleh Dalton ditemukan kesalahan, misalnya
massa atom unsur oksigen seharusnya 16 kali massa atom unsur hidrogen. Jons Jacob
Berzelius (1828) berhasil membuat daftar massa atom unsur-usnsur yang akurat. Hal ini
menarik perhatian ilmuan lainnya untuk mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan kenaikan
massa atom, seperti pengelompokkan Dalton.
5. Triad Döbereiner
Pada tahun 1829, Johann Döbereiner mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan
kemiripan sifat-sifatnya. Tiap kelompok beranggotakan tiga unsur, sehingga disebut triad. Di
dalam triad, unsur ke-2 mempunyai sifat-sifat yang berada diantara unsur ke-1 dan ke-3.
Sebagai contoh, triad yang terdiri dari unsur litium (Li), natrium (Na), dan kalium(K).
Selanjutnya, ternyata massa atom Na merupakan harga rata-rata dari massa atom Li dan K.
Li (massa atom 7)
Na (massa atom 23)
K (massa atom 39)
Massa atom Li + Massa Atom K
2
Massa atom Na =
=
7 + 39
2
= 23
6. Hukum Oktaf Newlands
Pada tahun 1865, John Newlands mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan
kenaikan massa atom. Akan tetapi, dari sifat-sifat unsurnya, ia mengamati adanya
pengulangan atau keperiodikan sifat unsur. Sifat unsur ke-8 mirip dengan sifat unsur ke-1.
Demikian pula sifat unsur ke-9 mirip dengan sifat unsur ke-8. Karena terjadi pengulangan
sifat setelah delapan unsur, maka sistem ini disebut sebagai Hukum Oktaf. Akan, tetapi,
dalam tabel ini masih ada beberapa kotak yang menampung lebih dari satu unsur.
9
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
7. Sistem Periodik Meyer
Pada 1864, Lothar Meyer melakukan pengamatan hubungan antara kenaikan massa
atom dengan sifat unsur. Hal ini dilakukan antara lain dengan membuat kurva volume atom
versus fungsi massa atom. Dari kurva tersebut, ia melihat adanya keteraturan dari unsurunsur
dengan sifat yang mirip, misalnya litium (Li), natrium (Na), kalium (K), dan rubidium
(Rb) berada pada titik puncak. Selain itu, pengulangan sifat unsur tidak selalu terjadi setelah
delapan unsur, seperti dinyatakan dalam hukum oktaf.
Pada tahun 1868, Meyer menyusun unsur-unsur tersebut ke dalam suatu tabel
berdasarkan kenaikan massa atom dan pengulangan/keperiodikan sifat fisik dan kimia unsur.
Sistem periodik Meyer disusun berdasarkan kenaikan massa atom secara vertikal.
Pengulangan sifat unsur membentuk kolom-kolom. Unsur-unsur dengan sifat yang mirip
teröetak pada baris yang sama.
8. Sistem Periodik Mendeleev
Ahli kimia Rusia Dmitri Mendeleev mula-mula menoca mengelompokkan unsur-unsur
dengan mencari informasi sebanyak-banyaknya tentang unsur tersebut. Mendeleev suka
bermain kartu, dan ia menuliskan nama serta massa atom dari setiap unsur pada kartukartu,
kemudian disusun kartu-kartu tersebut menurut kenaikan massa atom.
Dari situlah, tampak adanya pengulangan sifat unsur. Berdasarkan hal tersebut,
dibualah pengelompokan dan pengamatan hal yang tak terduga. Kartu.kartu dari unsurunsur
dengan sifat-sifat yang mirip terletak pada kolom yang sama, misalnya unsur Na dan K
merupakan logam yang sangat reaktif, terletak pada kolom yang sama. Demikian juga
halnya dengan unsur F dan Cl adalah non-logam yang sangat reaktif.
Pada tahun 1869, Mendeleev membuat sistem periodiknya yang pertama. Unsurunsur
dikelompokkan berdasarkan kenaikan massa atom dan kemiripan sifat. Unsur-unsur
dengan sifat yang mirip ditempatkan pada kolom yang disebut golongan, sedangkan
pengulangan sifat menghasilkan baris yang disebut periode.
Pada tahun 1871, Mendeleev memperbaiki sistem periodiknya menyusul munculnya
periodik Meyer. Ia menempatkan unsur-unsur periode 5 berdampingan dengan unsur-unsur
dalam periode 4, misalnya Cu dengan K; unsur-unsur peroide 7 ke periode 6, misalnya Ag
dengan Rb; dan sseterusnya.
9. Sistem Periodik Modern
Dari sistem periodik modern pada gb. 6 tampak bahwa penyusunan unsur-unsur
berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat, menghasilkan keteraturan
pengulangan sifat berupa periode (baris) dan kemiripan sifat berupa golongan (kolom).
10
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Kemiripan sifat dari unsur-unsur dalam golongan yang sama, terkait dengan konfigurasi
elektronnya. Unsur-unsur tersebut ternyata mempunyai jumlah elektron valensi yang sama.
Gb. 6. Sistem periodik Modern
B. Hubungan Sistem Peiodik dengan Konfigurasi Elektron
Pada sistem periodik modern, unsur-unsur dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu
unsur-unsur golongan utama yang biasa disebut sebagai golongan A dan unsur golongan
transisi yang biasa disebut sebagai golongan B. Adapun hubungan konfigurasi elektron
dengan letak unsur dalam sistem periodik modern adalah sebagai berikut:
 Unsur-unsur dalam periode yang sama mempunyai jumlah kulit elektron yang sama.
Jumlah kulit dinyatakan sebagai bilangan kuantum n (n = 1, 2, 3….).
Contoh: Unsur 7N dengan konfigurasi elektron 1s22s22p3 terletak pada periode 2,
karena n = 2.
 Unsur-unsur dalam golongan yang sama mempunyai jumlah elektron valensi yang
sama. Untuk golongan A (IA – VIIIA).
Untuk golongan transisi, ditentukan dengan cara: elektron-elektron yang terdapat
pada orbital ns dan (n-1) dijumlahkan, n = bilangan kuantum utama terbesar. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada tabel 5.
Unsur-unsur setelah Lantanum (51La) dan Aktinium (89Ac), yaitu dari nomor atom 58
sampai dengan 71 yang diberi nama golongan Lantanida dan dari nomor atom 90 sampai
dengan 105 yang disebut sebagai golongan Aktinida diletakkan di luar daftar. Hal ini
11
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
disebabkan oleh unsur-unsur tersebut memiliki sifat-sifat yang sama. Jadi, bila terletak
dalam daftar utama, maka kedua golongan ini terletak tegak lurus terhadap bidang daftar
setelah 57La dan 89Ac. Unsur-unsur pada golongan Lantanida dan Aktinida disebut juga
unsure-unsur golongan transisi dalam.
Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur-unsur di dalam sistem periodik dapat
juga dikelompokkan menjadi empat blok, yaitu:
1. Blok s, yaitu unsur-unsur yang elektron-elektron pada tingkat energi tertingginya berada
pada orbital s. Unsur-unsur yamng termasuk blok s adalah golongan IA dan IIA (ns1 dan
ns2).
2. Blok p, yaitu unsur-unsur yang elektron-elektron pada tingkat energi tertingginya berada
pada orbital p. Unsur-unsur yang termasuk blok p adalah unsur-unsur golongan IIIA
(ns2np1) sampai dengan golongn VIIIA (ns2np6).
3. Blok d, yaitu unsur-unsur yang elektron-elektron pada tingkat energi tertingginya berada
pada orbital d. Unsur-unsur yang termasuk blok d adalah unsur-unsur golongan transisi.
4. Blok f, yaitu unsur-unsur yang elektron-elektron pada tingkat energi tertingginya berada
pada orbital f. Unsur-unsur yang termasuk blok f adalah unsur-unsur yang terdapat pada
golongan lantanida dan Aktinida.
Contoh soal
Tentukan letak (periode, golongan, dan blok) unsur-unsur dalam sistem periodik modern
berikut ini: 23V dan 9F
Jawab:
23V : 1s22s22p63s23p64s23d3 ; terletak pada periode 4, golongan VB, dan blok d.
9F : 1s22s22p5 ; terletak pada periode 2, golongan VIIA, dan blok p.
C. Sifat Periodik Unsur-Unsur
1. Jari-jari Atom
Jari-jari atom adalah jarak dari inti/pusat atom sampai kulit terluar (lihat gb.8). Jarijari
atom biasanya dinyatakan dalam angstrom (A°).
Contoh: Na: 1,57 A°; Fe 1,17 A°; dan Cl: 1,40 A°.
r
= inti atom
= elektron
r = jari-jari atom
Gb. 7. Jari-jari atom
12
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Dalam satu periode, jari-jari atom bertambah kecil dari kiri ke kanan, Hal ini
disebabkan muatan inti semakin bertambah sementara elektron-elektron yang juga
bertambah, namun menempati kulit yang sama. Dengan demikian, gaya tarik-menarik inti
atom terhadap elektron-elektron semakin kuat, sehingga jarak inti atom dengan elektronelektron
pada kulit terluar bertambah kecil.
Dalam satu golongan, jari-jari atom bertambah besar dari atas ke bawah. Hal
disebabkan oleh jumlah kulit semakin banyak sesuai dengan bertambahnya jumlah periode,
meskipun muatan inti juga bertambah. Keadaan ini mengakibatkan gaya tarik-menarik inti
terhadap elektron semakin lemah. Jadi, jari-jari atom bertambah besar.
2. Energi Ionisasi
Energi ionisasi (EI) adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah
eelektron dari sebuah atom gas yang berada dalam keadaan dasar.
Contoh: Na(g) + EI  Na+
(g) + e-
Ada tiga faktor yang mempengaruhi besarnya energi ionisasi atom, yaitu: (a) jari-jari
atom; semakin besar jari-jari atom semakin kecil eneri ionisasi, (b) muatan inti positif;
semakin besar muatan inti semakin besar energi ionisasi, da (c) jumlah elektron pada kulit
dalam; semakin banyak jumlah elektron pada kulit dalam, semakin kecil energi ionisasi,
sebab elektron pada kulit dalam akan mengurangi gaya tarik-menarik inti terhadap elektron
terluar.
Dalam satu periode, energi ionisasi bertambah besar dari kiri ke kanan. Hal ini
disebabkan oleh bertambahnya elektron sesuai dengan kenaikan nomor atom pada jumlah
kulit yang sama, maka gaya tarik-menarik antara inti dan elektron-elektron semakin besar.
Dengan demikian energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron dari kulit
terluar suatu atom yang unsurnya di sebelah kanan suatu periode lebih besar dibandingkan
dengan suatu atom yang unsurnya terletak di sebelah kiri.
Dalam satu golongan, energi ionisasi bertambah kecil dari atas ke bawah. Hal ini
desebabkan oleh bertambahnya periode bertambah besar pula jumlah kulit sehingga gaya
tarik menarik antara inti atom dengan elekron-elektronnya (terutama elektron kulit terluar)
semakin berkurang. Dengan demikian, energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan
elektron semakin kecil.
3. Afinitas Elektron
Afinitas elektron suatu unsur adalah besarnya energi yang dilepaskan apabila atom
unsur tersebut menerima elektron. Bila suatu atom dalam keadaan bebas menerima
13
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
elektron, maka atom menjadi bermuatan negatif atau ion negatif (anion). Muatan negatif
sama dengan jumlah elektron yang diterima.
Contoh: Br + e-  Br- + AE
Afinitas elektron dapat berupa negatif atau berupa positif. AE negatif berarti ion
negatif yang terbentuk akan memiliki energi lebih rendah, sehingga bersifat lebih stabil.
Sebaliknya, AE positif berarti ion negatif yang terbentuk akan memiliki energi yang lebih
tinggi, sehingga bersifat kurang stabil. Jadi, semakin negatif nilai AE dari suatu atom unsur
semakin mudah atom tersebut menerima elektron dan membentk ion negatif. Sebaliknya
semakin positif nilai AE dari atom suatu unsur, maka semakin sulit atom tersebut menerima
elektron dan membentuk ion negatif.
Dalam satu periode, dari kiri ke kanan afinitas elektron bertambah besar. Hal ini
disebabkan oleh muatan inti bertambah besar dan jari-jari atom berkurang. Keaadaan ini
mengakibatkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron yang akan ditambahkan akan
semakin kuat.
Dalam satu golongan, dari atas ke bawah afinitas elektron semakin kecil. Hal ini
disebabkan oleh meskipun muatan inti bertambah, namun jumlah elektron pada kulit dalam
semakin banyak. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron yang
ditambahkan semakin lemah, sehingga afinitas elektron semakin berkurang.
4. Keelektronegatifan
Keelektronegatifan unsur adalah kecenderungan/kemampuan atom suatu unsur
untuk menarik elektron. Keelektronegatifan berhubungan erat dengan energi ionisasi dan
afinitas elektron unsur tersebut. Kelektronegatifan diukur dalam skala Pauling yang
dijelaskan oleh Linus Pauling pada tahun 1932. Sebagai standar ditetapkan unsur F (paling
elektronegatif) dan diberi harga 4,0. Kelektronegatifan unsur lain ditentukan dengan cara
membandingkan dengan unsur F. Selain itu, keelektronegatifan suatu unsur dapat pula
diukur dengan skala Mulliken dengan megetahui energi ionisasi (EI) dan afinitas elektron
(AE) unsur tersebut.
Keelektronegatifan = ½ (EI + AE)
Perbandingan skala Pauling dengan skala Mulliken adalah 2,8 satuan Mulliken/satuan
Pauling= 2,8/1.
Dalam satu periode, keelektronegatifan unsur bertambah besar dari kiri ke kanan,
misalnya: keelektronegatifan unsur Na lebih kecil daripada unsur S dan keelektronegatifan
unsur F lebih besar daripada unsur B. Hal ini disebabkan oleh dari kiri ke kanan jari-jari atom
makin kecil, sehingga makin mudah suatu atom menerima elektron.
14
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Dalam satu golongan, keelektronegatifan unsur bertambah kecil dari atas ke bawah.
Sebagai contoh, keelektronegatifan unsur Be lebih besar daripada unsur Ba dan
keelektronegatifan unsur Po lebih kecil daripada unsur O. Hal ini disebabkan oleh semakin
bertambah besarnya jari-jari atom dalam satu golongan, sehingga atom itu makin sulit
menarik elektron dari luar.
5. Titik Leleh dan Titik Didih
Titik leleh adalah suhu dengan tekanan uap zat padat sama dengan tekanan uap
zat cairnya, sedangkan titik didih adalah suhu dengan tekanan uap zat cair sama dengan
tekanan di sekitarnya. Bila diamati, terdapat suatu keteraturan titik leleh dan titik didih
unsur-unsur Z ≤ 18. Keteraturan ini tampak jelas dalam sistem periodik. Dalam satu periode,
titik leleh dan titik didih awalnya meningkat dari kiri ke kanan sampai dengan golongan IVA,
kemudian berkurang mencapai harga terendah untuk golongan VIIIA. Dalam satu golongan,
titik leleh dan titik didih unsur logam berkurang dari atas ke bawah, sedangkantitik leleh dan
titik didih unsur non-logam bertambah dari atas ke bawah.
Contoh Soal:
Bandingkan energi ionisasi, jari-jari atom, afinitas elektron dan keelektronegatifan pasangan
atom berikut ini (tanpa melihat sistem periodik): (a) 12Mg dengan 14Si
Jawab:
12Mg : 1s22s22p63s2 ; terletak pada periode 3, golongan IIA
14Si : 1s22s22p63s23p2 ; terletak pada periode 3, golongan IVA
Tampak bahwa kedua unsur berada dalam satu periode, Mg terletak di sebeöah kiri Si,
karena nomor atom Mg lebih kecil. Dengan demikian, energi ionisasi, afinitas elektron, dan
keelektronegatifan Mg lebih kecil daripada Si. Akan tetapi, jari-jari atom Mg lebih besar
daripada Si
____________________________________________________________________
IKATAN KIMIA
A. Kondisi Stabil Atom Unsur
Telah dijelaskan bahwa terdapat hubungan antara konfigurasi elektron, khususnya
elektron valensi dengan kemiripan sifat unsur-unsur dalam golongan yang sama, diantaranya
adalah sifat kimia. Atas dasar inilah yang digunakan oleh Gilbert Newton Lewis dan Walter
Kossel pada tahun 1916 dalam menjelaskan mengapa atom unsur-unsur golongan VIIIA (gas
mulia) sulit bereaksi atau bersifat sangat stabil.
15
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Konfigurasi elektron gas mulia memperlihatkan bahwa unsur-unsur gas mulia yang sangat
stabil, kecuali He memiliki delapan elektron velensi. Kestabilan atom-atom gas mulia ini
disebabkan oleh kulit terluarnya terisi penuh. Dengan demikian, unsur-unsur lain berusaha
memperoleh konfigurasi elektron seperti gas mulia untuk mencapai kestabilan. Hal ini
dirumuskan menjadi aturan oktet, yakni atom-atom cenderung memiliki delapan elektron
pada kulit terluarnya seperti konfigurasi elektron gas mulia terdekat. Unsur-unsur dengan
nomor atom kecil, seperti H dan Li berusaha memiliki dua elektron valensi seperti He untuk
mencapai kestabilan. Hal ini dirumuskan menjadi aturan duplet.
Unsur-unsur dapat dibagi menjadi tiga bagian, yakni: (1) Unsur-unsur elektropositif;
unsur-unsur yang dapat memberikan satu atau lebih elektron kulit terluarnya, sehingga
konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia. (2) Unsur elektronegatif; unsur-unsur yang
dapat menerima satu atau lebih elektron pada kulit terluarnya, sehingga menyamai
konfigurasi elektron gas mulia. (3) Unsur-unsuryang cenderung tidak melepaskan atau tidak
menerima elektron pada kulit terluarnya.
B. Ikatan Ion
Atom yang bermuatan disebut ion. Muatan terjadi karena atom melepas satu atau
lebih elektron kulit terluarnya (membentuk ion positf). Apabila atom menerima satu atau
lebih elektron pada kulit terluanya, maka aakan terbentuk ion negatif. Ikatan ion adalah
ikatan yang terjadi antara ion positif dan ion negatif. Karena terjadi antara partikel-partikel
bermuatan, maka gaya tarik menarik yang terjadi antar ion adalah gaya tarik menarik
elektrostatik.
Contoh:
11Na  Na+ + 1e-
(1s22s22p63s1) (1s22s22p63s0)
9F + 1e-  F-
(1s22s22p5 (1s22s22p6)
Unsur-unsur elektropositif mudah membentuk ion positif (kation), misalnya golongan IA dan
IIA, sedangkan unsur-unsur elektronegatif mudah membentuk ion negatif (anion), misalnya
golongan VIA dan VIIA. Dengan demikian, umumnya ikatan ion terjadi antara unsur-unsur
golongan IA dan IIA dengan unsur-unsur golongan VIA dan VIIA.
Sifat-sifat umum senyawa ionik adalah: (1) titik didih dan titik lelehnya tinggi, (b)
keras, tetapi mudah patah, (3) penghantar panas yang baik, (4) baik lelehannya maupun
larutannya dapat menghantar listrik (elektrolit), (5) larut dalam air, dan (6) tidak larut dalam
16
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
senyawa-senyawa organik, misalnya alkohol, benzena, dan petroleum eter. Garam dan
oksida logam merupakan contoh senyawa ionik.
C. Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen yang biasa juga disebut ikatan homopolar terbentuk sebagai akibat
dari pemakaian bersama pasangan elektron oleh dua atom. Ikatan ini terjadi pada unsurunsur
elektronegatif atau unsur-unsur yang cenderung melepas elektron pada kulit
terluarnya. Dengan demikian, masing-masing atom menyumbang satu atau lebih elektron
pada kulit terluarnya untuk dipakai bersama.
Gb. 8. Pembentukan gas Cl2
Jika atom-atom tersebut berasal dari unsur sejenis, maka molekul tersebut
dinamakan molekul unsur, misalnya: Cl2, O2, P4, dan S8. Dilain pihak, jika atom-atom
tersebut berasal dari unsur-unsur berbeda jenis, maka molekul itu disebut sebagai molekul
senyawa, misalnya: HCl, CO2, CH4, dan H2SO4.
Struktur Lewis
Penggunaan bersama pasangan elektron dalam ikatan kovalen dapat dinyatakan
dengan struktur Lewis atau rumus Lewis. Struktur Lewis menggambarkan jenis atomatom
dalam molekul dan bagaimana atom-atom tersebut terikat satu sama lain. Struktur
Lewis dari molekul Cl2 dapat dilihat pada gb. 10.
Dari struktur Lewis pada gb. 21 terlihat adanya sejumlah pasangan elektron.
Pasangan elektron tersebut dapat dibedakan menjadi dua, yakni: (1) pasangan elektron
ikatan adalah pasangan elektron yang digunakan bersama, (2) pasangan elektron bebas
adalah pasangan elektron yang tidak digunakan dalam ikatan.
Gb. 9. Penulisan lambang dan struktur lewis untuk gas Cl2
17
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Selain ikatan kovalen tunggal, terdapat juga ikatan kovalen rangkap. Ikatan kovalen
rangkap adalah ikatan kovalen yang melibatkan penggunaan bersama dua atau lebih
pasangan elektron oleh dua atom yang berikatan. Ada dua jenis ikatan kovalen rangkap,
yaitu ikatan rangkap dua, seperti pada O2 dan ikataan rangkap tiga, seperti pada
N2.
Ikatan kovalen dapat juga dibedakan atas ikatan kovalen nonpolar, ikatan kovalen
semipolar, dan ikatan kovalen polar.
1. Ikatan kovalen nonpolar
Ikatan kovalen nonpolar terjadi apabila pasangan elektron ikatan terletak di tengahtengah
inti dua atom yang berikatan. Dengan demikian, pasangan elektron tertarik saama
kuat oleh dua atom yang berikataan. Ikatan yang demikian terjadi bila ikatan kovalen
terbentuk berasal dari: (a) jenis atom yang sama, misalnya: N2, O2, Cl2, dan I2, (2) molekul
yang berbentuk simetris, misalnya CCl4, C6H6, dan CH4.
2. Ikatan kovalen polar
Ikatan kovalen polar terjadi apabila pasangan elektron ikatan tertarik lebih kuat ke
salah satu atom yang membentuk ikatan kovalen. Ikatan ini timnbul karena kedua atom
yang berikatan mempunyai perbedaan keelektronegatifan yang besar. Adanya perbedaan
kelektronegatifan ini mengakibatkan molekulnya bersifat polar atau mengutub. Polar artinya
muatan sebagian positif atau sebagian negatif dalam suatu dipol. Dipol atau dwikutub adalah
muatan positif dan negatif yang sama dan terpisahkan dengan jarak tertentu. Sebagai
contoh, ikatan dalam molekul HCl, HBr, HI. Dalam ikatan HCl, atom Cl mempunyai
keelektronegatifan yang lebih besar daripada atom H. Atom Cl lebih kuat menarik pasangan
elektron ikatan ke arah inti atomnya. Dengan demikian, atom Cl dalam molekul HCl lebih
bermuatan negatif, sedangkan H lebih bermuatan positif. Keadaan ini dapat ditulis sebagai:
H Cl
δ+ δ-
3. Ikatan Kovalen semipolar
Ikatan kovalen semipolar atau ikatan kovalen koordinat terjadi apabila pasangan
elektron ikatan berasal dari salah satu atom (donor elektron). Atom yang lain dalam ikatan
initidak ikutmenyumbang/meminjamkan elektron (akseptor elektron). Dalam hal ini salah
satu atom harus mempunyai pasangan elektron bebas. Sebagai contoh adalah ikatan yang
terjadi antara NH3 dengan H+ membentuk. Ikatan kovalen ini akan dibicarakan sendiri pada
pemahasan ikatan kovalen koordinasi.
18
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
D. Ikatan Kovalen Koordinasi
Pada ikatan kovalen biasa, pasangan elektron yang digunakan bersama dengan atom
lain berasal dari masing-masing atom unsur yang berikatan. Akan tetapi, ada ikatan kovalen
dimana pasangan elektron tersebut hanya berasal dari salah satu atom yang berikatan.
Ikatan kovalen demikian disebut ikatan kovalen koordinasi.
Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kovalen dengan elektron-elektron dalam
pasangan elektron yang digunakan bersama berasal dari satu atom yang berikatan. Sebagai
contoh, molekul NH3 yang tersusun dari 1 atom N dan 3 atom H. Setiap atom H
menggunakan bersama satu elektronya dengan 1 elektron dari atom N. Dengan demikian,
terbentuk 3 kovalen disekeliling atom pusat N sesuai aturan oktet.
Mungkin ada yang beranggapan bahwa atom tidak akan dapat membentuk ikatan kimia lagi
karena sudah memiliki 8 elektron (oktet) pada kulit terluar. Akan tetapi, sewaktu molekul
NH3 dimasukkan ke dalam larutan asam (mengandung ion H+) ternyata atom pusat N dapat
mengikat ion H+ membentuk ion NH4
+.
E. Ikatan Logam
Ikatan kimia antara atom-atom penyusun logam bukanlah ikatan ion ataupun ikatan
kovalen. Ikatan ion tidak memungkinkan karena semua atom logam cenderung ingin
melepas elektron dan membentuk ion positif. Demikian pula ikatan kovalen, atom logam
memiliki elektron valensi yang terlalu sedikit sehingga sulit membentuk ikatan kovalen.
Ikatan yang terjadi antar atom-atom dalam logam disebut ikatan logam.
Dalam teori teori lautan elektron, atom logam harus berikatan dengan banyak
atom logam lainnya untuk mencapai konfiguraasi gas mulia. Tempat kedudukan elektron
valensi dari suatu atom logam dapat saling tumpang tindih dengan tempat kedudukan
elektron valensi dari atom-atom logam lainnya. Adanya tumpang tindih memungkinkan
elektron valensi dari setiap atom logam tersebut bergerak bebas dalam ruang diantara ionion
Na+ membentuk suatu lautan elektron. Oleh karena muatannya berlawanan, maka
terjadi gaya tarik menarik (gaya elektrostatik) antara ion-ion positif dari atom logam dengan
elektron-elektron bebas ini. Akibatnya, terbentuk ikatan kimia yang disebut ikatan logam.
19
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Ikatan logam adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat penggunaan bersama elektronelektron
valensi antara atom-atom logam.
Kekuatan ikatan logam ditentukan oleh besarnya gaya tarik-menarik antara ion-ion
positif dan elektron-elektron bebas.
F. Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah gaya tarik menarik yang cukup kuat antara molekul-molekul
polar yang mempunyai atom hidrogen dan atom-atom yang sangat elektronegatif, misalnya
F, O, N.
Contoh:
Ikatan hidrogen yang terjadi dalam molekul air.
H O H O
H
H O
O H
H
H O
H ikatan hidrogen
G. Bentuk Molekul
Bentuk molekul-molekul kovalen ditentukan oleh struktur dan ikatan kovalen
tersebut. Ikatan kovalen yang terjadi antara dua atom hanya melibatkan elektron-elektron
pada kulit terluar. Elektron-elektron ini yang berasal dari dua orbital atom akan bergabung
setelah ikatan terbentuk. Orbital-orbital yang bergabung disebut orbital molekul. Jumlah
pasangan elektron ikatan menentukan bentuk molekul senyawa yang terjadi. Bentuk-bentuk
itu dapat dilihat pada gb. 11.
Gb. 10. Bentuk-bentuk molekul berdasarkan jumlah pasangan elektron yang terdapat dalam
molekul.
20
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Contoh:
Ikatan dalam molekul CH4 dengan konfigurasi elektron: 1s22s22p2
6C :
1s2 2s2 2px
1 2py
1 2pz
1
Tampak bahwa sesuai bentuk konfigurasi elektronnya, maka atom C hanya mampu
membentuk 2 ikatan saja, yakni dari penggabungan elektron-elektron pada orbital 2px1 dan
2py1 dengan elektron-elektron 1s1 dari atom H. Akan tetapi, dari percobaan, diperoleh
kenyataan bahwa di dalam molekul CH4 keempat ikatan C-H adalah identik. Hal ini dapat
terjadi karena 1 elektron pada 2s dieksitasikan ke orbital 2pz yang masih kosong, sehingga
terbentuk:
6C :
1s2 2s1 2px
1 2py
1 2pz
1
Dengan demikian, atom C mampu membentuk 4 ikatan dengan 4 atom H melalui orbitalorbital
campuran 2s dan 3 orbital 2p. Orbital campuran ini disebut orbital hibrida, yakni
hibridisasi sp3, karena terbrntuk dari 4 pasangan elektron, maka bentuk molekulnya adalah
tetrahedral. Hal yang sama dapat juga terjadi pada molekul NH3 dan H2O.
H. Struktur Kristal
Kristal adalah keadaan/bentuk materi yang teratur, partikel-partikel komponennya
(atom, ion, atau molekul) tersusun secara tiga dimensi dalam ruang.
1. Kristal logam
Di dalam kristal logam, partikel-partikel penyusun kisi kristal adalah atom-atom
logam. Atom-atom tersusun dalam bentuk yang teratur menghasilkan pola-pola tertentu.
Susunannya bergantung pada konfigurasi elektron dan ukuran atom logam. Atom-atom
logam berikatan satu dengan lainnya di dalam kristal logam dengan menggunakan ikatan
logam, mislanya kristal logam Mg, Zn, Cd dan Be yang memiliki kisi kristal berbentuk
heksagonal.
2. Kristal ion
Di dalam kristal ion, partikel-partikel penyusun kisi kristal adalah ion-ion (positif dan
negatif). Ion-ion dalam kisi kristal terikat satu sama lain dengan gaya elektrostatik. Susunan
ion-ion di dalam kisi kristal tergantung pada ukuran dan besarnya muatan ion, misalnya
kristal wurzit (ZnS) berbentuk heksagonal.
21
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Kristal kovalen raksasa
Di dalam kristal kovalen ini, partikrl-partikel penyusun kisi kristal adalah atom-atom
yang saling berikatan kovalen satu dengan lainnya. Masing-masing atom berikatan dengan
beberapa atom lainnya sehingga terbentuk molekul raksasa, misalnya kristal intan, grafit,
dan asbes.
4. Kristal Molekul
Di dalam kristal molekul, partikel-partikel penyusun kisi kristal adalah molekul yang
terikat satu dengan yang lain oleh gaya yang sangat lemah. Umumnya tedapat pada
senyawa organik dan beberapa senyawa anorganik, misalnya CO2.
5. Rangkuman
Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron menurut
lintasannya. Ada empat bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama, bilangan kuantum
azimut, bilangan kuantum magnetik dan bilangan kuantum spin. Penyusunan konfigurasi
elektron didasarkan pada aturan Aufbau dan aturan Hund.
Unsur-unsur dapat ditentukan letaknya di dalam sistem periodik dengan mengetahui
konfigurasi elektronnya. Sistem periodik terdiri dari golongan utama, golongan transisi, dan
golongan transisi dalam.
Ikatan kimia dapat dikelompokkan ke dalam ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan
kovalen koordinasi, ikatan hidrogen, ikatan logam dan ikatan Van der waals.
6. Latihan
1. Jelaskan keterkaitan antara struktur atom dan sistem periodik, letak unsur dalam sistem
periodik
2. Identifikasi senyawa yang ada di lingkungan sekitar. Jelaskan ikatan kimia yang terjadi
3. Air mempunyai sifat anomali. Jelaskan berdasarkan struktur molekulnya.
22
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL II
HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA DAN PENERAPANNYA DALAM PERHITUNGAN
KIMIA
1. Indikator
1. Menggunakan dan menganalisis data percobaan untuk menentukan hukum:
Lavoiser, Prust, Dalton, Gay Lussac, dan Avogadro
2. Menentukan reaksi pembatas dan banyaknya zat pereaksi dan hasil reaksi
2. Waktu : 1 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran pemecahan masalah
Strategi pembelajaran: Ceramah, diskusi
4. Uraian Materi dan Contoh
Stoikiometri berasal dari kata-kata yunani stoicheion (= unsur) dan metrein
(mengukur), berarti “mengukur unsur-unsur”. Stoikiometri adalah kajian tentang hubunganhubungan
kuantitatif dalam reaksi kimia.
A. Beberapa Hukum Dasar Kimia
1. Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier, 1873)
Pada setiap reaksi kimia, massa zat-zat yang bereaksi adalah sama dengan massa
produk-reaksi atau Materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan atau dalam setiap
reaksi kimia tidak dapat dideteksi perubahan massa.
2. Hukum Perbandingan Tetap
Pada setiap reaksi kimia, massa zat yang bereaksi dengan sejumlah tertentu zat lain
atau tetap atau Suatu senyawa murni selalu berdiri atas unsure-unsur yang sama, yang
tergabung dalam perbandingan tertentu
3. Hukum Kelipatan Perbandingan (hukum perbandingan berganda)
Bila dua unsure dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka perbandingan massa
dari unsure yang satu, yang bersenyawa dengan sejumlah tertentu unsure lain,
merupakan bilangan yang mudah dan bulat.
Hukum Perbandingan Timbal-Balik (Richer, 1792)
Jika dua unsure A dan B masing-masing bereaksi dengan unsure C yang massanya sama
membentuk AC dan BC, maka perbandingan massa A dan massa B dalam membentuk
AB adalah sama dengan perbandingan massa A dan massa B ketika membentuk AC dan
BC atau kelipatan dari perbandingan ini.
23
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
4. Hukum perbandingan setara
Bila suatu unsure bergabung dengan unsure lain, maka perbandingan kedua unsure
tersebut adalah sebagai perbandingan massa ekivalennya, atau suatu kelipatan
sederhana daripadanya.
5. Hukum perbandingan volume
Pada kondisi temperature dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas
pereaksi dan gas-gas produk-reaksi merupakan bilangan bulat dan mudah.
6. Hukum Avogadro (1811)
Pada temperatur dan tekanan yang sama, volume yang sama dari semua gas
mengandung jumlah molekul yang sama.
B. Konsep Mol
Mol adalah jumlah zat suatu sistem yang mengandung sejumlah besaran
elementer (atom, molekul, dsb) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram isotop karbon-
12 (12C). Jumlah besaran elementer ini disebut tetapan Avogadro (dahulu disebut bilangan
Avogadro) dengan lambang L (dahulu N).
Sesuai dengan defenisi mol di atas, tetapan Avogadro adalah bilangan yang
menyatakan jumlah atom karbon yang terdapat dalam 12 gram (0,012 kg) isotop karbon-12.
Jadi satu mol karbon-12 mengandung 6,0220 x 1023 atom.
1. Penerapan konsep mol pada gas
Persamaan gas ideal yang terkenal adalah PV=nRT. Dengan R adalah tetapan gas
untuk semua gas dan n adalah jumlah mol gas. Pada tekanan standar 1 atm (101325 pa)
dan suhu 273 K (STP). Satu mol gas menempati volume 22,414 L. biasanya secara
sederhana digunakan 22,4 L.
2. Penerapan konsep mol pada larutan
Larutan satu molar (M) adalah larutan yang mengandung satu mol zat terlarut
dalam satu L larutan.
24
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
C. Perhitungan Kimia
1. Persen komposisi
Persen komposisi (menurut massa) adalah persentase setiap unsur dalam senyawa.
Ini dapat dihitungdari rumus senyawa dan massa atom relative unsur.
2. Rumus Senyawa
Jika orang berhasil menemukan atau membuat suatu senyawa maka perlu dianalisis
unsur-unsur yang terkandung dalam senyawa itu secara kualitatif dan kuantitatif. Dengan
kata lain, menentukan persen komposisi unsur secara eksperimen. Dari data ini dapat
ditentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut.
a. Rumus empiris
Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana yang menyatakan perbandingan
atom-atom dari berbagai unsur pada senyawa. Rumus empiris dapat ditentukan dari data:
(1) Macam unsur dalam senyawa (analisis kualitatif), (2) Persen komposisi unsur (analisis
kuantitatif), dan (3) Massa atom relatif unsur-unsur yang bersangkutan.
Rumus molekul
Rumus molekul memberikan sejumlah mol (bukan saja perbandingan) setiap jenis
atom dalam satu mol molekul senyawa. Data yang diperlukan untuk menentukan rumus
molekul: Rumus empiris dan Massa molekul relatif.
Contoh:
Suatu senyawa sebanyak 10,0 g mengandung 5,20 g seng, 0,96 karbon dan 3,84 g
oksigen. Hitung rumus empiris?
Jawab:
Macam unsur Seng karbon Oksigen
Lambang Zn C O
Perbandingan massa 5,20
Massa atom relatif 65
Perbandingan mol
atom
0,08
1
0,08
1
0,24
3
Rumus empiris ZnCO3
25
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Reaksi kimia
Persamaan reaksi menjelaskan secara kualitatif peristiwa yang terjadi jika dua
pereaksi atau lebih bergabung dan secara kuantitatif menyatakan jumlah zat yang bereaksi
serta jumlah produk reaksi.
Dalam menuliskan persamaan reaksi, harus diketahui dengan benar rumus pereaksi
dan rumus produk reaksi, sebelum persamaan reaksi itu disetarakan.
a. Penyetaraan persamaan reaksi
Menyetarakan persamaan reaksi sederhana:
 Harus diketahui zat pereaksi dan rumus produk reaksi
 Jumlah atom relatif setiap unsur dalam pereaksi sama dengan jumlah atom unsure
dalam produk reaksi.
 Koefisien rumus diubah menjadi bilangan bulat terkecil
 Persamaan reaksi sederhana dapat disetarakan dengan cara pemeriksaan. Pada cara ini
persamaan diperiksa kemudian diberi koefisien sehingga jumlah setiap unsure diruas kiri
sama dengan jumlah unsure di ruas kanan persamaan reaksi
4. Pereaksi pembatas
Dari persamaan reaksi yang sudah setara dapat dihitung banyaknya zat pereaksi atau
produk reaksi. Perhitungan ini dilakukan dengan melihat angka perbandingan mol dari
pereaksi dan produk reaksi. Dalam praktek semua pereaksi tidak semuanya dapat bereaksi.
Salah satu pereaksi habis bereaksi sedangkan yang lainnya berlebih. Pereaksi yang habis
bereaksi disebut pereaksi pembatas, karena membatasi kemungkinan reaksi itu terus
berlangsung. Jadi produk reaksi ditentukan oleh pereaksi pembatas.
5. Persen hasil
Hasil teoritis adalah banyaknya produk yang diperoleh dari reaksi yang
berlangsung sempurna. Hasil teoritis dihitung dari reaksi pembatas.
Persen hasil =
5. Rangkuman
Beberapa hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan massa, hukum perbandingan
konstan, hukum kelipatan perbandingan, hukum perbandingan terbalik, hukum ekivalen
atau hukum perbandingan setara, hukum perbandingan volume dan hokum Avogadro.
26
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Mol adalah jumlah zat suatu sistem yang mengandung sejumlah besaran elementer
(atom, molekul, dsb) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram isotop karbon-12 (12C).
Jumlah besaran elementer ini disebut tetapan Avogadro dengan lambang L.
Persamaan kimia dengan konsep mol dapat diketahui jumlah zat yang terlibat dalam
suatu reaksi kimia. Persentase setiap unsur dalam senyawa, rumus empiris, dan rumus
molekul dapat diketahui dengan menerapkan hokum dasar kimia dan konsep perhitungan
kimia.
6. Latihan
Kasus 1.
Suatu senyawa karbon dan belerang mengandung 15,77 % karbon, suatu senyawa
karbon dan klor mengandung 92,19 %, sedangkan suatu senyawa belerang dan klor
mengandung 68,87 % klor. Tunjukkan bahwa data ini sesuai dengan hukum
perbandingan terbalik.
Kasus 2.
Tembaga membentuk dua oksida salah satunya mengandung 1,26 gram oksigen yang
bergabung dengan 10 gram tembaga dan yang lain 2,52 gram oksigen bergabung dengan
10 gram tembaga. Tunjukkan bahwa data di atas menggambarkan hokum perbandingan
berganda.
Kasus 3.
Suatu senyawa organik yang terdapat dalam polimer bahan superkunduktor terdiri dari
74% C, 8,65% H, dan 17,3% N. Dari hasil eksperimen menunjukkan bahwa massa
molekul relatif senyawa tersebut adalah 162. Dari data itu, tentukan rumus empiris dan
rumus molekul senyawa tersebut.
27
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL III
PERUBAHAN ENERGI DALAM REAKSI KIMIA DAN CARA PENGUKURANNYA
1. Indikator
1. Menghitung harga ΔH reaksi dengan menggunakan:
a. Data entalpi pembentukan standar (ΔH0
f)
b. Diagram siklus dan diagram tingkat
c. Energi ikatan
2. Menduga kespontanan reaksi berdasarkan data perubahan entalpi dan perubahan
entropi suatu reaksi
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran inkuiri
Strategi pembelajaran: Ceramah, diskusi
4. Uraian Materi dan Contoh
Energetika kimia atau termodinamika kimia adalah ilmu yang mempelajari
perubahan-perubahan energi dalam suatu sistem, jika di dalam sistem itu terjadi proses atau
reaksi kimia.
A. Beberapa Pengertian Dasar
1. Sistem dan lingkungan
Sistem adalah sejumlah zat atau campuran zat-zat yang dipelajari sifat-sifatnya.
Segala sesuatu diluar sistem disebut lingkungan. Antara sistem dan lingkungan dapat terjadi
interaksi, yaitu berupa pertukaran energi dan materi. Berdasarkan pertukaran ini dapat
dibedakan menjadi tiga sistem:
a. Sistem tersekat, yaitu dengan lingkungannya tidak dapat memepertukarkan baik energi
maupun materi
b. Sistem tertutup, hanya dapat terjadi pertukaran energi dari sistem ke lingkungan atau
dari lingkungan ke sistem, tetapi materi tidak dapat terjadi pertukaran.
c. Sistem terbuka, pada sistem ini baik energi maupun materi dapat terjadi pertukaran dari
sistem ke lingkungan atau dari lingkungan ke sistem.
2. Keadaan Sistem dan Persamaan Keadaan
Keadaan sistem dapat didefinisikan sebagai sifat-sifat yang mempunyai nilai
tertentu apabila sistem ada dalam kesetimbangan pada kondisi tertentu. Keadaan sistem
ditentukan oleh sejumlah parameter, parameter yang biasa digunakan adalah suhu, tekanan,
28
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
volume, massa, dan konsentrasi. Ungkapan matematik yang menghubungkan variabelvariabel
ini disebut persamaan keadaan.
Contoh:
Persamaan keadaan gas ideal, PV = nRT
3. Fungsi Keadaan
Fungsi keadaan adalah sifat setiap sistem yang hanya bergantung pada keadaan
awal dan keadaan akhir dan tidak bergantung pada bagaimana keadaan itu tercapai.
Didalam termodinamika dikenal berbagai fungsi keadaan yaitu energi dalam (U),
entalpi (H), entropi (S) dan energi bebas (G). Diferensial dari suatu fungsi keadaan
merupakan diferensial total (diferensial eksak).
4. Kalor dan kerja
Kalor, q, adalah energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem, sebagai
akibat langsung dari perbedaan temperatur yang terdapat antara sistem dan lingkungan.
Menurut perjanjian, q adalah positif jika kalor masuk sistem, dan negatif jika kalor keluar
sistem. Jadi, q bukan sifat sistem dan juga bukan fungsi keadaan, sehingga dq bukan
merupakan suatu diferensial eksak (disini ditunjukkan dengan δq).
Kerja, w, adalah setiap energi yang bukan kalor, yang dipertukarkan antara sistem
dan lingkungan. Kerja ini dapat berupa kerja mekanik, kerja listrik, kerja ekspansi, kerja
permukaan, kerja magnetik, dan sebagainya. Seperti hlanya dengan q maka w dihitung
positif jika sistem menerima kerja (lingkungan melakukan kerja terhadap sistem) dan negatif
jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan. Jadi, w bukan fungsi keadaan dan dw
bukan diferensial eksak (disini ditunjukkan dengan δw).
Suatu bentuk kerja dalam ilmu kimia adalah kerja ekspansi (juga disebut kerja
volum) yaitu kerja yang berkaitan dengan perubahan volume sistem , secara matematik
kerja ini dinyatakan sebagai:
w = -P1 dv = -P1 (V2 –V1)
Pada persamaan di atas V1 dan V2 berturut-turut ialah volume awal dan volume
akhir sistem. Bagi proses yang berlangsung reversibel P1 dapat disamakan dengan tekanan
sistem, P, dalam hal ini:
w = -P dv = -P Δv
untuk gas ideal
, sehingga persamaan di atas menjadi
w = -
, = – ln
29
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Energi dalam dan perubahannya
Keseluruhan energi potensial dan energi kinetik zat-zat yang tersimpan dalam
suatu sistem disebut energi dalam, U. energi dalam adalah suatu fungsi keadaan. Jika sistem
mengalami perubahan keadaan dari keadaan satu (dimana energi dalamnya U1) ke keadaan
dua (dengan energi dalam U2) maka terjadi perubahan energi dalam, ΔU, sebesar
ΔU = U2 – U1
Dalam hal perubahan itu sangat kecil, ΔU ditulis dalam bentuk diferensial, dU yang
merupakan diferensial eksak.
B. Hukum Pertama Termodinamika dan Fungsi Entalpi
1. Hukum Pertama Termodinamika
Jika dalam suatu perubahan keadaan, sistem menyerap sejumlah (kecil) kalor, δq,
dan melakukan sejumlah (kecil) kerja, δw, maka sistem akan mengalami perubahan energi
dalam, dU, sebesar.
dU = δq + δw atau ΔU = q + w
Persamaan ini merupakan bentuk matematik dari hukum pertama termodinamika. Menurut
kedua ungkapan ini, energi suatu sistem dapat berubah melalui kalor dan kerja. Jika kerja
yang dapat dilakukan oleh suatu sistem terbatas pada kerja volume, maka persamaan di
atasdapat diubah menjadi,
dU = δq – P1 dV
2. Fungsi entalpi
Kebanyakan reaksi kimia dikerjakan pada tekanan tetap, yang sama dengan
tekanan luar. Entalpi dapat dinyatakan sebagai: H = U + PV
Jadi bagi suatu proses atau reaksi yang berlangsung pada tekanan tetap dapat ditulis,
H2 – H1 = qp atau ΔH = qp
Berdasarkan hasil ini dapat dikatakan bahwa, kalor yang dipertukarkan antara sistem dan
lingkungan, pada tekanan tetap, adalah sama dengan perubahan entalpi sistem.
C. Aplikasi HPT pada Sistem Kimia
Salah satu aplikasi HPT di dalam bidang kimia adalah termokimia yaitu studi
tentang efek yang terjadi baik pada proses fisis maupun dalam reaksi kimia. Efek panas ini
biasanya disebut kalor reaksi, yaitu energi yang dipindahkan dari atau ke sistem (ke
lingkunga), sehingga suhu hasil reaksi menjadi sama dengan suhu pereaksi.
30
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Jika energi itu dipindahkan dari sistem (ke lingkungan), maka reaksi yang
bersangkutan merupakan reaksi eksoterm, sedangkan jika energi dipindahkan ke sistem (ke
lingkungan), maka reaksi disebut bersifat endoterm.
Besarnya kalor reaksi bergantung pada kondisi reaksi.
Bagi reaksi pada volume tetap: kalor reaksi = qv = ΔU
Bagi reaksi pada tekanan tetap: kalor reaksi = qv = ΔH
Karena kebanyakan reaksi kimia dikerjakan pada tekanan tetap, maka perubahan kalor yang
menyertainya disebut entalpi ΔH.
1. Entalpi Pembentukan
Entalpi pembentukan suatu senyawa ialah perubahan entalpi yang menyertai
pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya, diberi simbol ΔHf. disepakati bahwa
perubahan entalpi semua zat yang diukur pada suhu 298,15 K dan tekanan 1 atm dinyatakan
sebagai perubahan entalpi standar, ΔHf. Berdasarkan perjanjian, entalpi standar unsur dalam
bentuknya yang paling stabil pada 298 K dan 1 atm sama denga nol. Misalnya unsur-unsur
gas mulia, Srombik, Pputih, Cgrafit, dan banyak Kristal logam memiliki perubahan entalpi standar
nol. Selain itu, senyawa-senyawa dwi atom seperti O2, H2, Cl2, dan sebagainya, umumnya
juga memiliki perubahan entalpi standar nol.
2. Entalpi pembakaran
Kalor yang terjadi pada reaksi pembakaran/ oksida sempurna satu mol zat pada
suhu dan tekanan yang tetap didefinisikan sebagai perubahan entalpi pembakaran.
3. Perhitungan ΔH dan hukum Hess
Metode ini terutama digunakan untuk menentukan entalpi reaksi dari reaksi-reaksi
yang tidak dapat dipelajari secara eksperimen.
Hukum Hess (1840) : kalor reaksi dari suatu reaksi tidak bergantung pada apakah reaksi
tersebut berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap
atau kalor reaksi itu hanya bergantung pada keadaan awal (pereaksi)
dan pada keadaan akhir (produk).
4. Perhitungan Entalpi Reaksi dari Data Entalpi Pembentukan Standar
Entalpi pembentukan standar suatu senyawa (Δ
) adalah perubahan entalpi yang terjadi
dalam reaksi pembentukan satu mol senyawa, dalam keadaan standar dari unsure-unsurnya
juga dalam keadaan standar.
Data Δ
biasanya diberikan dalam kJ mol-1 pada 298 K
Perhatikan sekarang reaksi: αA + βB → γC + δD
Δ
= γ
+ δ
- α
- β
31
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Berdasarkan perjanjian bahwa entalpi standar unsur sama dengan nol, pada semua
temperature, maka entalpi standar senyawa dapat disamakan dengan entalpi pembentukan
standar, jadi
= Δ
5. Perkiraan Entalpi Reaksi dari Energi Ikatan
Entalpi reaksi dihitung dari ungkapan:
ΔH = Σ(energi ikatan pereaksi) – Σ(energi ikatan produk)
6. Penentuan Kalor Reaksi secara Eksperimen (Kalorimetri)
Penentuan ini hanya dapat dilakukan pada reaksi-reaksi berkesudahan yang
berlangsung dengan cepat, seperti misalnya:
- Reaksi pembakaran, C(s) + O2 (g) → CO2(g)
- Reaksi penetralan, NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
- Reaksi pelarutan, Na2CO3(s) → Na2CO3(aq)
Kebanyakan penentuan ini didasarkan atas pengukuran kenaikan atau penurunan
temperatur dari air atau larutan dalam kalorimeter dan kapasitas kalor.
Kapasitas kalor suatu sistem adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperature sistem sebanyak satu derajat.
δ
Karena q bergantung pada proses maka, kapasitas kalor, C, juga bergantung pada proses.
Pada volume tetap, C = Cv =
δ
, dank arena δqv = dU1
Dengan cara yang sama dapat diturunkan bahwa, pada tekanan tetap
Kapasitas kalor juga bergantung pada besarnya sistem, dengan kata lain pada
jumlah zat. Untuk 1 g zat kapasitas kalor itu biasanya disebut kalor jenis dengan satuan K-1g-
1. Kebanyakan data tentang kapasitas kalor diberikan permol zat, dalam hal ini kapasitas
kalor itu disebut kapasitas kalor molar dengan satuan JK-1mol-1.
Contoh:
Suatu cuplikan n-heptana C7H16 sebanyak 0,500 g dibakar dengan osigen berlebih
dalam bom-kalorimeter (volume tetap) secara sempurna menjadi CO2(g) dan H2O(l). Suhu air
yang mengelilingi wadah pembakaran naik dengan 2,934oC. jika kapasitas kalor calorimeter
32
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
dan perlengkapannya adalah 8175 JK-1 dan suhu rata-rata calorimeter ialah 25oC. hitung ΔU
per mol heptana bagi proses ini.
Jawab:
dU = Cv dT atau
ΔU = Cv dT
= (8175 10-3 kJ K-1) (2,934 K)
= 24,0 kJ (per 0,500 g C7H16)
= 100 g mol-1/ 0,500 g x 24,0 kJ = 4800,0 kJ mol-1
Karena reaksinya eksoterm, ΔU = -4800,0 kJ mol-1
7. Hubungan ΔH dan ΔU
Bagi reaksi gas (gas ideal) ΔPV = ΔnRT
ΔH = ΔU + ΔnRT
Persamaan ini memberikan hubungan antara ΔH dan ΔU pada suhu yang sama. Bagi reaksi
yang tidak menyangkut gas, ΔPV kecil sekali dibandingkan terhadap ΔH dan ΔU, sehingga
dapat diabaikan. Dalam hal ini ΔH = ΔU
Contoh:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g), ΔH = -92,0 kJ pada 298 K
Δn = 2 – 4 = -2 mol
ΔU = -92,0 kJ + 2 mol (8,31 x 10-3 kJ mol-1K-1) (298 K) = -87,0 kJ
8. Kebergantungan ΔH pada temperatur
Pada umumnya entalpi reaksi bergantung pada temperatur, walaupun dalam
banyak reaksi kebergantungan ini cukup kecil dan sering dapat diabaikan.
Perhatikan kembali reaksi:
αA + βB → γC + δD
ΔH = γHC + δHD – αHA – βHB
Diferensiasi terhadap temperature dan tekanan tetap:
δ
δ
δ
δ
δ
= γCp (C) + δCp (D) – αCp (A) – βCp (B)
= ΔCp
Jika diasumsikan bahwa Cp tidak bergantung pada temperature (sebenarnya Cp adalah
fungsi dari T), maka ΔCp adalah tetap dan persamaan diatas dapat diintegrasi menjadi:
ΔH2 – ΔH1 = ΔCp (T2 – T1)
33
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Rangkuman
Ada tiga macam sistem, yaitu sistem tersekat, sistem tertutup dan sistem terbuka.
Energi dapat berpindah dari sistem ke lingkungan atau dari lingkungan ke sistem. Hukumhukum
yang mendasari energetika adalah hukum pertama termodinamika, hukum kldua
termodinamika, hukum ketiga termidinamika dan hukum Hess.
Hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja adalah ΔU = q + w. Entalpi reaksi
dapat dihitung dari energi ikatan senyaw yang terlibat dalam suatu reaksi kimia. ΔH =
Σ(energi ikatan pereaksi) – Σ(energi ikatan produk). Entalpi reaksi dapat dihitung melalui
hokum Hess. Entalpi pembentukan standar suatu senyawa (Δ
) adalah perubahan entalpi
yang terjadi dalam reaksi pembentukan satu mol senyawa, dalam keadaan standar dari
unsur-unsurnya juga dalam keadaan standar.
Untuk reaksi αA + βB → γC + δD berlaku Δ
= γ
+ δ
- α
- β
dan ΔH2
- ΔH1 = ΔCp (T2 – T1).
6. Latihan
Kasus 1.
150 gram es pada 00C ditambahkan pada 1 kg air pada 250C dalam sistem tersekat. Kalor
penguapan air dan kalor peleburan es berturut-turut ialah 540 dan 80 kal/gram, kalor
jenis air 1 kal/kg. Hitung ΔS.
Kasus 2.
Berdasarkan hukum kedua termodinamika, tentukan apakah reaksi
(a) C4H10 (g) + 13/2 O2(g) ———- 4 CO2(g) + 5 H2O (l)
(b) 6 CO2(g) + 6 H2O (l) ——— C6H12O6 (s) + 6O2(g)
Spontan atau tidak pada 298 K dan 1 atm. Gunakan data berikut :
Kalor reaksi (kJ) ΔS (J/K)
Reaksi (a) – 2871 – 436
Reaksi (b) + 2794 – 262
Bagaimanakah kenyataannya ? Berikan komentar.
34
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL IV
KINETIKA REAKSI DAN KESETIMBANGAN KIMIA
1. Indikator
1. Membandingkan laju reksi berdasarkan data hasil percobaan tentang faktor-faktor
yang mempengaruhi laju reasi
2. Menganalisis berbagai faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan untuk
menentukan kondisi optimum dalam memproduksi bahan-bahan kimia di industri
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran berbasis masalah
Strategi pembelajaran: Ceramah, diskusi
4. Uraian Materi dan Contoh
A. Kinetika Reaksi
Konsep-konsep Penting dalam Kinetika Kimia
1. Laju reaksi
Laju rekasi atau kecepatan reaksi adalah laju atau kecepatan berkurangnya pereaksi atau
terbentuknya produk reaksi yang dapat dinyatakan dalam satuan mol L-1, atm s-1.
2. Hukum laju atau persamaan laju
Persamaan yang mengaitkan laju reaksi dengan konsentrasi molar atau tekanan parsial
pereaksi dengan pangkat yang sesuai.
Laju = suatu tetapan dikalikan dengan suatu fungsi konsentrasi atau tekanan parsial
pereaksi.
dx/dt = k x f (a, b, c…)
Hukum laju diperoleh dari hasil eksperimen. Hukum laju dinyatakan dalam bentuk
diferensial atau dalam bentuk integral.
3. Orde reaksi
Orde reaksi adalah jumlah pangkat konsentrasi dalam hokum laju berbentuk diferensial.
Secara teoritis orde reaksi merupakan bilangan bulat kecil, namun hasil eksperimen hal
tertetu orde reaksi merupakan pecahan atau nol.
4. Tetapan laju
Tetapan laju disebut juga koefisien laju atau laju reaksi jenis, dengan lambang k.
Tetapan laju adalah tetapan perbandingan antara laju reaksi dan hasil kali konsentrasi
spesi yang mempengaruhi laju reaksi.
35
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Katalis
Zat yang mempengaruhi laju reaksi. Katalis memberikan jalan lain dengan energi
pengaktifan yang lebih kecil.
6. Kompleks teraktivasi
Gabungan atom, molekul atau ion pereaksi (tidak stabil) yang menghasilkan produk
reaksi. Bentuk ini disebut juga keadaan transisi.
7. Energi aktivasi
Energi minimum yang harus dimiliki pereaksi untuk menghasilkan produk reaksi.
Laju Reaksi
Laju reaksi atau kecepatan reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi zat
pereaksi atau produk reaksi tiap satuan waktu.
Laju reaksi =
Untuk reaksi,
A + B C
Laju = -
atau Laju = -
atau Laju = -
Laju reaksi dinyatakan dalam satuan konsentrasi per satuan waktu. Pada umumnya
konsentrasi dinyatakan dalam mol per liter dan waktu dinyatakan dalam detik, menit, jam
atau hari bergantung pada lamanya. Jika [A] menyatakan konsentrasi pereaksi A diukur pada
waktu t, maka
Pengukuran Laju Reaksi
Laju suatu reaksi dapat ditentukan dengan cara mengikuti perubahan sifat selama terjadi
reaksi. Dengan menganalisis campuran reaksi dalam selang waktu tertentu, maka
konsentrasi pereaksi dan produk reaksi dapat dihitung. Dari data ini dapat ditentukan laju
reaksi. Di bawah ini diberikan beberapa contoh.
1. Analisis volumetri dan gravimetri
Untuk reaksi hidrolisis ester,
CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH
Pada reaksi ini, asam yang terbentuk dapat dititrasi dengan larutan basa standard.
2. Mengukur perubahan tekanan
Pada cara ini, reaksi yang menyangkut gas, perubahan tekanan dari sistem dapat diukur.
Laju = – d [A]/dt
36
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Pada reaksi,
C6H5N2Cl + H2O C6H5OH + HCl + N2
Bertambahnya tekanan karena terbentuk gas nitrogen dapat dibuka dengan manometer.
3. Mengukur perubahan beberapa sifat fisik: indeks bias, intensitas warna, sifat optik, daya
hantar, dan viskositas.
4. Mengukur kalor yang dilepaskan pada reaksi eksoterm.
Faktor yang mempengaruhi laju reaksi
1. Keadaan pereaksi dan luas permukaan
Jia dibandingkan dengan pita magnesium serbuk magnesium lebih cepat bereaksi
dengan asam sulfat encer. Pada umumnya, makin kecil pertikel pereaksi makin besar
permukaan pereaksi yang bersentuhan dalam reaksi, sehingga reksinya makin cepat.
Dalam sistem heterogen, yaitu dengan pereaksi berbeda wujudnya, luas permukaan
sentuhan antar pereaksi sangat menentukan laju rekasi. Dalam sistem homogen luas
permukaan tidak mempengaruhi laju reaksi.
2. Konsentrasi
Makin besar konsentrasi makin cepat laju meskipun tidak selalu demikian. Peraksi yang
berbeda, konsentrasinya dapat mempengaruhi laju reaksi tertentu dengan laju yang
berbeda.
3. Suhu
Pada umumnya, jika suhu dinaikan laju reaksi bertambah.
4. Katalis
Katalis dapat mempengaruhi laju reaksi. Biasanya, katalis mempercepat laju reaksi.
Namun ada katalis yang dapat memperlambat reaksi, misalnya gliserin dapat berfungsi
sebagai katalis negative untuk memperlambat penguraian hydrogen.
5. Cahaya
Fotosintessis dan fotografi sangat berkaitan dengan reaksi yang peka terhadap cahaya.
Berbagai Orde Reaksi
1. Reaksi orde kesatu
Suatu orde satu dapat dinyatakan dengan,
A produk
= k [A]
37
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Hasil integral untuk memperoleh hubungan antara konsentrasi pereaksi terhadap waktu
yaitu,
ln [A] = – k t + I
log [A] = -
t + log [A]o
atau
Ada cara lain untuk menyatakan hukum laju dengan x yaitu konsentrasi pereaksi
yang telah bereaksi pada waktu t. Jika a adalah konsentrasi awal dari pereaksi A, dan (a – x)
adalah konsentrasi A pada waktu t, maka
= k (a – x)
kt = ln
atau log ( a –x ) = -
t = log a
Satuan k untuk reaksi orde kesatu
satuan k =
Satuan k = waktu -1
Waktu paro
Waktu paro t1/2 adalah waktu yang diperlukan agar setengah dari jumlah A bereaksi,
k t = ln
Setelah t1/2, x = a/2 dan
= 2
k t1/2 = ln 2 = 2,303 log
t1/2 =
2. Reaksi Orde kedua
Perhatikan reaksi,
A + B produk
Laju = k [A] [B]
Untuk reaksi,
2A produk
Laju = k [A]2
= -
=
[A] = [A]o e – k t
38
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Jika a adalah konsentrasi A dan b adalah konsentrasi B, maka
= k ( a – x) (b – x)
Jika a= b, maka
= k ( a – x)2
= k dt
= k t + tetapan
Jika x = 0, t = 0, maka tetapan = 1/a
k t =
-
k t =
Jika a≠b
= k (a – x)(b – x)
= k dt
-
dx = k dt
( a- b) k t = ln ( a- x) – ln (b – x) + tetapan
Jika x = 0, t= 0. Tetapan = ln
k t =
ln
Satuan k dari reaksi orde dua
Satuan k = mol-1 L s-1
Waktu paro reaksi orde kedua
t1/2 =
3. Reaksi Orde Tiga
Suatu orde reaksi ke tiga dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi.
A + B + C produk reaksi
Jika konsentrasi awal A, B dan C berturut-turut a, b, dan c dan a≠ b ≠ c
B. KESETIMBANGAN KIMIA
1. Ciri Sistem Kesetimbangan
Suatu sistem kesetimbangan mempunyai ciri berikut: suatu sistem tertutup, mempunyai
sifat makroskopik yang konstan, semua zat pereaksi dan hasil reaksi mempunyai
konsentrasi yang konstan sedangkan faktor yang dapat mempengaruhi sistem
39
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
kesetimbangan yaitu: perubahan suhu, perubahan tekanan (sekurang-kurangnya salah
satu pereaksi atau hasil reaksi adalah gas), perubahan volume (jika semua pereaksi dan
semua hasil reaksi adalah gas), perubahan konsentrasi
2. Tetapan Kesetimbangan
Untuk reaksi yang umum
a A + b B +………………… c C + d D +…………
Persamaan ini disebut : Hukum Kesetimbangan
Suatu reaksi yang pereaksinya lebih dari satu fasa, disebut kesetimbangan heterogen,
misalnya: 2 C (s) + O2(g) 2 CO2 (g)
Pada umumnya pada suhu tertentu, konsentrais padatan murni atau cairan murni
konstan. Oleh karena itu, tetapan kesetimbangan untuk reaksi di atas
Harga tetapan kesetimbangan merupakan ukuran sampai berapa jauh suatu reaksi
dapat berlangsung. Harga tetapan kesetimbangan K, selalu tetap pada suhu tertentu.
3. Tetapan kesetimbangan dan stoikiometri reaksi
a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g)
H2 (g) +
O2 (g) H2O (g)
Semua koefisien pada persamaan reaksi 2 setengah dari koefisien pada persamaan
reaksi 1. Hubungan antara kedua tetapan kesetimbangan
b) 2 NO + O2 2 NO2
2NO2 2 NO + O2
Cara penulisan reaksi 2, berlawanan dengan cara penulisan reaksi 1. Hubungan antara
K1 dan K2
40
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
c) (1) 2 NO(g) + O2(g) 2NO2 (g)
(2) 2NO2 (g) N2O4 (g)
(1) + (2) 2NO (g) + O2 (g) N2O4 (g)
Reaksi ketiga merupakan jumlah reaksi pertama dan kedua. Hubungan antara ketiga
tetapan kesetimbangan
K3= K1 K2
4. Berbagai ungkapan K, Kc, Kp, Kx
Satuan konsentrasi yang biasanya digunakan untuk ungkapan tetapan kesetimbangan:
Untuk larutan : kemolaran atau fraksi mol
Untuk gas : tekanan parsial, mol per liter, fraksi mol
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi
a A(g) + b B(g) +………………… c C(g) + d D(g) +…………
dapat dinyatakan dengan,
a) Konsentrasi, (C)
b) Tekanan parsial, p
c) Fraksi mol, x
Hubungan antara Kp dan Xc, Kp dan Kx. Untuk reaksi
a A(g) + b B(g) +………………… c C(g) + d D(g) +…………
Jika = 0 Kp = Kc
41
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
P= tekanan total
Jika =0 Kp = Kx
5. Tetapan kesetimbangan dan derajat disosiasi
a) N2O4 (g) 2 NO2 (g)
jumlah
Awal n 0 n
Kesetimbangan n(1-α) 2n α n(1+ α)
Fraksi mol
1
Tekanan parsial
P
K=
K=
x
K=
b) PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)
jumlah
Awal n 0 0 n
Kesetimbangan n(1- α) n α n α n(1+ α)
Fraksi mol
1
Tekanan parsial
P
K=
K=
K=
K=
6. Potensial kimia
Potensial kimia yaitu energi bebas per mol
Potensial kimia adalah besaran intensif berarti tidak tergantung pada jumlah zat.
Potensial kimia suatu sistem dinyatakan dengan
42
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
potensial kimia dalam keadaan standard
Keaktifan mempunyai harga satu pada keadaan standard
7. Tetapan kesetimbangan dan termodinamika
Ada dua cara penentuan tetapan kesetimbangan:
a) Melalui penentuan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang
b) Perhitungan dari data termodinamika melalui hubungan antara dan K
-
K=
K=
8. Tetapan kesetimbangan dan temperatur
Andaikan dan konstan, tidak bergantung pada temperatur, ln K merupakan
fungsi linier dari
Jika kita ketahui harga dan tetapan kesetimbangan pada suatu temperature
tertentu, maka tetapan kesetimbangan pada temperature lain dapat dihitung.
Sebaliknya, jika harga K untuk dua macam temperature diketahui, dapat
dihitung.
9. Arah pergeseran kesetimbangan
Pengaruh perubahan suasana terhadapa kesetimbangan dapat dijelaskan dengan azas
le chatelier, yang berbunyi
Apabila pada suatu sistem kesetimbangan diberikan suatu aksi yang mempengaruhi
kedudukan kesetimbangan maka kesetimbangan akan bergeser kea rah sedemikian
rupa, sehingga pengaruh aksi tadi sekecil mungkin.
Aksi yang diberikan dapat berupa perubahan konsentrasi, perubahan tekanan (volume),
dan perubahan suhu.
43
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
a) Pengaruh perubahan konsentrasi
Andaikan jumlah salah satu pereaksi atau hasil reaksi kesetimbangan ditambah,
menurut azas Le Chatelier, kesetimbangan akan bergeser sehingga konsentrasi zat
tadi berkurang, sebaliknya apabila jumlah salah satu pereaksi atau hasil reaksi
dikurangi, kesetimbangan akan bergeser sehingga konsentrasi zat tadi bertambah.
Sebagai contoh, perhatikan reaksi.
2SO2 (s) + O2 (g) SO3 (g)
jika pada sistem ini ditambahkan lagi udara, maka untuk mengimbangi pertambahan
ini, oksigen bereaksi dengan SO2 membentuk SO3. Kesetimbangan bergeser ke
kanan.
b) Pengaruh perubahan tekanan
Pengaruh tekanan merupakan juga pengaruh konsentrasi, karena perubahan
tekanan disertai perubahan volume, kecuali pada tekanan tinggi, perubahan volume
yang disebabkan oleh tekanan hanya berlaku untuk gas. Oleh karena itu, pengaruh
perubahan tekanan biasanya diamati untuk reaksi kesetimbangan yang menyangkut
gas.
Perhatikan kesetimbangan
2NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)
Jika tekanan dinaikkan menjadi dua kali, konsentrasi semua gas sesaat juga menjadi
dua kali. Perubahan ini akan diimbangi dengan lebih banyak juga NO dan O2
bereaksi membentuk NO2. Berarti jumlah molekul sistem berkurang sehingga
tekanan jadi kesetimbangan bergeser ke kanan.
Jika jumlah mol di ruas kiri dan di ruas kanan persamaan reaksi sama banyak,
seperti misalnya:
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
Kenaikan tekanan tidak memberikan pengaruh pada kedudukan kesetimbangan
karena kesetimbangan tidak mungkin bergeser untuk mengurangi konsentrasi
pereaksi atau hasil reaksi.
c) Pengaruh perubahan temperatur
Agar dapat menentukan arah pergeseran kesetimbangan, perlu diketahui, kearah
pergeseran manakah yang akan disertai dengan pengeluaran atau penyerapan
energi thermal.
Misalnya, perhatikan reaksi
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
44
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Andaikan dalam sistem ini mencapai kesetimbagnan pada 5000C, kemudian
suhudinaikkan menjadi 7000C, maka sesuai dengan azas Le Chatelier kesetimbangan
akan bergeser ke kiri, karena penguraian NH3 menjadi N2 dan H2 menyerap energi.
d) Pengaruh katalis
Katalis tidak mempengaruhi kedudukan kesetimbangan. Dalam hal ini, katalis
memberikan pengaruh yang sama pada laju reaksi ke kanan dan laju reaksi ke
kiri. Katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan. Katalis tidak
mempengaruhi harga tetapan kesetimbangan.
10. Contoh soal
a. Diketahui untuk reaksi
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
Kp = 1.64 x 10-4
Hitung Kp untuk
a)
N2 (g) +
H2 (g) 2 NH3 (g)
b) 2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)
Jawab:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
Kp=
1.6 x 10-4
a)
N2 (g) +
H2 (g) 2 NH3 (g)
Kp=
=
= 1.28X10-2
b) 2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)
Kp=
=
= 1.6×104
b. diketahui kesetimbangan
PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)
Hitung Kc pada 2500C, jika diketahui Kp= 1.78
Jawab:
Kp=Kc
Kc=
45
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Kc=
= 4.15x 10-2
5. Rangkuman
Laju reaksi atau kecepatan reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi zat
pereaksi atau produk reaksi tiap satuan waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan
reaksi adalah luas permukaan, konsentrasiu, suhu, katalis dan cahaya. Persamaan kecepatan
reaksi tidak diturunkan dari reaksi, tetapi diturunkan dari hasil eksperimen.
Suatu reaksi kimia dikatakan setimbang jika kecepatan reaksi kedua arah sama.
Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pergeseran kesetimbangan adalah konsentrsai,
suhu, volume, dan tekanan.
Laju reaksi dan kesetimbangan kimia bermanfaat dalam dunia industry, sebab
dengan memahami konsep laju reaksi dan kesetimbangan kimia dapat mempertinggi
produksi suatu industri.
6. Latihan
Kasus 1
Reaksi :
H2O2 (aq) ——— H2O + ½ O2 (1)
2 MnO4
- + 5 H2O2 ——- 2 Mn2+ + 8 H2O + 5O2 (2)
Bila tepat 300 detik setelah reaksi (1) dimulai, 5 ml campuran reaksi di ambil dan segera
dititrasi dengan 0,1 M MnO4
- dalam larutan asam (2) diperlukan 37,1 mL MnO4
-. Berapa
[H2O2] pada saat tersebut.
Kasus 2
Formanida digunakan sebagai zat antara dan pelarut dalam industry farmasi, zat warna
dan bahan kimia pertanian. Pada suhu tinggi, formamida terdekomposisi menjadi NH3 (q)
dan CO (g)
HCONH2 (g) ———— NH3 (g) + CO (g) K = 4,84 pada 400K
Jika 0,1 mol HCONH2 (g) dibiarkan berdisosiasi dalam tabung 1,5 Liter pada 400 K. Berapa
tekanan total pada keadaan setimbangnya.
46
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL V
SIFAT-SIFAT LARUTAN ASAM-BASA, METODE PENGUKURAN, DAN TERAPANNYA
1. Indikator
1. Menghubungkan kekuatan asam-basa dengan derajat pengionan (α) dan tetapan
asam (Ka) atau tetapan basa (Kb).
2. Menganalisis perubahan keasaman suatu badan air berdasakan data spesies kimia
dalam badan air tesebut.
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran berbasis proyek
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
Larutan adalah suatu sistem homogen yang komposisinya bervariasi. Meskipun
larutan dapat mengandung banyak komponen, tetapi pada kesempatan ini hanya dibahas
larutan yang mengandung dua komponen yaitu larutan biner, komponen dari larutan biner
yaitu zat terlarut (solute) dan zat terlarut (solven).
A. Konsentrasi Zat Terlarut
Satuan konsentrasi yang masih dijumpai dalam berbagai bidang kimia, yaitu persen
berat (% w), persen volume (% v), persen berat per volume (% w/v), fraksi mol (X),
kemolaran (M), kemolalan (m), bagian persejuta (ppm).
1. Persen berat (% w)
Persen berat didefinisikan sebagai banyaknya gram zat terlarut dalam seratus
gram larutan.
% zat terlarut =
2. Persen volume (% V)
Didefinisikan sebagai banyaknya mL zat terlarut (solute) dalam seratus milliliter
larutan.
3. Persen berat/ volume (% w/V)
Persen w/V didefinisikan sebagai banyaknya gram solute dalam 100 mL larutan.
47
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
4. Persen mol dan fraksi mol
Fraksi mol adalah suatu perbandingan banyaknya mol suatu zat dengan jumlah
mol seluruh zat yang ada dalam campuran tersebut. Bila fraksi mol kita beri tanda X, maka
fraksi mol zat A dalam larutan dinyatakan sebagai XA.
Dimana nA, nB, dan seterusnya adalah jumlah mol komponen zat-zat dalam larutan.
5. Molalitas
Molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol solute per kg solven. Berarti merupakan
perbandingan antara jumlah mol solute dengan massa solven dalam kilogram.
Molalitas =
Molalitas =
6. Molaritas
Molaritas didefinisikan jumlah mol solute per liter larutan
Molaritas =
Molaritas =
7. Parts per million (ppm)
Konsentrasi larutan yang sangat encer biasanya dengan parts per million (bagian
per sejuta).
8. Konversi untuk satuan konsentrasi
Fraksi mol, persen mol, persen massa, molaritas dan molalitas dapat dikonversikan
dari satu satuan ke satuan yang lain. Dengan kata lain, bila diberikan konsentrasi suatu
larutan yang dinyatakan dengan salah satu satuan di atas, dapat diubah menjadi satuan
yang lain. Yang diperlukan hanya massa molekul zat tersebut.
Langkah pertama dalam melakukan konversi ini adalah dengan menguraikan
konsentrasi yang diberikan. Penguraian ini maksudnya untuk mengetahui jumlah solut dan
solven atau jumlah massa seluruh larutan. Contohnya bila diberi tahu suatu larutan alkohol
dalam air 75,0% w/w, kita akan tahu bahwa;
48
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Konsentrasi yang diberikan menyatakan dalam dua harga yaitu: 75,0 g C2H5OH
dan 100,0 g larutan. Selanjutnya kedua harga ini kita gunakan untuk menghitung
konsentrasi dalam satuan yang diminta.
B. Larutan Elektrolit
Ada dua macam elektrolit yaitu elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Elektrolit kuat
terurai sempurna menjadi ion dalam larutan air atau dalam keadaan lebur. Yang termasuk
elektrolit kuat yaitu: (a) senyawa ion yang dalam keadaan padat berupa ion dan (b) senyawa
kovalen yang bereaksi sempurna dengan air membentuk ion, misalnya HCl. Dearajat
disosiasi, α, fraksi molekul terurai. Elektrolit kuat mempunyai harga α mendekati bahkan
100% terurai.
Elektrolit lemah, hanya sedikit sekali menjadi ion dalam larutan air. Elektrolit ini
terutama senyawa kovalen yang sedikit sekali bereaksi dengan air membentuk ion. Oleh
karena itu elektrolit lemah adalah penghantar listrik yang buruk dan mempunyai derajat
disosiasi kecil.
1. Hantaran Elektrolit
Larutan elektrolit mengikuti hokum Ohm yaitu,
V = I x R atau R = V/ I
Dengan: R = tahanan (ohm), Ω (omega)
V = beda potensial (volt)
I = kuat arus (ampere)
Apabila jarak antara elektroda l dan luas elektrodanya A, maka
Dengan ρ adalah tahanan jenis jika R dinyatakan dalam Ohm (Ω), dan l dalam meter (m)
dan A dalam m2, maka satuan dari ρ adalah Ω cm
Daya hantar G adalah kebalikan dari tahanan R,
Jika satuan R adalah ohm maka satuan dari daya hantar adalah ohm-1 atau mho atau
Siemen (S).
Jika ρ adalah tahanan jenis maka
, disebut daya hantar jenis dinyatakan dengan ohm-1
cm-1 atau mho cm-1 atau siemen cm-1
Daya hantar jenis dapat dihitung dari pengukuran tahanan dalam suatu sel daya hantar
dengan tetapan sel tertentu.
49
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Dengan K = tetapan sel
Jadi, κ =
Contoh:
Suatu sel daya hantar diisi dengan larutan KCl 0,01 M yang mempunyai daya
hantar jenis 0,001413 ohm-1 cm-1 pada suhu 25oC. tahanan sel pada suhu tersebut sama
dengan 94,3 ohm. Jika sel ini diisi dengan AgNO3 0,02 M tahanannya 50,3 ohm. Hitung daya
hantar jenis AgNO3 tersebut.
Jawab:
2. Daya hantar molar dan daya hantar ekivalen
Daya hantar jenis tidak penting dalam ilmu kimia. Yang penting adalah daya
hantar molar (λm) yang didefinisikan sebagai:
Dengan C adalah konsentrasi dalam mol per satuan volume. Satuan molar λm, pada
umumnya dinyatakan dengan Ω-1cm2mol-1. Oleh karena itu κ dinyatakan dengan Ω-1 cm-1,
C dalam mol L-1 dan perbandingan κ/C dikalikan 1000 jadi,
λm (Ω-1cm2mol-1)
atau λm
untuk membandingkan daya hantar berbagai larutan misalnya untuk larutan Ca2+, maka
daya hantar molar dibagi dengan dua. Daya hantar ini disebut daya hantar ekivalen, yaitu
untuk larutan yang mengandung satu ekivalen.
Jadi λekiv =
C adalah konsentrasi yang dinyatakan dalam kenormalan.
50
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Contoh:
Pada pengukuran daya hantar suatu larutan HCl 0,1 M mula-mula sel daya hantar
ditera dengan larutan KCl 0,1 M. diperoleh daya hantar KCl 9,050 x 10-3 ohm-1 dan daya
hantar HCl 2,718 x 10-2 ohm-1. Hitung daya hantar jenis dan daya hantar molar HCl, jika
diketahui daya hantar jenis KCl 0,1 M 1,67 x 10-2 ohm-1 cm-1.
Jawab:
Κ = K . G (K =
K =
κ untuk HCl, 1,2899 (2,718 x 10-2) = 3,506 x 10-2 ohm-1 cm-1
Daya hantar molar =
= 350,6 ohm-1 cm-1
3. Daya hantar molar pada pengenceran tak terhingga
Jika kurva daya hantar terhadap konsentrasi diekstrapolasikan maka dapat
diperoleh λo yaitu daya hantar molar pada pengenceran tak terhingga. Menurut Kohrausch
pada pengenceran tak terhingga kation dan anion bersifat mendiri jadi λo dari setiap ion.
Sebagai contoh 3:
λo (NaCl) = λo (Na+) + λo (Cl-1)
λo (1/2 CaCl2) = λo (1/2 Ca2+) + λo (Cl-1)
λo (CaCl2) = λo (Ca2+) + 2 λo (Cl-1)
ditemukan bahwa selisih harga λo untuk pasangan elektrolit dengan ion sejenis adalah sama.
Table 2. harga λo beberapa pasangan elektrolit dinyatakan dalam
Ω-1 cm2 mol-1
KNO3 126,3 KCl 130,0 KCl 130,0 NaCl 108,9
NaNO3 105,2 NaCl 108,9 KNO3 126,3 NaNO3 105,2
Selisih 21,1 21,1 3,7 3,7
Daya hantar suatu elektrolit lemah seperti CH3COOH dapat dihitung dari daya
hantar HCl, NaCl dan CH3COONa.
λo (HCl) = λo (H+) + λo (Cl-)
λo (NaCl) = λo (Na+) + λo (Cl-1)
λo (CH3COONa) = λo (Na+) + λo (CH3COO-)
λo (CH3COOH) = λo (H+) + λo (CH3COO-)
51
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
C. Teori Asam Basa
1. Teori Arrhenius (Svante August Arrhenius, 1984)
Asam adalah zat yang menambah konsentrasi H+ dalam larutan air. Basa adalah
zat yang menambah konsentrasi OH- dalam larutan air.
2. Teori Bronsted-Lowry (Johannes Nicholas Bronsted, dan Thomas Marthin
Lowry, 1923)
- Asam : donor proton
- Basa : akseptor proton
- Reaksi penetralan adalah reaksi perpindahan proton dari asam ke basa
- Reaksi asam-basa bronsted dapat berlangsung dalam berbagai pelarut, atau juga
berlangsung dalam fasa gas dimana tidak terdapat pelarut misalnya,
HCl + NH3 NH4
+ + Cl-
Asam1 basa2 asam2 basa
- Setiap asam mempunyai basa konjugasi
A B + H+
Asam basa proton
Kedua spesis tersebut pasangan konjugasi asam-basa
A adalah asam konjugasi dari B
B adalah basa konjugasi dari A
- Pelarut dapat juga berfungsi sebagai asam atau basa
Dari contoh dibawah ini air adalah basa jika berfungsi sebagai pelarut untuk HCl,
tetapi sebagai asam jika bereaksi dengan NH3
HCl + H2O H3O+ + Cl-
Asam1 basa2 asam2 basa1
NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Basa1 asam2 asam1 basa2
3. Teori Lewis (Gillbert Newton Lewis, 1923)
- Asam adalah akseptor pasangan electron
- Basa adalah donor pasangan electron
- Reaksi penetralan : A + :B → A + :B
Pada reaksi penetralan terbentuk ikatan kovalen koordinasi.
- Teori lewis dapat juga menjelaskan reaksi tradisional
H+ + O – H- → H – O – H
Atau reaksi dapat berpindah proton
52
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
4. Derajat Ionisasi
CH3COOH H+ + CH3COO-
α = derajat ionisasi (derajat disosiasi)
α =
α dapat dihitung dari daya hantar ekivalen
5. Tetapan Ionisasi
Tetapan ionisasi asam dinyatakan dengan Ka
Tetapan ionisasi basa dinyakatan dengan Kb
Contoh:
Dari contoh diatas diketahui bahwa derajat ionisasi asam asetat adalah 0,0374. Hitung Ka
asam asetat jika konsentrasi asam tersebut 0,0125 M
Jawab:
CH3COOH H+ + CH3COO-
(1 – α)C αC αC
Ka =
Ka =
Atau dengan rumus pendekatan
Ka = α2C
Ka = (0,0374)2 (0,0125) = 1,75 x 10-5
Dari perhitungan di atas
Ka =
C α2 + Ka α – Ka = 0 atau jika 1 – α dianggap 1 maka
Ka = α2 C
Sehingga α =
6. pH, pOH
Untuk mempermudah konsentrasi ion H+ dinyatakan dengan pH. Konsep pH ini
diperkenalkan oleh ahli kimia Denmark Sorensen pada tahun 1909. Huruf p ini berasal dari
istilah Potens (Jerman), Puissance (Perancis), Power Inggeris).
Hubungan antara H+ dan pH adalah
pH = -log [H+]
pOH = -log [OH-]
pH + pOH = pKw = 14
53
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
pH asam kuat dan basa kuat
Aasam kuat dan basa kuat terurai sempurna dalam larutan air oleh Karena itu
konsentrasi H+ dan OH- sama dengan konsentrasi zat terlarut.
pH asam lemah dan basa lemah
HA H+ + A-
(1-α)C αC αC
Ka =
C α2 + Ka α – Ka = 0
Dalam larutan HA terdapat H+, OH- dan A-. ada tiga macam persamaan:
a. kesetimbangan air dan asam
[H+] [OH-] = Kw
b. perimbangan materi:
Ca = [HA] + [A-]
c. perimbangan muatan
[H+] = [A-] + [OH-]
Ka =
[OH] = Kw/ [H+]
[H+]2 + Ka [H+]2 – (Kw + Ca Ka) [H+] – Kw Ka = 0
Untuk mengatasi kesukaran penggunaan persamaan yang cukup rumit ini, maka
untuk mempermudah perlu membandingkan [OH-] terhadap [H+].
Jika [OH-] <<< [H+]
Ka =
[H+]2 + Ka [H+] – Ka Ca = 0
Dalam hal ini [H+] <<< Ca maka
Ka =
[H+] = (Ka Ca) ½
pH = -log (Ka Ca)1/2
pH = -1/2 log Ka – ½ log Ca
dengan cara yang sama diperoleh:
[OH-] = (Kb Cb)1/2
pOH = -log (Kb Cb)1/2
pOH = -1/2 log Kb – ½ log Cb
54
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
D. HIDROLISIS
Hidrolisis adalah peristiwa reaksi antara garam dan air menghasilkan asam atau basa.
1. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat (misalnya, NaCl) tidak mengalami
hidrolisis
2. Garam yang terjadi dari asam lemah dan basa kuat (misalnya CH3COOH) hanya anionnya
mengalami hidrolisis (misalnya garam BA dari asam HA)
A- + H2O HA + OH-
Tetapan hidrolisis,
Baik pembilang maupun penyebut dikali dengan H+
Kw = tetapan air, Ka = tetapan asam HA
Dalam hal ini terjadi hidrolisis sebagian atau hidrolisis parsial
3. Garam yang terjadi dari basa lemah (BOH) dan asam kuat (misalnya, NH4Cl). Dalam hal
ini hanya kation B+ saja yang mengalami hidrolsis. Terjadi hidrolisis parsial.
B+ + H2O BOH + H+
Pembilang dan penyebutnya dikali dengan H+
Kb = tetapan basa lemah BOH
4. Garam yang terjadi dari asam lemah dan basa lemah (misalnya CH3COONH4). Dalam
hal ini kation B+ maupun anion A- mengalami hidrolisis. Terjadi hidrolisis sempurna.
B+ + A- + H2O HA + OH-
55
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Pembilang dan penyebutnya diperkalikan dengan [H+] dan [OH-]
pH LARUTAN GARAM
1. Garam yang terjadi dari asam kuat dan basa kuat pH = 7
2. Garam yang terjadi dari asam lemah dan basa kuat. Terjadi hidrolisis parsial (A-).
A- + H2O HA + OH-

3. Garam yang terjadi darai basa lemah dan asam kuat. Terjadi hidrolisis parsial (B+)
B+ + H2O BOH + H+
4. Garam yang terjadi asam lemah dan basa lemah. Terjadi hidrolisis sempurna.
B+ + A- + H2O HA + OH-
pH = ½ pKw + ½ pKb + ½ log Cg
pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ log pKb
56
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Campuran asam lemah dengan garamnya atau basa lemah dengan garamnya.
Persamaan Henderson dan Hasselbalch
a) Asam lemah dan garamnya (asam lemah dengan basa konjugasinya)
b) Basa lemah dan garamnya (basa lemah dengan asam konjugasinya).
pH LARUTAN DALAM AIR
Dalam menghitung pH larutan perlu diperhatikan macam larutan yang dihadapi.
1. Air murni: pada suhu kamar [H+] = 1 x 10-7 M
pH = 7
2. Asam kuat [H+] = kemolaran dari asam [H+] = Ca
3. Basa kuat:
[OH-] = kemolaran basa
[OH-] = Ca
4. Asam lemah
[H+]2 + Ka [H+] – Ka Ca = 0
Jika [H+] lebih kecil dari 0,05 Ca digunakan rumus pendekatan
5. Basa lemah
Rumus pendekatan :
6. Garam yang terjadi dari asam lemah dan basa kuat
pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ log Cg
7. Garam yang terjadi dari basa lemah dan asam kuat
pH = ½ pKw – ½ pKb – ½ log Cg
8. Garam yang terjadi dari asam lemah dan basa lemah
pH = ½ pKw – ½ pKa – ½ log Kb
pH tidak bergantung dari konsentrasi garamnya
jika Ka = Kb, maka pH larutan = 7
57
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
9. a) campuran asam lemah dengan garamnya
b) campuran basa lemah dengan garamnya
a) pH =
b) pOH =
E. LARUTAN BUFFER
1. mempunyai pH tertentu (persamaan Henderson-Hasselbalch)
2. pH-nya relative tidak berubah jika ditambah sedikit asam atau basa
3. pH-nya tidak berubah jika diencerkan
persamaan Henderson-Hasselbalch,
DAERAH BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER
1. Daerah Buffer
Ialah daerah pH dimana suatu larutan buffer berfungsi setara efektif.
Perbandingan garam/ asam perlu dijaga; paling besar 10/1 dan paling kecil 1/10.
Dilingkungan ini buffer mempunyai daerah buffer yang efektif sebesar dua satuan pH (pK ±
2. Kapasitas Buffer
Ditentukan oleh jumlah asam kuat atau basa kuat yang dapat ditambahkan tanpa
mengakibatkan perubahan pH yang berarti. Keefektifan suatu larutan buffer dapat diketahui
dari kapasitas buffer
3. Kerja buffer dalam darah
Ada beberapa buffer dalam darah yang mempertahankan pH darah pada 7,4.
Buffer yang terdapat dalam darah yaitu:
H2CO3 B+H2PO4
- HHbO2 HHb H protein
B+HCO3 B+HPO4
2- B+HbO2
- B+Hb B+protein
B adalah Na atau K, HHbO2 adalah oksihemoglobin, HHb adalah hemoglobin dan H protein
adalah protein bebas.
58
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
4. Buffer Fosfat
Buffer fosfat adalah buffer yang terdapat dalam sel tubuh manusia. Buffer ini
terdiri dari ion H2PO4
- dan HPO4
2-. Jadi larutan buffer adalah merupakan campuran asam
(H2PO4
-) dan basa konjugasinya (HPO4
2-). Jika terdapat ion OH- berlebih maka reaksi
kesetimbangan dibawah ini akan bergeser ke kanan.
H2PO4
-
(aq) + OH-
(aq) HPO4
2-
(aq) + H2O(l)
Jika terdapat kelebihan H+ reaksi kesetimbangan dibawah ini berlangsung ke kanan.
HPO4
2-
(aq) + H+
(aq) H2PO4
-
(aq)
5. Buffer Karbonat
Buffer karbonat adalah sistem buffer terpenting yang terdapat dalam darah. Buffer
ini terdiri dari pasangan H2CO3 dan HCO3
-. Jika terjadi peristiwa alkalosis, yaitu konsentrasi
OH- bertambah, maka reaksi dibawah ini bergeser ke kanan,
H2CO3(aq) + H+
(aq) HCO3
-
(aq) + H2O(l)
Pada peristiwa asidosis, ion H+ berlebih akan masuk ke darah sehingga reaksi dibawah ini
bergeser ke kanan
HCO3
-
(aq) + H+
(aq) H2CO3(aq)
F. INDIKATOR
Hind H+ + ind-
Warna A warna B
Kind =
Intensitas warna sebanding dengan konsentrasi molekul H ind dan intensitas warna B
sebanding dengan konsentrasi ion ind.
mata manusia hanya dapat mengamati perubahan warna antara perbandingan 1/10 dan
10/1 untuk (warna B/warna A).
misalnya bromthymol biru mempunyai pKind 6,3. Indicator ini mempunyai warna asam kuning
dan warna basa biru.
Jika (warna B/ warna A) = 1/10 pH = 6,3 +
= 5,3
59
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Pada pG lebih kecil atau sama dengan 5,3 warna larutan kuning. Warna biru sangat sedikit
sehingga tidak dapat diamati. Pada pH 6,3 warna B sama banyak dengan warna A, larutan
berwarna hijau. jika (warna B)/(warna A) adalah 10/ 1 , pH = 6,3 + log 10 = 7,3. Pada pH
lebih besar atau sama dengan7,3 terlihat warna biru. Dalam hal ini bromthymol biru berubah
warna secara teratur disekitar dua satuan pH 5, sampai 7,3.
G. KURVA TITRASI
Jika suatu asam atau suatu basa dititrasi, setaip penambahan pereaksi akan
mengakibatkan perubahan pH. Suatu grafik yang diperoleh dengan mengalurkan pH
terhadao volume pereaksi yang ditambahkan disebut kurva titrasi.
Ada empat macam perhitungan jika suatu asam dititrasi dengan suatu basa,
1. Titik awal, sebelum penambahan basa
2. Daerah antara, larutan mengandung garam dan asam yang berlebih
3. Titik ekivalensi, larutan mengandung garam
4. Diatas titik ekivalensi, larutan mengandung garam dan basa yang berlebih.
5. Rangkuman
Larutan terdiri dari zat terlarut dan pelarut. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan
dalam persen, molar, molal, ppm, dan fraksi mol. Larutan dapat dikelompokkna menjadi
larutan elektrolit dan larutan nonelektroliot. Banyaknya zat terionisasi dalam larutan disebut
derajat ionisasi atau α.
Larutan garam dapat bersifa netral, asan atau basa. Larutan yang terbentuk dari
asam kuat dan asam kuat bersifat netral, larutan yang terbentuk dari asam kuat dan basa
lemah bersifat asam, larutan yang terbentuk dari asam lemah dan b adsa kuat bersifat basa,
sedangkan larutan yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah, maka PH bergantung
pada derajat kesamanan atau derajat kebasaan suatu senya.
Larutan yang dapat mempertahankan harga pH-nya disebut sebagai larutan
penyangga atau larutan dapar.Larutan penyangga terbentuk dari sam lemah dengan
garamnya atau basa lemah dengan garamnya.
60
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
6. Latihan
Kasus : Hujan asam merupakan masalah lingkungan hidup yang saat ini kita hadapi. Hal ini
terutama disebabkan oleh pembakaran bahan fosil yang menghasilkan gas SO2. Jika gas SO2
terlarut di dalam air, maka terbentuk asam sulfit.
Pertanyaan :
a. Jika 4×10-4 mol SO2 terlarut dalam 1 liter air dan Ka untuk asam sulfat adalah 1,7 .x 10-3.
Tentukan pH air hujan tersebut.
b. Jika karena oksidasi, asam sulfit itu menjadi asam sulfat dan konsentrasi asam sulfat
menjadi 4 x 10-4 M. Hitung pH air yang terlarut dalam tanah.
61
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL VI
KESETIMBANGAN KELARUTAN
1. Indikator
1) Menganalisis pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum pergeseran
kesetimbangan
2) Menafsirkan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada
keadaan setimbang untuk menentukan derajat dissosiasi dan tetapan kesetimbangan
3) Mengevaluasi pengaruh ion-ion terhadap kelarutan suatu senyawa yang sukar larut
4) mempredikasi urutan pengendapan pada pengendpan kompetitif berdasarkan
prinsip kelarutan dan hasil kali kelarutan
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran langsung
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
HASIL KALI KELARUTAN
Kelarutan suatu zat adalah jumlah zat yang melarut dalam satu liter larutan jenuh
pada suhu tertentu “jumlah” zat yang dapat dinyatakan dalam mol atau gram.
Kelarutan molar suatu zat adalah jumlah mol zat yang melarut dalam satu liter
larutan jenuh pada suhu tertentu. Hasil kali kelarutan suatu garam adalah hasil kali
konsentrasi semua ion dalam larutan jenuh pada suhu tertentu dan masing-masing ion diberi
pangkat dengan koefisien dalam rumus tersebut.
AgCl Ksp = [Ag+] [Cl-] = 1,73 x 10-10
Ag2CrO4 Ksp = [Ag+]2 [CrO4
2-] = 1,3 x 10-12
Ag3PO4 Ksp = [Ag+]3[PO4
3-] = 1,3 x 10-20
CaK2(SO4)2.6H2O Ksp = [Ca2+][K+]2 [SO4
2-]2 = 1 x 10-9
1. Kelarutan, Ksp, pKsp
Ksp suatu garam adalah ukuran kelarutan garam tersebut. Jika diketahui kelarutan
molar, maka Ksp dapat dihitung. Sebaliknya jika diketahui Ksp maka dapat dihitung
kelarutan molar.
Selain darai pada Ksp, kadang-kadang adalah lebih mudah jika menggunakan Ksp
yaitu negative logaritma dari Ksp (-log Ksp). Secara algebra dapat dikatakan bahwa semakin
62
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
kecil Ksp, semakin besar pKsp. Harga pKsp yang besar (positif) menunjukkan kelarutan yang
kecil. pKsp yang kecil (negatif) menunjukkan kelarutan besar.
Dalam membandingkan kelarutan dua garam perlu memperhatikan rumus
stoikiometrinya.
Garam Kelarutan molar Ksp pKsp
AgCl
AgI
Ag2CO3
1,3 x 10-5 M
9,1 x 10-9 M
1,3 x 10-4 M
1,78 x 10-10
8,30 x 10-17
8,13 x 10-13
9,75
16,081
11,9
AgCl dan AgI yang rumus stoikiometrinya sama, kelarutannya dapat dibandingkan secara
langsung dari Ksp.
AgI lebih sukar melarut dibandingkan AgCl karena Ksp kecil atau pKsp lebih besar.
Contoh:
Diketahui Ksp AgBr pada 25oC 7,7 x 10-13
Hitung kelarutan AgBr dalam gram/ Liter
Jawab:
Ksp = [Ag+] [Br-] = 7,7 x 10-13
[H+] = [Br-] = s =
s = = 8,8 x 10-7 M
Mr AgBr = 188
Kelarutan AgBr = 8,8 x 10-7 M
= 1,7 x 10-4 g liter-1
2. Pengaruh ion senama
Kelarutan garam yang agak sukar melarut berkurang di dalam larutan yang
mengandung salah satu ion yang terdapat dalam garam dalam keadaan berlebih. Harga Ksp
tidak berubah jika ke dalam larutan ditambahkan zat terlarut lainnya.
Contoh:
Hitung kelarutan AgCl dalam NaCl 1,0 x 10-2 M
Ksp AgCl = 1,78 x 10-10
Jawab:
AgCl(s) Ag+ + Cl-
Ksp = [Ag+] [ Cl-]
Ag+ = s mol/L
Cl- = (s + 0,010 mol/ L)
(s) = (s + 0,010) =1,78 x 10-10
63
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Karena s sangat kecil dibandingkan dengan 0,010 maka
(s + 0,010) = 0,010
(s) (0,010) = 1,78 x 10-10
s = 1,78 x 10-8 mol/ L
(bandingkan kelarutan AgCl dalam air murni yaitu 1,34 x 10-5 mol/ L)
3. Pengaruh pembentukan kompleks
Contoh:
Hitung berapa mol NH3 yang perlu ditambahkan dalam 1 L air agar larutan ini dapat
melarutkan 0,01 mol AgBr.
Jawab:
Reaksi dalam proses pelarutan AgBr adalah
AgBr(s) + 2NH3 → Ag(NH3)2
+ + Br-
Dalam proses ini terkait dua reaksi kesetimbangan yaitu:
AgBr Ag+ + Br- ; [Ag+] [Br-] = 5 x 10-13
Ag(NH3)2
+ Ag+ + 2NH3 ;
6 x 10-8
Dari persamaan diatas terlihat bahwa, jika 0,01 mol AgBr melarut akan terbentuk 0,01 mol
Ag(NH3)2
+ dan 0,01 mol Br-. Jadi jika AgBr melarut maka konsentrasi Br-, 0,01 mol, sehingga
[Ag+] [Br-] = [Ag+] (0,01) = 5 x 10-13
[Ag+] = 5 x 10-11
[NH3]2 =
= 1,2
[NH3] = 1,10 M
Jumlah NH3 yang diperlukan membentuk ion Ag(NH3)2
+ = 0,02 mol
Jadi NH3 yang diperlukan seluruhnya yaitu 1,10 + 0,02 = 1,12 mol.
5. Rangkuman
Kelarutan suatu zat adalah jumlah zat yang melarut dalam satu liter larutan jenuh
pada suhu tertentu “jumlah” zat yang dapat dinyatakan dalam mol atau gram. Ksp suatu
garam adalah ukuran kelarutan suatu garam yang sulit larut. Jika diketahui kelarutan molar,
maka Ksp dapat dihitung. Sebaliknya, jika diketahui Ksp maka dapat dihitung kelarutan
molar. Kelarutan garam yang agak sukar melarut berkurang di dalam larutan yang
mengandung salah satu ion yang terdapat dalam garam dalam keadaan berlebih.
64
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
6. Latihan
Kasus 1
Kepada 50 mL natrium fosfat 0,05 M ditambahkan 50 mL barium klorida, Ksp barium
fosfat adalah 3,4 x 10-23
a. Tentukan dengan perhitungan apakah barium fosfat mengendap atau tidak?
b. Berapakah konsentrasi ion Ba2+ dalam larutan pada kesetimbangan?
c. Berapa persentase ion Ba2+ tetap berada dalam larutan?
Kasus 2
Nilai Ksp untuk Mg(OH)2 dan Mn(OH)2 masing-masing 1,8 x 10-11 dan 1,9×10-13. Jika suatu
larutan mengandung ion Mn2+ 0,1 M dan ion Mg2+ 0,1 M pada pH=7.
Cara manakah yang tepat memisahkan satu sama lain :
a. Menambahkan NH3 sampai konsentrasi 0,5 M.
b. Menambahkan NH3 dsan NH4Cl samapai konsentrasi masing-masing adalah 0,5 M dan
1 M
65
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL VII
SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NON-ELEKTROLIT DAN ELEKTROLIT
1. Indikator
1. Menghitung penurunan titik beku larutan elekrolit dan non elektrolit berdasarkan
data percobaan.
2. Menghitung kenaikan titik didih larutan elekroli dan non elektrolit berdasarkan data
percobaan.
2. Waktu : 1 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran pemecahan masalah
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
A. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Hukum Raoult merupakan dasar dari empat macam sifat larutan encer yang
disebut sifat koligatif. Kata koligatif berasal dari kata latin colligare yang berarti berkumpul
bersama, karena sifat ini bergantung pada pengaruh kebersamaan (kolektif) semua partikel
dan tidak pada sifat dan keadaan partikel. Keempat sifat koligatif yaitu: penurunan tekanan
uap (ΔP), kenaikan titik didih (ΔTb), penurunan titik beku (ΔTf), dan tekanan osmosis (π).
Sifat koligatif dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif suatu zat.
1. Penurunan tekanan uap
Jika pelarut dan zat pelarut masing-masing ditandai dengan 1 dan 2 maka
menurut hukum Raoult,
P1 = P1
o x1
ΔP = P1
o (1 – x1) = P1
o x2 atau ΔP = P1
o x2
ΔPo = penurunan tekanan uap, x1 = fraksi mol pelarut, x2 = fraksi mol zat terlarut, P1=
tekanan uap larutan, P1
o = tekanan uap pelarut murni,
Penurunan tekanan uap berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut.
Cara lain untuk menyatakan hukum Raoult tersebut di atas:
P = tekanan uap pelarut murni, P1 = tekanan uap larutan, n1 = jumlah mol pelarut, n2=
jumlah mol zat terlarut.
66
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Andaikan n1 = jumlah mol pelarut, n2 = jumlah mol zat terlarut, w1 = berat
pelarut, w2 = berat zat terlarut, M1 massa molekul pelarut, M2 = jumlah molekul zat terlarut,
dan untuk larutan yang sangat encer x2 <<<< x1, maka
2. Kenaikan titik didih (ΔTb) dan penurunan titik beku (ΔTf)
Sebagai akibat dari penurunan tekanan uap, maka terjadi kenaikan titik didih.
Jadi, kenaikan titik didih berbanding lurus dengan penurunan tekanan uap
Menurut hukum Raoult, ΔP ~ X2 dengan X2 = fraksi mol zat terlarut
ΔT ~ X; ΔT = K1 x2
untuk larutan encer n1 + n2 ~ n1
Tetapan Kb adalah tetapan kenaikan titik didih molal
ΔTb = kenaikan titik didih
Dengan cara yang mirip dapat diturunkan,
ΔTf = Kf m
ΔTf = penurunan titik beku, Kf = tetapan penurunan titik beku molal atau tetapan
krioskopik, m = kemolalan.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada tekanan tetap, kenaikan titik didih dan penurunan titik beku suatu larutan encer
berbanding lurus dengan konsentrasi massa.
2. Larutan encer semua zat terlarut yang tidak mengion, dalam pelartut yang sama,
dengan konsentrasi molal yang sama, mempunyai titik didih atau titik beku yang sama,
pada tekanan yang sama.
67
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Perhitungan massa molekul relatif
ΔTb = Kb m
w1 = berat pelarut dalam gram, w2 = berat, pelarut dalam gram, M1 = massa molekul
relative pelarut, M2 = massa molekul relative zat terlarut.
3. Tekanan osmotik
Jika dua larutan dengan konsentrasi yang berbeda dipisahkan oleh suatu membran
(selaput) semi permiabel molekul pelarut mengalir melalui membran dari larutan yang lebih
encer ke larutan yang lebih pekat. Peristiwa ini disebut osmosis. Sebenarnya molekul pelarut
mengalir melalui membran dalam dua arah tetapi laju mengalir molekul pelarut dari larutan
encer lebih cepat dibandingkan larutan yang lebih pekat. Membran semi permeabel adalah
membran yang dapat dilalui oleh molekul pelarut tetapi tidak dapat dilalui oleh partikel zat
terlarut. Salah satu membran semi permeable yang cukup baik adalah tembaga(II)
heksasianoferat (II).
Tekanan osmotik suatu larutan adalah tekanan yang mencegah terjadinya osmosis.
Jika osmosis berhenti, aliran molekul pelarut tetap berlangsung, tetapi laju mengalir molekul
pelarut dari kedua arah adalah sama. Permukaan larutan dalam pipa naik sehingga tekanan
hidrostatik sama dengan tekanan osmotik yaitu π = h ρ dengan ρ adalah kerapatan larutan.
B. TEKANAN OSMOTIK DAN TEKANAN UAP
Mula-mula bejana divakumkan agar pada kesetimbangannya hanya terdapat pelarut
dan uapnya. Jika Po adalah tekanan uap pelarut murni, P adalah tekanan uap larutan di atas
pipa dan d adalah kerapatan rata-rata uap, maka
Po – P = h d
Po – P =
d =
68
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
dengan Mr adalah massa molekul relatif pelarut
Oleh karena itu, tekanan osmotik berbanding lurus dengan penurunan tekanan uap relatif.
C. HUKUM TEKANAN OSMOTIK
1. Pengaruh konsentrasi
Untuk larutan encer, zat terlarut tertentu tekanan osmotic berbanding lurus dengan
konsentrasi C.
π ~ C (T tetap)
π = k C atau
(T tetap)
Oleh karena konsentrasi berbanding terbalik dengan volume maka,
π x V = k (T tetap)
2. Pengaruh Suhu
Tekanan osmotik suatu larutan berbanding lurus dengan suhu absolute
π ~ T (konsentrasi tetap)
π/T = K (konsentrasi tetap)
hukum 1, dan 2, analog dengan hokum boyle dan hokum charles untuk gas.
Pada tahun 1885 van’t hoff menyimpulkan bahwa ada hubungan antara sifat larutan dan
sifat gas. Seperti pada hokum gas PV = nRT, maka dapat disimpulkan
π V = n2 RT
π adalah tekanan osmotic pada suhu T dari suatu larutan yang mengandung n2 mol zat
terlarut dalam B liter larutan.
Seperti diketahui pada 273 K dan 1 atm, satu mol gas mempunyai volume 22,4 L.
Tetapan =
Diketahui dari ekperimen 10 gram gula tebu (Mr =342) yang terlarut dalam satu liter larutan
mempunyai tekana osmotic 0,66 atm pada 273 K
Tetapan =
(V = volume yang mengandung 342 gram gula)
Oleh karena konsentrasi
, maka π = C R T
69
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Pengaruh molekular
Larutan encer dari zat terlarut yang berbeda dengan konsentrasi yang sama pada
temperature yang sama mempunyai tekanan osmotic yang sama.
Misalnya 46 gram alcohol, 60 g urea, 180 gram glukosa, 342 gram tebu masing-masing
terlarut dalam 10 liter larutan, akan mempunyai tekanan osmotic yang sama pada suhu
tertentu.
4. Kemiripan larutan encer dan gas
Suatu zat terlarut dalam larutan encer mempunyai tekanan osmotic yang sama
dengan tekanan gas jika zat ini dalam keadaan gas dengan volume yang sama seperti
volume larutan pada temperature yang sama.
Dari persamaan π V = RT (hokum gas PV = RT) untuk satu mol gas dengan volume 22,4
dm3 pada 0oC akan mempunyai tekanan 1 atm demikian pula halnya. Dengan satu mol zat
terlarut yang tidak mengion dalam larutan 22,4 dm3 pada suhu 0oC, mempunyai tekanan
osmotic 1 atm.
Dengan kata lain,
Contoh:
Suatu larutan dari 6 gram PVC (polyvinylchloride) dalam satu liter dioksan mempunyai
tekanan osmotic 0,86 mmHg pada 15oC. hitung massa molekul relative polimer tersebut.
Jawab:
Tekanan osmotic π =
Jumlah mol = 6/ M
Suhu = 273 + 15 = 288 K
π = C R T
0,001132 = 6/M (0,0821) ( 288)
M = 125326
Dari contoh di atas dapat disimpulkan bahwa untuk larutan sukrosa 1,5 m,
penurunan tekanan uap (ΔP), sangat kecil sehingga sangat sukar diukur dengan tepat.
Kenaikan titik didih sebesar 0,768 K juga sukar diukur, sedangkan penurunan titik beku
sebesar 2,79 K hanya dapat diukur dengan teliti jika menggunakan thermometer khusus.
Akan tetapi, tekanan osmotic sangat besar sehingga dapat diukur dengan teliti. Tekanan
Pada 0oC larutan 22,4 dm3 yang mengandung 1 mol zat terlarut
mempunyai tekanan osmotic 1 atm.
70
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
osmotic adalah sifat koligatif yang lebih mudah diukur terutama untuk larutan encer.
Pengukuran tekanan osmotic dapat digunakan untuk mengukur massa molekul relatif dari,
a) Zat-zat yang sangat mahal
b) Zat-zat yang dapat dibuat dalam jumlah yang sangat sedikit
c) zat-zat dengan massa molekul relative sangat besar ( misalnya Mr pepsin = 3,5 x
104)
5. Rangkuman
Hukum Raoult : P = Po X1
Larutan yang mengikuti hokum Raoult disebut larutan ideal
Sifat koligatif adalah sifat yang bergantung pada jumlah mol partikel zat terlarut, tidak
bergantung pada sifatnya (partikel dapat merupakan molekul, ion positif, ion negative)
ΔP = P1
o x2
Kb = kenaikan titik didih jika konsentrai larutan satu molal
Kf = penurunan titik beku jika konsentrasi larutan satu molal
ΔTb = Kb m
ΔTf = Kf m
M2 = Kb
M2 = Kf
π = C R T
Pada suhu 0oC, larutan sebanyak 22,4 L yang mengandung satu mol zat terlarut mempunyai
tekanan osmotik satu atm.
71
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
6. Latihan
Kasus:
Berikut ini adalah data titik beku larutan
Larutan dalam air Molal Titik beku ( 0C)
Garam dapur
Kalium hidroksida
Glukosa
Fruktosa
Kalium klorida
Gula
0,1
0,2
0,1
0,2
0,2
0,1
A. 0,372
B. 0,744
C. 0,186
D. 0,372
E. 0,744
F. 0,186
Kesimpulan apa yang dapat ditarik dari data di atas?
72
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL VIII
KONSEP REAKSI OKSIDASI REDUKSI DAN PENERAPANNYA DALAM SEL
ELEKTROKIMIA SERTA DALAM TEKNOLOGI DAN KEHIDUPAN
1. Indikator
1. Mendeskripsikan konsep larutan elektrolit dan konsep redoks dalam pemecahan
masalah lingkungan
2. Menganalisis kondisi suatu lingkungan untuk memprediksi kecenderungan terjadinya
korosi dan cara pencegahannya
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran berbasis proyek
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
A. ELEKTROKIMIA
A. Konsep Redoks
Perpindahan Oksigen: Oksidasi adalah pengikatan oksigen, sedangkan reduksi adalah
pelepasan oksigen. Pembakaran gas alam, CH4 dan pembakaran bensin dalam mesin
kendaraan bermotor adalah reaksi oksidasi. Reaksi–reaksi yang menyangkut penguraian zat
dengan melepaskan oksigen disebut reduksi.
2 HgO (s)  2 Hg (l) + O2 (g)
Selanjutnya, konsep transfer elektron dan perubahan bilangan oksidasi: Oksidasi adalah
suatu perubahan kimia: (a) Jika suatu zat memberikan atau melepaskan electron; (b) Jika
suatu unsur mengalami pertambahan bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi; (c) Terjadi di
anoda suatu sel elektrokimia.
Reduksi ialah suatu perubahan kimia: (a) Jika suatu zat menerima atau menangkap
electron; (b) Jika suatu unsur mengalami pengurangan bilangan okasidasi atau tingkat
oksidasi; (c) Terjadi di katoda suatu sel elektrokimia.
B. Reaksi Disproporsionasi
Reaksi okasidasi reduksi yang terjadi simultan oleh suatu spesi disebut reaksi
disproporsionasi atau reaksi otooksidasi. Spesi ini mengandung unsur yang mempunyai
bilangan oksidasi diantara bilangan oksidasi tertinggi, dan terendah saling bereaksi. Contoh:
2 H+ (aq) + Cu2O (s)  Cu (s) + Cu2+ (aq) + H2O
(+1) (0) (+2)
73
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
C. Oksidator dan Reduktor
Pada suatu reaksi redoks zat ang mengkonsidasi zat lain disebut oksidator atau zat
pengoksidasi,sedangkan zat yang mereduksi zat lain disebut reduktor atau zat
pereduksi.Pada redoks oksidator direduksi,sedangkan reduktor dioksidasi.
D. Setengah Reaksi
Suatu reaksi redoks dapat dianggap terdiri atas dua setengah reaksi yaitu setengahreaksi
oksidasi dan setengah reaksiredusi.
Contoh
Reaksi oksidasi ion Fe (II) menjadi Fe (III) oleh kalium permanganat dalam larutan asam.
Setengah reaksi oksidasi,
Fe2+ (aq)  Fe3+ (aq) + e
Setengah reaksi reduksi
MnO4- (aq) + 8 H+ (aq) + 5 e Mn 2+ (aq) + 4 H2O (l)
Dalam reaksi redoks jumlah elektron yang dilepaskan setengah reaksi oksidasi harus sama
dengan jumlah elektron yang diterima oleh setengah reaksi reduksi. Jadi, setengah reaksi
oksidasi di atas harus dutulis sebagai
5 Fe2+ (aq)  5 Fe3+ (aq) + 5e
Setelah kedua setengah reaksi dijumlahkan, diperolah
5Fe2+
(aq) + MnO4-
(aq) + 8H+ (aq)  5 Fe 3+ (aq) + Mn2+ (aq) + 4 H2O (l)
E. Penyetaraan Reaksi Redoks
Ada dua cara penyetaraan reaksi redoks yaitu cara setengah-reaksi dan cara
perubahan bilangan oksidasi.
Cara Setengah-Reaksi
1. Setiap persamaan reaksi redoks merupakan penjumahan dua setengah reaksi.
2. Dalam persamaan reaksi redoks yang sudah setara, jumlah elektron yang dilepaskan
pada oksidasi sama banyak dengan jumlah elektronyang diterima pada reduksi.
3. Ada tiga tahap: (a) Menuliskan kerangka setengah-reaksi; (b) Mengimbangkan setiap
setengah-reaksi; (c) Menjumlahkan kedua setengah-reaksi.
Cara perubahan bilangan oksidasi
Cara ini dapat dilakukan dalam beberapa tahap:
1. Tulis pereaksi danhasil reaksi
74
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
2. Tandai unsur-unsuar yang mengalamiperubahan bilangan oksidasi
3. Setarakan jumlah unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dan
ruas kanang persamaan reaksi
4. Hitung jumlah berkurangnya dan berkurangna bilangan oksidasi
5. Samakan jumlah berkurangnya dan berkurangna bilangan oksidasi
6. Samakan jumlah muatan diruas kiri dan di ruas kanandengan menambahkan H+
bila lautan bersifat asam atau OH- bilalarutan bersifat basa.
7. Tambahkan H2O untuk menyamakan jumlah atom H di ruas kiri dan diruas kanan.
F. Stiokiometri Redoks
Satu ekivalen setiap redoktor memerlukan satu ekivalen oksidator.
Sebagai contoh pe-rhatikan reaksi:
5 Fe2+ + MnO4
- + 8H+  5 Fe3+ + Mn2+ + 12 H2O
Menurut reaksi di atas
5 mol Fe2+ ~ 1 mol MnO-
4
1 mol Fe2+ = 1 ekivalen
1 mol MnO4
- = 1 mol Fe2+
1 ekivalen MnO-
4 = 15 mol MnO-
4.
Pada keadaan dimana jumlah MnO4
- ekivalen dengan Fe2+, sedangkan volume dan
komolaran tidak sama,maka berlaku,
V Fe
2+ x MFe
2+ x 1 = VMnO
4- x M MnO
4- x 5
Secara umum
V 1 x M1 x n1 = V2 x M2 x n2
V 1 = volume reduktor
M1 = kemolaran reduktor
n1 = prubahan bilangan oksidasi (reduktor yang mengalami oksidasi)
V2 = volume oksidator
M2 = kemolaran oksidator
n2 = perubahan bilangan oksidator (oksidator yang mengalami reduksi)
G. Analisis Volumetrik (Titrasi Redoks)
Prinsip reaksi redoks digunakan juga dalam bidang analisis vometrik. Sasaran dari
analisis ini untuk mewnentukan konsentrasi suatu larutan. Proses mereaksikan suatu larutan
yang diketahui konsentrasinya dengan larutan yang tidak diketahui konsentrasinya disebut
titrasi.
75
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Larutan yang diketahui konsentrasinya disebut larutan standard.Titik pada keadaan
dimana jumlah pereaksi-pereaksi ekivalen secara stoiimetri disebut titik ekivalensi titrasi.
Zat-zat yang sering digunakan pada titrasi redoks adalah kalium permanganat kalium
dikromat, dan natrium tiosulfat.
B. SEL GALVANI
Semua reaksi kimia yang disebabkan oleh energi listrik serta reaksi kimia yang
mnghasilkan energi listrik dipelajari dalam bidang elektrokimia. Sel elektrokimia yaitu sel
volta atau sel Galvani dan sel elektrolisis.
Sel galvani terdiri terdiri atas dua elektroda dan elektrolit.Elekroda dihubungkan oleh
penghantar lua yang mengangkut elektroton ke dalam sel atau ke luar sel. Elektoda dapat
juga atau tidak berperan serta dalam reaksi sel. Setiap elektroda dan elekrtolit di sekitarnya
membentuk setengah sel. Reaksi elektroda adalah setengah- reaksi yang berlangsung
dalam setengah sel. Kedua setengah sel dihubungkan dengan jembatan garam. Arus
diangkut oieh ion-ion yang bergerak melalu jembatan-garam. Sel Galvani atau Sel Vota
dapat menghasilkan energi listrik sebagai hasil reaksi kimia yang berlangsung spontan.
Dalam sel elektrolisis arus listrik dari luar sel melangsungkan reaksi kimia yang tidak
spontan.
Sel Galvani-Sel Elektrolisis Persamaan dan Perbedaan
Istilah di bawa ini biasanya digunakan untuk sel galvani atau sel Volta.
 Eletroda adalah penghantar listrik di mana tejadi reaksi berlangsung di permukaan
elektroda.
 Anoda adalah elektroda di mana terjadi reaksi oksida
 Dalam beberapa sel anoda mengalami oksida. Katoda adalah elektroda di mana terjadi
reaksi reduksi
 Elektolit adalah larutan yang menhantar listrik. Muatan listrik diangkut oleh ion yang
bergeak.
Cara kerja sel gavani sebagai berikut:
 Pada anoda terjadi oksidasi dan elektron bergerak menuju elektroda.
 Elektron mengalir melalui sirkut luar menuju ke katoda
 Elektron berpindah dari katoda ke zat dalam elektrolit
Zat yang menerima eletron mengalami reduksi.
 Dalam sirkut-dalam, muatan diangkut oleh kation ke katoda dan oleh anio ke anoda.
76
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
A. Sel Elektrolisis
Istilah elektrlisis berasal dari bahasa yunani Electro artinya peristiwa listrik lysis artinya
terurai. Pada elektrolisis oleh energi listrik zat-zat dapat terurai. Alat tempat berlangsungnya
elektrolisis disebut sel elektrolisis. Dalam sel ini: (1) Eletroda adalah penghantar tempat
listrik masuk kedalam dan luar dari zat-zat yang bereaksi. (2) Perpindahan elektron antara
elektroda dan zat-zat dalamsel menghasilkan reaksi terjadi pada permukaan elektroda. (3)
Zat-zat yang dapat dielektrolisis adalah leburan ion dan larutan yang mengandung io
terlarut.
B. Proses elektrolisis
Ada beberapa hal dari elektrolisis yang miripdengan sel elektrolisis
 Elektrolit adalah zat dalam sel yang menhantar listrik.
Dalam eletrlolit muatan litrik diangkut oleh ion yang bergerak.
 Elektroda di mana terjadi oksidasi disebut anoda.
Anoda dapat mengalami oksidasi.
 Elektroda di mana terjadi reduksi disebut katoda.
 Ion negatif atau anion membawa muatan ke anoda,dan ion postif atau kation membawa
muatan ke katada.
 Dalam sirkut-luar, elektron bergerak melalui kawat dari anoda ke katoda.
C. Konvensi Tanda Elektroda
Dalam sel eletrolisis tanda yang diberikan pada anoda dan katoda kebalikan dan sel galvanivolta.
Dalam kedua macam sel elektroda (-) adalah tempat di mana elektron tersedia untuk
keperluan sel.
 Sel galvani atau sel volta menyediakan arus listrik yang akan digunakan di sirkut luar.
 Sel elektrolisis menghasilkan reaksi kimia dalam sel. Elektrda tempat penyediaan elekton
adalah katoda.
Pengukuran DGL sel
Potensial sel yag maksimum akan terjadi jika tidak terdapat arus (arus nol), yaitu jika
tahanan sirkut luar adalah tak terhingga besarnya DGL. Besarnya DGL sel dapat diukur
dengan voltmeter biasa. Cara ini tidak teliti karena arus dari sel yang melalui voltmeter
menyebabkan perubahan pada DGL.
Potensial Elektroda Standard
Potensial elektroda standard dari suatu elektroda adalah DGL suatu sel terdiri dari
elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ionnnya dengan keaktifan
satu dan elektroda hidrogen standard.
77
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Sistem elekroda harus reversibel secara termodinamika
Mn+ + 2e  M
IUPAC menetapkan untuk menggunakan potensial reduksi atau potensial elektroda (lihat
table potensial reduksi standard Eo). Telah dijelaskan pada bab sebelumnya elektroda
hidrogen digunakan sebagai standard, dengan setengah-reaksi,
H2 (1 atm) (g)  H+ (aq) + e
dan ditetapkan potensial elektroda 0,000 V pada 2 oC. Dengan elektroda pembanding ini
dapat diperoleh potensial elektroda lainnya yang sebagian tercantum pada tabel.
Potensial elektoda standard dari suatu logam adalah adalah beda potensial antara
elektroda hidrogen standard dengan setengah-sel yang terdapat logam tercelup dalam
larutannya dengan konsentrasi 1 molar pada 25 oC atau dengan kata lain DGL dari sel.
Pt (H2 (g) ) / 2H+ (aq) // Mn+ (aq) / M (s)
Contoh:
Suatu sel dengan diagram berikut,
Cd (s) / Cd2+ (1 M) // H+ (1 M) / H2 (g), Pt
Mempunyai DGL 0,40 V.
a) Tulis reaksi pada elektroda
b) Tulis reaksi sel
c) Hitung potensial elektroda standard,Cd.
Jawab:
a) anoda: Cd (s)  Cd2+ (aq) + 2 e
katoda: 2H+ (aq) + 2 e  H2 (g)
b) reaksi sel adalah jumlah reaksi anoda, reaksi takoda yaitu:
Cd (s) + 2 H+ (aq)  Cd2+ (aq) + H2 (g)
Konvensi
1. Menurut konvensi internasional garis vertikal digunakan sebagai antar muka terminal
padat dan larutan, juga digunakan tanda yang sama untuk partisi berpori atau jembatan
garam.
2. Harga DGL menyatakan harga batas (untuk aurs nol) dari (potensial listrik terminal
KANAN) kurang (potensial listrik terminal KIRI).
sel =
78
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Reaksi yang terjadi pada eektroda kiri ditulis sebagai reaksi oksidasi dan reaksi yang
terjadi pada elektroda kanan ditulis sebagai reaksi reduksi.
Reaksi sel sama dengan jumlah kedua reaksi ini,
Zn (s) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (s)
Jika harga DGL, sel positif, reaksi berlangsung dengan spontan ke kanan. Jika
mengandung elektroda inert, misalnya untuk reaksi sel
Fe3+ (aq) + I- (aq)  Fe2+ (aq) + ½ I2 (g)
Maka sel dinyatakan sebagai ;
Pt │ 2I- (aq) I2 (aq) ║ Fe3+ (aq), Fe2+ (aq) │ Pt ; = 0,24 V
4. Potensial setengah sel Zn2+ (aq) │ Zn adalah perbedaan potensial untuk sel
Pt, H2 │2 H+ (aq) ║ Zn2+ │ Zn
Dengan reaksi
½ H2 + ½ Zn2+  H+ + ½ Zn
Potensial setengah sel Cl- (aq) AgCl, Ag adalah perbedaan potensial sel
Pt, H2 │H+ (aq) ║ Cl- (aq) │AgCl, Ag
Dengan reaksi,
½ H2 + AgCl  H+ + Cl- + Ag
5. Dari kedua contoh terakhir elektroda di sebelah kiri adalah elektroda hydrogen standard
dan perbedaan potensial ini disebut potensial elektroda relative atau dengan singkat
potensial elektroda.
Manfaat potensial elektroda
 Membangun kekuatan realtif oksidator dan reduktor
Contoh :
Li+ + e  Li (s) = -3,15 V
½ F2 (g) + e  F- (s) = +2,87 V
F2 adalah oksidator yang lebih kuat dibandingkan dengan Li+
Li adalah reduktor yang lebih kuat dibandingkan dengan F-
 Menghitung DGL Sel
DGL sel adalah selisih Ajabar anatara dua potensial elektroda
 Meramalkan apakah suatu reaksi berlangsung atau tidak
DGL standard suatu sel = potensial elektroda standar dari elektroda kanan (elektroda
positif = katoda) kurang potensial elektroda standard dari elektroda kiri (elektroda
negative = anoda
79
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
ΔG = – n FE
Suatu reaksi berlangsung spontan jika ΔG < 0 atau E > 0
Keterbatasan Deret Elektrokimia
Bila unsur-unsur logam disusun menurut besarnya potensial elektroda dari kiri ke
kanan mulai dari harga yang paling negatif ke harga yang paling positif diperoleh deret yang
disbut deret potensial atau deret elektrokimia, yaitu:
Li – k – Ba – Sr – Ca – Na – Mg – Al – Zn – Fe – Ni – Sn – Pb – H – Cu – Hg – Ag– Pt – Au
Urutan dalam deret sangat bergantung pada suasana dimana tidak ada arus yang
mengalir antara anoda dan katoda. Kadang-kadang sukar terjadi reduksi ion hidrogen karena
gelembung gas hidrogen menutupi permukaan katoda. Peristiwa ini disebut polarisasi.
DGL sel bergantung juga pada keasamaan larutan.
Kemampuan suatu zat bereaksi pada elektroda bergantung pada permukaan elektroda.
Deret elektrokimia tidak memberikan informasi tentang laju reaksi.
Pengaruh Konsentrasi dan Suhu pada nilai potensial
1. Konsentrasi
Mn+ (aq) + n e M (s)
Jika konsentrasi Mn+ bertambah kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Oleh karena itu
potensial elektroda menjadi makin positif (- berkurang negative)
Jika konsentrasi ion logam berkurang, potensial elektroda berkurang positif.
2. Suhu
Potensial elektroda makin positif jika suhu bertambah dan sebalinya. Pengaruh konsentrasi
dan suhu pada potensial elektroda ditunjukkan oleh persamaan Nernst.
Oksidant + + n e Reduktant
Dengan : E = Potensial elektroda dalam V
= Poetnsial elektroda standar dalam V
R = tetapan gas (8,314 JK-1mol-1)
T = Suhu dalam K
F = tetapan faraday (96500 Coulomb)
E = – ln –
80
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
DGL Sel dan Persamaan Nernst
DGL standard untuk suatu sel sama dengan potensial elektroda stnadar elektroda
kanan dikurangangi potensial elektroda standard elektroda kiri.
Persamaan Nernst
Untuk reaksi redoks dengan persamaan umum
aA + bB  cC + dD
Persamaan Nernst
E sel = sel -
In –
E sel = sel -
log –
Pada 298 K,
=
= 0,0591 V
Sistem elektroda
1. Logam-Non Logam
Zn2+ ( ) │Zn (s)
Zn2+ ( ) + e  Zn (s)
E =
+
In –
E =
+
In –
2. Elektroda gas bukan Logam
Elektroda Hidrogen
H+ ( (P ) Pt
H+ ( ) + e  ½ H2 (g,
E =
-
In –
3. Elektroda Logam garam tak larut
Yang terpenting adalah elektroda reversible dengan anion
Contoh : AgCl (s) + e  Ag (s) + Cl ( )
E =
-
In
E sel = sel – log –
81
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
E =
-
In
4. Elektroda Redoks
Sn2+ ( ), Sn4+ ( ) Pt
MnO4
- ( ), Mn 2+ ( ) Pt
H2O2 ( ), H2O Pt
Aturan anti jarum jam, Aturan ABCD, cara Z
Perhatikan sistem elektroda berikut;
Zn2+ (aq) Zn (s) = -0,76 volt
Pb2+ (aq) Pb (s) = -0,13 volt
Kedua leketroda ini dapat disususn menjadi sel
Pb (s) Pb2+ (aq) ║ Zn2+ (aq) Zn (s)
Dengan susunan demikian DGL sel adalah -0,63 V
Oleh karena elektroda Zn lebih negatif, maka elektroda ini akan melepaskan electron
(terjadi oksidasi), dan electron berpindah ke elektroda Pb (terjadi reaksi reduksi).
Sel Konsentrasi
Pada sel konsentrasi digunakan dua elektroda yang sama, namun konsentrasi
larutannya berbeda. +
Zn │ Zn2+(10-3M) ║Zn2+ (10-1M) Zn
Reaksi anoda : Zn  Zn2+(10-3M)
Reaksi katoda : Zn2+ (10-1M)  Zn
Reaksi sel : Zn2+ (10-1)  Zn2+ (10-3M)
E = Eo -
Iog –
= 0 + 0,059 = 0,059V
Pengukuran pH
Salah satu penggunaan terpenting darisel volta adalah penentuan ph larutan.
Meskipun elektroda standard untuk pengukuran pH adalah elektroda hydrogen, namun
elektroda ini tidak praktis. Pada umumnya orang menggunakan elektroda kaca.
a) Elektroda Kaca
Pada keadaan standard DGL, sel positif jika elektroda dengan
potensial elektroda paling negative merupakan anoda dan elektroda
dengan potensial elektroda yang paling negative adalah katoda.
82
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Elektroda ini terdiri dari kaca berbentuk bola yang mengandung HCl 0,1M dan di dalamnya
terdapat efek elektroda perak/perak klorida.
Elektroda ini dicelupkan ke dalam larutanyang akan diukur pHnya. Jika dihubungkan
dengan elektroda dengan elektroda kalomel akan diperoleh diagram berikut.
Ag, AgCl │ HCl (0,1M) │gelas│larutan║elektroda kalomel
Potensial dari elektroda gelas bergantung pda ph larutan
E (gelas) = Eo (gelas) +
pH
b) Elektroda Hidrogen
Potensial elektroda bergantung pada pH larutan. Jika suatu sel konsentrasi menggunakan
salah satu elektroda standard dan yang lainnya bukan standard, sedang elektroda standard
adalah katoda, maka
Anoda : ½ H2 (g)  H+ (?) + e
Katoda : H+ (std) + e  1/2H2
(g)
Reaksi sel ½ H2 (g) + H+ (std)  H+ (?) + ½ H2(g)
E (sel) = Eo (sel) -
log
Jika pH2 pada ke dua elektroda 1 atm dan menurut perjanjian (H+)std = 1
Sedangkan E (sel) = 0, maka
E (sel) = -0,059 log (H+)
E (sel) = 0,m059 pH
Pada pH = 4, E (sel) = 0,059 x 4 = 0,236 V
Pada pH = 6, E (sel) = 0,059 x 6 = 0,354 V
Suatu elektroda hidrogen dengan p (H2) = 1 atm dihubungkan dengan elektroda
kalomel standard yang setengah reaksinya.
Hg2Cl2(s) + 2 e  2 Hg (l) + 2 Cl Eo = 0,242 V
Jika DGL sel 0,0800V hitung pH larutan disekitar elektroda hydrogen yang dicelupkan ke
dalam suatu larutan netral.
Jawab ;
Hg2Cl2(s) + H2 (g)  2 Hg (l) + 2 Cl- + 2H+
E (sel) = 0,242 V
E (sel) = Eo (sel) + 0,059 pH
0,0800= 0,242 + 0,059 pH
pH =
= 9,5
jika elektroda hydrogen dicelupkan ke dalam larutan netral (pH =7)
E (sel) = 0,242 + (0,059 x 7 )
83
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
= 0,242 + 0,41 = 0,65 V
DGL dan Energi Bebas
Energi listrik yang dihasilkan oleh sel Galvani/ sel Volta adalah sama dengan
pengurangan energi bebas.
Harga ΔGo negatif menunjukkan reaksi sel di atas berlangsung secara spontan
Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu
Dapat disimpulkan bahwa suatu reaksi redoks yang mempunyai DGL sel positif (mempunyai
ΔGo negatif), akan berlangsung secara spontan.
Hubungan Antara Eo dengan ΔGo
ΔGo = – RT In K
ΔGo = – 2,303 RT log K
ΔGo = – nFEo
-nFEo = – RT In K
-nFEo = – 2,303RT Iog K
Eo =
Eo =
In K =
log K =
In K =
log K =
K = K =
Reaksi ke kanan ΔGo K Eo
Berlangsung
Kesetimbangan
Tidak berlangsung
-
0
+
> 1
1
< 1
+
0
-
Potensial Elektroda dan Tetapan Kesetimbangan
Tetapan kesetimbangan suatu reaksi kesetimbangan misalnya
Cu(s) + 2 Ag+ (aq) ↔ Cu2+ (aq) + 2 Ag (s)
Cu2+ + 2e  Cu Eo = 0,34 Volt
Sesuai dengan hukum Nernst,
E = Eo –
-ΔGo = nFEo
ΔGo = – nFEo
84
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
E = Eo +
E = Eo +
Konsentrasi ion Ag pada keadaan kesetimbangan dapat diperoleh dengan cara mengalurkan
terhadap DGL sel.
Dala hal ini tidak perlu menghitung potensial elektroda setiap setengah sel perak, karena
setengah sel tembaga tidak berubah.
Sel Volta
Ada dua macam sel yang bekerja berdasarkan prinsip galvani dan prinsip volta.
(apada tahun 1797 Luigi Galvani menenmukan bahwa listrik dapat dihasilkan oleh reaksi
kimia). Padsa tahun 1800 Allesandro Volta membuat sel praktis pertama menghasilkan
listrik berdasarkan reaksi kimia.
1. Sel primer
Setelah salah satu komponen habis terpakai tidak dapat mengubah kembali hasil
reaksi menjadi pereaksi. Contoh Sel primer: Sel Daniel, Sel Konsentrasi, Sel ion dengan
bilangan oksidasi yang berubah-ubah, Sel kering (sel Leclanche), Sel kering Alkali, Sel
bervoltase tetap, Baterai Perak Oksidasi, Sel merkuri.
2. Sel Penyimpan: Sel penyimpan timbale (aki), Sel Edison, Sel Nicad (Nikel Cadmiun), Sel
bahan Bakar.
Elektrolisis
Alat elektrolisis terdiri atas sel elektrolisis yang berisi elektrolit (larutan atau
Leburan). Agar terjadi elektrolisis diperlukan potensial minimum karena
1. Adanya beda potensial antara elektroda menyebabbkan ion-ion dalam sistem bergerakj
ke lektroda. Hidrogen dan oksigen yang mula-mula terbentuk menutupi permukaan
elektroda dan reaksi sebaliknya yang terjadi.
Perhatikan reaksi setengah sel :
4H+ + O2 4 e  2 H2 Eo = -1,23 V
2 H+ + 2 e  H2 Eo = 0,00 V
Beda potensial harus sekurang-kurangnya mengimbangi DGL balik (back e.m.f) yang
disebabkan oleh penyerapan hasil elektrolisis pada permukaan elektroda. Potensial urai
teoritis untuk elektrolisis asam sulfat adalah 1,23 V.
2. Diperlukan potensial tambahan untuk discas ion pada elektrolisis yang dipsevbut
potensial lebih (over Potensial).
85
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Potensial lebih merupakan ukuran energi pengaktifan bagi reaksi elektroda . reaski pada
elektroda yang emnghasilkan gas, ememrlukan potensial lebih yang besar.
Reaksi Pada elektroda
Ada persaingan antara ion-ion dari elektrolit dan ion dari air untuk bereaksi pada
permukaan elektroda. Yang menang pada persainagn ini dapat diramal dari harga potensial
elektroda dan potensila lebih.
Pada elektrolisi8s larutan natriumklorida encer ada dua kemungkina terjadi reakso pad
anoda, yaitu
2 Cl- (aq)  C2 (g) + 2e
2 H2O (l)  O2 (g) + 4 H+ (aq) + e
Pada suasanan eksperimen, terjadi oksidasi air bukan oksidasi ion klorida. Ada dua
kemungkinan terjadi reaksi pada katoda ya itu
Na+ (aq) + e  Na (s)
2 H2O (l) + 2 e  H2 (g) + 2 OH- (aq)
Hasil ekpserimen menunjukkan bahwa air yang emgalami reduksi bukan ion Na+
Jika kedua reaksi elektroda (anoda dan katoda ) dijumlahkan dan jumlah elektroda
disetarakan maka reaksi dapat dituis
6 H2O (l)  2 H2(g) + O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 OH- (aq)
Oleh karena itu itu ion H+dan OH- membentuk air, reaksi keseluruhan dapa ditulis
2 H2O (l)  2 H2(g) + O2(g)
Jadi dalam elektrolisis larutan naCl encer, ion Na+ dan ion Cl- tidak bereaksi, namun ion-ion
ini diperlukan untuk mengalirkan listrik melalui elektrolit agar terjadi dekomposisi air.
Reaksi pada elektroda dapat dijelaksna dengan harga potensial elektroda. Dari data
potenaisla elektroda. Dapat dilihat kecenderungan untuk berlkangsungnya kedua proses di
bawah ini
Mn+ + n e  M
X2 + 2 e  2 X-
Reaksi dengan potensialelekteroda lebih positif lebih mudah terjadi. Misalnya dalam larutan
yang emngandung ion Cu2+ dan ion Ag+ dengan konsentrasi yang sama, ion yang lebih
dahulu mengalami reduksi adalah ion Ag+
Ag+ (aq) + e  Ag (s) Eo = + 0,80 V
Cu2+ (aq) + 2e  Cu (s) Eo = + 0,34 V
86
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Oleh Karen itu pada permukaan ion negative adalah kebalikan dari permukaan ion positif,
maka reaksi oksidasi yang mudah terjadi adalah yang mempunyai potensial elektroda lebih
negative,
I2 (AQ) + 2e . 2 I- (aq) Eo = + 0,54 V
Cl2 (aq) + 2e  2 Cl- )aq) Eo = + 0,36 V
Jadi,
Jika larutan terdapat ion Cl- dan ion I-, maka I- yang lebih dahulu mengalami oksidasi.
Dalam larutan air, air dapat mengalami oksidasi di anoda dan mengalami reduksi di katoda.
Anoda ; H2O  2 H+ + ½ O2 + 2e
Katoda : H2O + e  ½ H2 + OH-
Perhatikan potensial elektoda berikut
Na+ (aq0 + e  Na (s) Eo = -1,271 V
H2O + e  ½ H2 (g) + OH- (aq) Eo = + 0,5 V
Oleh karena itu pada elektrolisis larutan terbentuk oksigen. Demikian halnya, jika
mengelektolisis larutan flourida pada anoda air mengalami oksidasi
2 H+ + ½ O2 2 e - H2O Eo = + 1,23 V
F2 + 2e  2 F- Eo = + 2,87 V
Elektrolisis dan aspek Kuantittatif
Michael Faraday berhasil menemukan aspek kuantitatif dari elektrolisis. Dari kedua
hukum Faraday:
Jumlah mol zat yang dioksidasi atau direduksi pada suatu elektroda adalah sama
dengan jumlah mol electron yang melalui elektroda tersebut dibabgi dengan jumlah
electron yang terlibat dalam reaksi pada elektroda untuk setiap ion atau molekul zat.
Perhatikan reaksi elektroda
Ag+ (aq0 + e  Ag (s)
Cu2+ (aq) + 2 e  Cu (s)
Al3+ (aq) + 3e  Al (s)
1 mol elektron akan mereduksi dan mengendapkan q mol Ag+ atau 0,5 mol Cu2+ atau 0,333
mol Al3+. Muatan 1 mol elektron 6,0229 x 1023 x 1,6021 x 10-9 = 96489 Coulomb (¬ 96500
coulomb). Seperti yang sudah dijelaskan muatan listrik sebesar 96500 C disebut faraday, F,
1 Faraday = 96500 C. Jadi, besarnya listrik yang diperlukan untuk mereduksi Ag+, Cu2+
dan Al3+ berturut-turut 1 faraday dan 3 Faraday. Perubahan massa zat yang terjadi dapat
diungkapkan dengan rumus.
M = Q
M adalahg massa dinyatakan dalam gram
87
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Q = Jumlah listrik dalak Coulomb
A/n = massa ekivalen
A = massa atom ( massa molekul ) realtif
n = perubahan dalam bilangan oksidasi
F = Faraday, 96500 coulom
5. Rangkuman
Reaksi oksidasi reduksi yang biasa disingkat dengan redoks didefinisikan dalam tiga
hal, yaitu: transfer oksigen, transfer elektron dan perubahan bilangan oksidasi. Zat yang
teroksidasi bertindak sebagai reduktor dan zat yang mengalami reduksi adalah oksidator.
Untuk menyamaan persamaan reaksi redoks dapat digunakan dengan sistem setengah
reaksi atau sistem perubahan bilangan oksidasi.
Elektrokimia terdiri dari sel Volta dan sel elektrolisis. Sel Volta merupakan sel yang
membuat suatu zat kimia menghasilkan listrik, sedangkan sel elektrolisis menguraikan zat
kimia dengan bantuan listrik. Sel Volta dapat dikelompokkan menjadi sel primer dan sel
sekunder.
6. Latihan
Kasus 1.
Peralatan yang terbuat dari besi mudah sekali berkarat, tetapi jika dibuat dari bukan besi
atau besi dilapisi dengan bahan lain tidak terjadi perkaratan. Mengapa demikian?
Kasus 2.
Baterai ABC tidak bisa digunakan lagi setelah habis masa pakainya, tetapi beberapa
macam baterai dapat digunakan dengan mengecash kembali. Diskusikan mengapa
demikian?
88
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL IX
SENYAWA ORGANIK DAN MAKROMOLEKUL DALAM STRUKTUR, GUGUS FUNGSI,
PENAMAAN, REAKSI, DAN SIFAT-SIFATNYA
1. Indikator
1. Memprediksi posisi elektrofilik yang tersubstitusi pada cincin benzena tersubstitusi
berdasarkan jenis subtituen cincin benzena tersebut
2. Menafsirkan jumlah suatu produk reaksi (mayor-minor) berdasarkan sifat reaksi, gugus
fungsi, dan tahap reaksi
3. Merencanakan identifikasi suatu senyawa berdasarkan uji sederhana suatu gugus
fungsi.
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran Kooperatif
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
A. KIMIA KARBON
Kimia karbon atau kimia organik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari
senyawa-senyawa karbon. Karbon memiliki sifat-sifat istimewa, karena dapat membentuk
ikatan yang stabil dengan dirinya sendiri dan juga dengan unsur-unsur lain, seperti hidrogen,
oksigen, nitrogen, belerang, fosfor, dan lain-lain. Bentuk rantai senyawanya dapat berupa
rantai lurus, bercabang, atau bentuk lingkar. Kemungkinan kombinasi inilah sehingga jumlah
senyawa karbon sangat banyak.
Senyawa karbon disebut senyawa organik, karena pada mulanya senyawa karbon
hanya diperoleh dari organisme hidup dengan adanya „vital force“. Teori ini tidak dapat
dipertahankan setelah Friedrich Wöhler (1800-1882) pada tahun 1828 mensintesis urea dari
senyawa anorganik, yaitu ammonium sianat. Penemuan ini merupakan awal dari
perkembangan organik yang sangat pesat, karena semakin banyak senyawa organik berhasil
disintesis di laboratorium.
89
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Berdasarkan kerangkanya, senyawa karbon dibedakan atas senyawa alifatik dan
senyawa siklik. Senyawa siklik terdiri dari senyawa heterosiklik dan homo- siklik. Kedua
kelompok senyawa siklik ini dapat dibedakan atas senyawa aromatik dan non aromatik.
Senyawa karbon dapat juga dikelompokkan berdasarkan gugus fungsinya, misalnya senyawa
hidrokarbon, karbonil, alkohol, eter, karboksilat, nitro, halida dan sebagainya.
A. Nomenklatur Senyawa Karbon
Ada dua cara pemberian nama senyawa karbon, yaitu cara trivial dan cara IUPAC.
Cara trivial banyak digunakan untuk senyawa-senyawa cukup yang kompleks, sedangkan
cara IUPAC hanya efektif bagi senyawa-senyawa yang tidak begitu besar molekulnya. Pada
pembahasan ini, diawali dengan nomenklatur untuk senyawa hidrokarbon yang kemudian
dilanjutkan dengan senyawa-senyawa lainnya, seperti alkohol, aldehid, dan asam
karboksilat.
1. Nomenklatur Senyawa Alkana
Alkana adalah senyawa hidrokarbon yang semua ikatannya adalah jenuh dan
memiliki rumus umum: CnH2n+2. Rumus umum untuk sikloalkana: CnH2n. Nama alkana
semuanya berakhiran ana, untuk empat alkana paling pertama diberi nama semitrivial, yaitu
metana, etana, propana, dan butana. Selanjutnya, mulai dari alkana dengan jumlah lima
atom karbon diberi nama bilangan Latin atau Yunani. Senyawa yang tidak bercabang diberi
awalan n (n = normal), n-alkana.
CH4 metana C11H24 undekana C30H62 trikontana
C2H6 etana C12H26 dodekana C31H64 hentrikontana
C3H8 propana C13H28 tridekana C32H68 tritrikontana
C4H10 butana C14H30 tetradekana C40H82 tetrakontana
C5H12 pentana C20H42 eikosana C80H162 oktakontana
C6H14 heksana C21H44 heneikosana C100H202 hektana
C7H16 heptana C22H46 dokosana
C8H18 oktana C23H48 trikosana
C9H20 nonana C19H40 nonadekana
C10H22 dekana C24H50 tetrakosana
Alkana bercabang diberi nama dengan menggunakan aturan IUPAC sebagai berikut:
 Menentukan rantai C terpanjang yang merupakan rantai pokok dan inilah sebagai nama
alkananya..
90
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
 Menentukan substituen pada rantai pokok dan disebut sebagai gugus alkil. Gugus alkil
adalah gugus yang mempunyai rumus umum CnH2n+1, yang namanya sama dengan
alkana, hanya saja akhiran ana diganti dengan akhiran il.
Contoh: CH3- metil C2H5- etil CH3CH2CH2- n-propil
(CH3)2CH- isobutyl(1-metiletil)
 Memberi nomor atom-atom C pada rantai pokok, sehingga atom C yang mengikat
substituen mempunyai nomor serendah mungkin.
 Menyusun nama senyawa yang diawali dengan nomor substituen, kemudian nama
substituen dan terakhir nama rantai pokok.
 Bila senyawa memiliki lebih dari satu substituen yang sejenis harus ditambahkan awalan
di (2 substituen), tri (3 substituen), tetra (4 substituen), penta (5 substituen), dst.
 Bila senyawa memiliki substituen yang berbeda, maka dimulai dari substituen terkecil
(metil, etil, propil, butil) atau menurut abjad (butil, etil, metil, propil).
 Bila atom C pada rantai pokok mengikat dua substituen, maka nomor harus disebut
ulang.
 Dalam penulisan substituen, diutamakan susbstituen yang lebih sederhana.
 Diusahakan nomor-nomor substituen mempunyai nomor yang terkecil.
Contoh:
H3C
HC
H2
C
H2
C
HC
HC
CH3
CH3 CH3 CH3
H3C
H2
C C
HC
H2
C
CH3H2C
CH3
CH3
CH3
H3C
HC
H2
C
H2
C C
H2
C
CH3
CH3
CH3
CH3
2,3,6-trimetil-heptana 3,3-dimetil-4-etil-heksana
2,5,5-trimetil-heptana
Untuk senyawa sikloalkana diberi nama sama dengan senyawa alkana alifatik, tetapi
senyawa sikloalkana diberi awalan siklo.
Contoh:
H3C
metilsikloheksana
C2H5
CH3
1-etil-3-metil-siklopentana
2. Sistem Penamaan Alkena
Alkena yang biasa juga disebut olefin adalah senyawa hidrokarbon yang memiliki satu
atau lebih ikatan rangkap dua dengan rumus umum CnH2n. Rumus sikloalkena dan alkadiena
91
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
adalah CnH2n-2. Alkena juga terdiri dari alkena alifatik dan alkena siklo. Nama-nama alkena
sesuai dengan nama alkana, dengan akhiran ana pada alkana diganti dengan akhiran ena.
C2H4 etena (etilena) C4H10 butena (butilena)
C3H6 propena (propilena) C5H10 pentena
Untuk butena dan alkena yang lebih tinggi berlaku tata nama sebagai berikut:
 Alkena yang tidak bercabang diberi nama sesuai dengan jumlah atom C yang dimiliki dan
atom C memiliki ikatan rangkap diberi nomor serendah mungkin.
 Alkena yang bercabang, diberi nama dengan menyebut nomor dan nama substituen
kemudian menyebut nomor ikatan rangkap dan rantai pokoknya.
 Jika alkena mengandung lebih dari satu ikatan rangkap, maka rantai pokoknya diberi
nama diena (2 ikatan rangkap), triena (3 ikatan rangkap), dan seterusnya.
 Jika dihitung dari kedua arah ternyata atom C berikatan rangkap bernomor sama rendah,
maka dipilih nomor yang mengakibatkan atom C yang mengikat substituen mempunyai
nomor serendah mungkin.
 Alkena siklo diberi nama awalan siklo.
Contoh:
H3C
H2
C
H2
C CH
CH2 H3C CH
CH
H2
C CH3
HC
HC
H2
C CH
CH
H3C CH3
CH3 CH3
H3C CH
CH
CH
CH2
H3C
HC
CH
CH
C
CH3
CH3
CH3
CH3
1-pentena 2-pentena
5,6-dimetil-2-heptena
1,3-pentadiena
2,2,5-trimetil-3-heksena
CH3
3-metil-siklopentena
3. Nomenklatur Alkuna
Alkuna adalah senyawa hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap tiga dengan
rumus umum: CnH2n-2. Senyawa sikloalkuna mempunyai rumus umum: CnH2n-4. Sistem
penamaan alkuna sama dengan alkena, hanya saja akhiran ena diganti dengan akhiran una.
C2H2 etuna (asetilena) C4H6 butuna
C3H4 propuna C5H8 pentuna
Contoh:
92
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
H3C
H2
C
H2
C C CH
H3C C C CH3
HC
HC
H2
H3C C C C CH3
CH3 CH3
HC C C CH
2-butuna 1-pentuna
5,6-dimetil-2-heptuna
1,3-butadiuna
sikloheksuna
4.Tatanama Senyawa Aromatik
Sistem penamaan senyawa aromatik digunakan nama trivial dan nama IUPAC. Sistem
IUPAC menganggap bahwa senyawa aromatik adalah turunan dari benzena. Jadi, pertamatama
nomor dan nama substituen disebut, kemudian diikuti dengan benzena. Umumnya
senyawa aromatik yang terdiri dari dua substituen diberi awalan orto (o) untuk kedua
substituen bernomor 1,2; meta (m) bagi kedua substituen bernomor 1,3; dan para (p) untuk
kedua substituen bernomor 1,4.
Contoh:
CH3 OH NH2
toluena
metilbenzena
fenol
hidroksibenzena
anilin
aminobenzena
COOH
Br
OH
COOH
OH
O2N
CH3
asam benzoat
asambenenakarboksilat
p-nitrotoluena
1-nitro-4-metilbenzena
m-bromofenol
1-bromo-3-
hidroksibenzena
asam salisilat
asam-o-hdroksibenzoat naftalena fenantrena
5. Tatanama Alkohol
Alkohol memiliki gugus fungsi OH, yang dapat dibedakan atas alkohol primer,
sekunder, dan tersier. Alkohol dapat juga dibedakan atas alkohol monohidroksi, dihidroksi,
93
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
trihidroksi, dan polihidroksi. Alkohol diberi nama trivial atau nama IUPAC. Nama IUPAC sama
dengan alkana, akhiran ana diganti dengan akhiran ol. Untuk dihidroksi diberi akhiran diol,
trihroksi diberi akhiran triol, dan seterusnya.
Contoh:
H3C OH H3C
H2
C OH H3C
H2
C
H2
C OH
3HC CH
CH3
CH3
metilalkohol
metanol
etilalkohol
etanol
n-propilalkohol
n-propanol
isopropilalkohol
2-metilalkohol
H2
C
H2
C
H2
H3C C OH
CH
H2
H3C C CH3
OH
H2
C
H2
HO C OH
1-butilalkohol
1-butanol
2-butilalkohol
2-butanol
glikol
etanadiol
OH
H2C CH
CH2
OH OH OH
H3C CH
CH2
OH OH
gliserol
1,2,3-propanatriol
metilglikol
1,2-propanadiol
sikloheksilalkohol
sikloheksanol
H2C CH
OH
vinilalkohol
etenol
CH
H2
H2C C OH
alilalkohol
2-propen-1-ol
6. Sistem Penamaan Eter
Eter adalah senyawa dengan rumus Ar/R-O-R’/Ar’. Untuk eter yang R dan R`sama
disebut eter simetris. Senyawa eter diberinama dengan menyebut terlebih dahulu kedua
gugus alkil/arilnya kemudian diikuti dengan kata eter atau pertama diberi kata alkoksi
kemudian nama alkananya.
Contoh:
H3C O CH3
H2
C O
H2
H3C C CH3
H2
C O
H2
H3C C
H2
C CH3
O
O O O
dimetileter
metoksimetana
dietileter
etoksietana
etilpropileter
etoksipropana
epoksietana
oksiran oksdasiklopentana
tetrahidrofuran
1,4-dioksasikloheksana
1,4-dioksan
94
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
7. Nomenklatur Amina
Senyawa amina adalah senyawa organik yang mengandung nitrogen yang dapat
dianggap sebagai turunan amoniak. Senyawa amina dapat dibedakan atas amina primer,
sekunder, dan amina tersier. Cara pemberian nama amina adalah pertama-tama menyebut
alkil yang terikat pada N kemudian diikutio dengan kata amina. Atau diberi awalan N
kemudian menyebut alkana, tetapi akhiran ana diganti dengan amina.
Contoh:
H3C NH2 H3C
H2
C NH2 H3C
HN
CH3
H3C N CH3
CH3
H3C N
H2
C
H
CH3 H3C N
H2
C
CH3
CH3
metilamina
metanamina
etilamina
etanamina
dimetilamina
N-metilmetanamina
trimetilamina
N,N-dimetilmetanamina
etilmetilamina
N-metiletanamina
etildimetilamina
N,N-metiletanamina
8. Tatanama Senyawa Aldehid
Aldehid adalah senyawa karbonil yang mengikuti struktur Ar/R-CH=O. Aldehid yang
paling sederhana adalah formaldehida. Aldehid diberi nama trivial atau nama IUPAC, yaitu
sama dengan tatanama alkana, hanya saja akhiran ana pada alkana diganti dengan akhiran
al.
Contoh:
H H
O
H3C H
O
H CH
2
O
H CH
2
O
CH3
H2
C
CH3
C H
O
H
O
formaldehida
metanaldehida
metanal
asetaldehida
etanaldehida
etanal
propionaldehida
propanaldehida
propanal
butiraldehida
butanaldehida
butanal
sikloheksanakarboksilat
2-butenaldehida
2-butenal
9. Nomenklatur Senyawa Keton
Keton adalah senyawa karbonil dengan rumus struktur Ar/R-COR’/Ar’. Keton diberi
nama dengan menyebut pertama-tama alkil/aril yang terikat kemudian kata keton atau sama
dengan alkana, tetapi akhiran ana pada alkana diganti dengan akhiran on.
Contoh:
95
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
H3C CH3
O
H3C CH
2
O
CH
2
CH
2
O
H3C CH
2
O
CH3
H2
C
CH3
C CH3
O
CH3
O
dimetilketon
propanon
etilmetilketon
butanon
dietilketon
3-pentanon
metilpropilketon
2-pentanon
fenilmetilketon
2-ropenilmetilketon
3-penten-2-on
CH3
H3C
10. Sistem Penamaan Senyawa Asam karboksilat
Asam karboksilat senyawa organik yang mengandung gugus karboksil (COOH). Asam
karboksilat diberi nama trivial dan nama IUPAC.
HCOOH asam formiat asam metanoat
CH3COOH asam asetat asam etanoat
CH3CH2COOH asam propionat asam propanoat
CH3(CH2)2COOH asam butirat asam butanoat
CH3(CH2)3COOH asam valerat asam pentanoat
CH3(CH2)4COOH asam kapronat asam heksanoat
Untuk asam karboksilat takjenuh, siklo, dan dikarboksilat diberi nama trivial dan juga
nama IUPAC.
Contoh:
COOH COOH HOOC COOH
HOOC
H2
C COOH HOOC
H2
C
H2
C COOH HOOC
H2
C
H2
C
H2
C COOH
asam krotonat
asam 2-metilpropenoat
sikloheksanakarboksilat
asam oksalat
asam etanadioat
asam malonat
asam propanadioat
asam suksinat
asam butanadioat
asam glutarat
asam pentanadioat
COOH
OH
HOOC
COOH
OH
HOOC
COOH
OH
asam laktat OH
asam 2-hidroksipropanoat
asam malat
asam 2-hidroksibutanadioat asam tatrat
asam 2,3-
dihidroksibutanadioat
B. Keisomeran Senyawa Karbon
96
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Isomer adalah dua atau lebih senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi
mempunyai struktur yang berbeda. Isomer dapat dibedakan atas isomer struktur dan isomer
ruang. Isomer struktur tediri dari isomer rangka, isomer posisi, dan isomer fungsi. Isomer
ruang terdiri dari isomer geometrid an isomer optik.
1. Isomer Rangka
Isomer rangka terjadi karena perbedaan cara atom karbon tersusun dalam molekul.
Contoh:
n-butana 2-metilbutana 2,2-dimetilpropana
2. Isomer Posisi
Isomer posisi terjadi karena perbedaan posisi gugus fungsi dalam molekul.
Contoh:
OH
OH
OH
1-pentanol 2-pentanol
3-pentanol
3. Isomer Fungsi
Isomer terjadi karena perbedaan gugus fungsi dalam molekul.
Contoh:
OH
O
dietileter 1-butanol
dan
O
dan CHO
3-pentanon pentanal
4. Isomer Geometri
Isomer geometri terjadi pada senyawa-senyawa olefin dan biasa juga disebut isomer
cis-trans. Selain itu, dalam isomer ini digunakan sistem Z-E, yang didasarkan pada ssstem
prioritas Chans-Ingol-Prelog gugus yang terikat pada ikatan rangkap.
Contoh:
C C
Cl Cl
H3C CH3
C C
Cl CH3
H3C Cl
cis-1,2-dikloro-2-butena trans-1,2-dikloro-2-butena
97
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
C C
Cl C2H5
H3C Br
E-3-bromo-2-kloro-2-pentena
C C
Cl Br
H3C C2H5
Z-3-bromo-2-kloro-2-pentena
5. Isomer Optik
Isomer optik terjadi karena adanya perbedaan sifat ketanganan atau sifat pemutaran
bidang polarisasi cahaya. Senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan
disebut dekstro (d), sedangkan senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya ke
kiri disebut levo (l). Senyawa-senyawa yang demikian bersifat optis aktif.
Contoh:
CO2H
C*
CH3
HO H
CO2H
C*
CH3
H OH
L-(+)-asamlaktat D-(-)-asamlaktat
C. Reaksi-reaksi Senyawa Karbon
Gugus fungsi sangat menentukan reaksi yang terjadi pada senyawa karbon. Ada
beberapa macam reaksi yang dapat terjadi pada senyawa karbon, diantaranya adalah reaksi
oksidasi, reaksi reduksi, reaksi substitusi, reaksi adisi, reaksi eliminasi, reaksi polimerisasi.
1. Reaksi Oksidasi
Reaksi oksidasi adalah reaksi yang terjadi karena senyawa karbon mengalami
oksidasi.
Contoh:
+ O3 CH3CHO + (CH3)2CO
OH
+ K2CrO4
O
H2SO4
+ Cr2(SO4)3
2. Reaksi Reduksi
Reaksi reduksi adalah reaksi yang terjadi karena senyawa karbon mengalami reduksi.
Contoh:
H
O
+ LiAlH4 CH3CH2CHOH + LiAl(OH)4
COOH CHO
OH
LiAlH4 LiAlH4
3. Reaksi Substitusi
98
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Reaksi substitusi atau reaksi penggantian adalah reaksi yang atom, ion atau gugus
dari suatu substrat digantikan oleh atom, ion atau gugus lain.
Contoh:
OH HBr Br
Cl2 Cl
4. Reaksi Eliminasi
Reaksi eliminasi penghilangan atau pengeluran suatu molekul dari substrat. Reaksi
yang mengeluarkan air disebut dehidrasi, reaksi yang mengeluarkan halogen disebut reaksi
dehalogenasi, dan lain-lain.
Contoh:
OH HBr
Cl
C2H5OH
5. Reaksi Adisi
Reaksi adisi merupakan kebalikan dari reaksi eliminasi, yakni reaksi penambahan
suatu atom atau gugus ke dalam substrat.
Contoh:
HCl
Cl
Br2
Br
Br
6. Reaksi Polimerisasi
Reaksi penggabungan dari beberapa monomer membentuk makromolekul yang biasa
disebut senyawa polimer.
Contoh:
99
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Cl
H
Cl
Cl
n
n
H
H
3
Cl Cl Cl
5. Rangkuman
Kimia karbon atau kimia organik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari
senyawa-senyawa karbon. Berdasarkan kerangkanya, senyawa karbon dibedakan atas
senyawa alifatik dan senyawa siklik. Beberapa macam senyawa organik, diantaranya adalah
alkana, alkena, alkuna, alkohol, eter, keton, aldehida, asam karboksilat, amina, ester, dan
amida. Penamaan jenis-jenis senyawa tersebut digunakan sistem IUPAC dan sistem umum
atau trivial.
Senyawa organik dapat memiliki rumus molekul yang sama, tetapi rumus struktur
yang berbeda yang disebut sebagai isomer. Ada beberapa macam isomer, yaitu: isomer
rangka, isomer posisi, isomer fungsi, isomer geometri dan isomer optic.
Reaksi-reaksi senyawa karbon yang penting adalah reaksi substitusi, reaksi eliminasi,
reaksi adisi, reaksi osidasi, reaksi reduksi, reaksi penataan ulang, dan reaksi polimerisasi.
6. Latihan
Kasus 1.
Gugus Cl dan Br bertindak sebagai pengarah orto, padahal ditinjau dari sudut induksi,
kedua gugus ini adalah penarik elektron. Diskusikan mengapa demikian.
Kasus 2.
Rancang sintesis senyawa o-bromonitrobenzena dan m-bromonitrobenzena.
Kasus 3.
Gugus OH tidak dapat dimasukkan dalam benzena dengan substitusi elektrofilik. Mengapa
dan dengan cara apa kita dapat mensisntesis senyawa fenol.
100
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
MODUL X
CARA PEMISAHAN DAN ANALISIS KIMIA
1. Indikator
1. Memilih metode pemisahan yang tepat berdasarkan karakteristik zat kimia yang akan
dipisahkan
2. Menganalisis data percobaan untuk mengidentifikasi suatu zat kimia
3. Memilih suatu cara analisis kimia yang tepat untuk menentukan kandungan zat kimia
dalam suatu cuplikan
2. Waktu : 2 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran inkuiri
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
CARA PEMISAHAN DAN ANALISIS KIMIA
A. Pemisahan dengan Cara Pengendapan
Dasar pemisahan pengendapan adalah perbedaan kelarutan antara analit (komponen atau
konstituen yang dicari) dengan zat-zat atau komponen lain yang tidak diinginkan.
Pengendapan dapat dilakukan dengan cara : (1) pengaturan pH (2) Penambahan pereaksi
sulfida (cara sulfida) (3) Penambahan pereaksi anorganik; (4) Penambahan pereaksi organik;
(5) elektrodeposisi. Masing-masing cara mempunyai karakteristik, kelebihan dan
kekurangannya masing-masing.
101
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
1. Pengendapan dengan cara pengaturan keasaman
Terdapat perbedaan yang cukup besar diantara kelarutan hidroksida-hidroksia, oksidaoksida
dan asam-asam dari berbagai macam unsure. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk
melakukan pemisahan dengan cara pengendapan. Pengendapan dapat dilakukan dengan
pengaturan keasaman mulai dari pH sangat rendah sampai dengan pH tinggi. Pemisahan
ini dapat digolongkan ke dalam tiga kategori ; yaitu (a) larutan dibuat dalam suasana
asam kuat relative pekat (b) larutan dibuffer pada pH menengah dengan pereaksi
NH3/NH4Cl; (c) dan larutan di buffer pada pH tinggi dengan pereaksi HOAc/NH4OAc;
NaOH/Na2O2.
2. Pengendapan dengan pereaksi sulfida
Kecuali ion-ion logam alkali dan alkali tanah, kebanyakan ion-ion logam membentuk
senyawa-senyawa sulfida tak larut. Perbedaan kelarutan yang besar dari senyawasenyawa
sulfide dalam asam-asam encer dan dalam ammonium polisulfida kuning
menjadi dasar pemisahan cara sulfide tersebut diatas. Dengan pengaturan pH cara
sulfide menjadi lebih selektif, spesifik dan sensitif. Sebagai pereaksi dapat digun akan gas
H2S (beracun) atau larutan anion sulfide dari hidrolisis senyawa tioasetamida yang lebih
aman.
3. Pengendapan dengan pereaksi anorganik lainnya.
Pereaksi larutan fosfat, karbonat, oksalat, klorida, dan sulfat sering kali digunakan
sebagai pereaksi pengendap. Meskipun dapat memberikan endapan yang spesifik dan
sering kali selektif, variasi kation yang dapat diendapkan hanya sedikit. Sebagai contoh
pereaksi larutan ion klorida dapat digunakan untuk memisahkan ion perak terhadap ion
ion logam lainnya. Demikian juga pereaksi ion sulfat dapat digunakan untuk memisahkan
sekelompok kation yakni timbale, barium dan stronsium terhadap kelompok kelompok
kation lainnya.
4. Pengendapan dengan pereaksi organik
Sejumlah pereaksi organic terpilih yang dapat digunakan untuk mengisolasi berbagai ion
anorganik telah dibicarakan dalam pembicaraan gravimetric. Untuk mendapatkan
pemisahan yang baik perlu diperhatikan pengaturan pH pada proses pengendapannya.
Keuntungan pereaksi organic ini ialah: (a) karena Mrnya besar, ion logam dalam jumlah
yang sangat kecilpun masih dapat diendapkan; (b) cukup spesifik; (c) enapan yang
diperoleh umumnya sukar larut dalam air; (d) stabil karena terbentuknya komplek khelat.
5. Pemisahan Dengan Elektrodeposisi
Eletrodeposisi (pengendapan secara eletrolitik) merupakan suatu cara yang sangat
berguna untuk penyempurnaan pemisahan. Dalam proses ini spesies yang muda
102
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
direduksi dapat merupakan zat yang dicari atau merupakan komponen yang tidak
diperlukan dari suatu campuran, diisolasi sebagai fase kedua. Cara ini menjadi lebih
efektif jika besarnya potensial eletroda yang digunakan dapat dikontrol pada tingkat yang
telah ditentukan sebelumnya.
Katoda raksa mempunyai penggunaan yang khas untuk menghilangkan berbagai ion
logam sebelum larutan yang tertinggal dianalisis. Pada umumnya, logam logam yang
lebih mudah direduksi dari pada logam seng akan mengendap secara baik pada raksa.
Logam logam aluminium, berilium, logam logam alkali dan alkali tanah akan tertinggal
dalam larutan. Potensial yang diperlukan untuk penurunan konsertasi ion logam pada
tingkat yang diinginkan dapat dihitung langsung dari data polarografiknya.
6. Pemisahan konstituen renik
Konstituen renik baik itu berupa analit atau zat pengotor pengganggu biasanya sukar
dipisahkan karena kadarnya yang sangat kecil (dalam satuan mikrogram). Penambahan
pereaqksi pengendap tidak dapat menyelesaikan masalah karna harga KSpnya tidak
dapat terlampaui atau jika terbentuk endapan jumlahnya sanagat kecil dalam bentuk
koloidal yang sukar disaring. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan zat pengumpul
(kolektor).
Dalam memisahkan konsituen renik dengan menggunaan kolekktor, sesudah reaksi
pengendapan selesai ditambahkan larutan ion lain sebagai kolektor. Kolektor ini akan
menarik partikel-partikel konsituen yang digunakan dari larutan, turun ke bawah sebagai
endapan.
Sebagai contoh; pemisan Mn sebagai MnO2 ditambahkan larutan Fe(III) dalam suasana
alkalis. Koloid Fe(OH)3 yan terbentuk akan menarik partikel partikel MnO2 menendap
kebawah karena beratnya
B. Destilasi
Dasar pemisahan pada destilasi adalah perbedaan titik didih cairan pada tekanan
tertentu. Pemisahan dengan destilasi melibatkan penguapan diferensial dari suatu
campuran cairan diikuti dengan penampungan material yang menguap dengan cara
pendinginan dan pengembunan. Pemisahan dengan destitilasi terdiri dari; (a) destilasi
fraksional; (b) destilasi kolom tutup gelembung; (c) kolom fraksionasi; (d) destilasi uap.
1. Destilasi fraksional
103
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Destilasi tunggal menghasilkan pemisahan parsial dari komponen dimana fasa uap
diperkaya dengan zat yang lebih volatile. Dalam destilasi fraksional atau destilasi
bertingkat proses pemisahan parsial diulang berkali kali dimana setiap kali terjadi
pemisahan lebih lanjut hal ini berarti proses pengayaan dari uap yang lebih volatile
juga terjadi berkali kali sepanjang proses destilasi fraksional itu berlangsung
2. Kolom fraksionasi
Kefektifan kolom ini sangat dipengaruhi oleh beberapa factor seperti cara
pengaturan materi dalam kolom, pengaturan temperature, panjam kolom dan
kecepatan penghilangan hasil destilasi.
3. Destilasi uap
Destilasi uap adalah cara untuk mengisolasi dan memurnikan senyawa. Cara destilasi
uap dapat digunakan untuk memisahkan:
a. Senyawa yang tidak mudah menguap atau senyawa yang tidak dikehendaki.
b. Campuran berair yang mengandung garam garam anorganik terlarut.
c. Senyawa yang secara tidak langsung menguap dalam uap air misalnya; orto
nitrofenol dan para nitrofenol.
d. Hasil samping tertentu yang teruapkan oleh pengaruh uap air.
Dalam destilasi uap, uap yang keluar setelah kontak dengan bahan yang didestilasi
merupakan campuran uap dari masing masing komponen sebanding dengan volumenya.
C. Kromatografi
Kromatografi menyangkut metode pemisahan didasarka atas distribusi diferensial
komponen sampel diantara dua fasa. Menurut pengertian ini kromatografi selalu
melibatkan dua fasa, yaitu fasa diam (stationary phase) dan fasa gerak (mobil phase).
Fase diam dapat berupa padatan atau cairan yang terikat pada permukaan padar (kertas
atau suatu adsorben), sedangkan fase gerak dapat berupa cairan disebut uluen atau
pelarut, atau gas pembawa inert. Gerakan fasa gerak ini mengakibatkan terjadinya
migrasi diferensial komponen-komponen dalam sampel.
Dalam proses kromatografi selalu terdapat salah satu kecenderungan sebagai berikut ;
(a) kecenderungan molekul-molekul komponen untuk melarut dalam cairan; (b)
kecenderungan komponen-komponen untuk melekat pada permukaan padatan halus
(adsorpsi=penyerapan); (c) Kecenderungan molekul-molekul komponen untuk bereaksi
secara kimia (penukar ion).
Keuntungan pemisahan dengan metode kromatografi dibandingkan dengan metoode
lain ialah : (a) dapat digunakan untuk sampel atau konstituen yang sangat kecil (semi
104
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
makro dan mikro); (b) cukup selektif terutama untuk senyawa-senyawa organic multi
komponen; (c) proses pemisahan dapat dilakukan dalam waktu yang relative singkat;
(d) seringkali murah dan sederhana, karena umumnya tidak memerlukan alat yang
mahal dan rumit.
Jenis-jenis Kromatografi :
1. Kromatografi cair-padat (kromatografi Adsopsi)
Metode ini dikemukakan oleh Tswett dan diperkenalkan kembali oleh Kuhn dan
Ledere pada tahun 1931. Metode ini banyak digunakan untuk analisis biokimia dan
organic. Teknik pelaksanaannya dilakukan dengan kolom.Sebagai fasa diam di dalam
kolom dapat dipilih silka gel atau alumina. Kekurangan kromatografi cair-padat ini
antara lain ialah: (a) pilihan fasa diam (adsorben) terbatas; (b) koefisien distribusi
untuk serapan seringkali tergantung pada kadar total, sehingga pemisahannya
kurang sempurna.
2. Kromatografi Cair-Cair (Kromatografi Partisi)
Kromatografi ini diperkenalkan oleh Martin dan Synge tahun 1941. Fasa diam pada
kromatografi ini berupa lapis tipis cairan yang etrserap pada padatan inert berpori,
yang berfungsi sebagai fasa pendukung. Keuntungan metode ini ialah: (a) pilihan
kombinasi cairan cukup banyak; (b) koefisien distribusinya tidak tergantung pada
konsentrasi, sehingga hasil pemisahannya sangat tajam.
3. Kromatografi Gas-Padat (KGP)
Kromatografi jenis ini digunakan sbelum tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode
ini pada awalnya kurang berkembang, penemuan jenis-jenis padatan baru sebagai
hasil riset memperluas penggunaan metode ini. Kelemahan metode ini mirip dengan
kromatografi cair-padat. Pada metode KGP fasa diamnya berupa padatan dan
adsorpsi memainkan peranan utama.
4. Kromatografi Gas-Cair (KGC)
Pakar organik kadang-kadang menyebutnya sebagai kromatografi fasa uap. Pertama
kali diperkenalkan oleh James dan Martin pada tahun 1952, paling banyak digunakan
karena efisien, serba guna, cepat dan peka. Cuplikan dengan ukuran beberapa
microgram sampai dengan ukuran 10-15 gram masih dapat dideteksi. Sayangnya
komponen cuplikan harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.
Pada metode KGC fasa diamnya berupa suatu cairan yang ber-titik didih tinggi dan
proses serapannya lebih banyak berupa partisi.
5. Kromatografi Penukar Ion
105
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Metode kromatografi kebanyakan digunakan untuk pemisahan bahan organic,
sedang kromatografi penukar ion sangat cocok untuk pemisahan ion-ion anorganik,
baik itu kation-kation maupun anion-anion. Pemisahan terjadi karena pertukaran ionion
di dalam fasa diam. Kromatografi penukar ion juga terbukti sangat berguna
untuk pemisahan asam-asam amino.
6. Kromatografi Kertas (KK)
Kromatografi kertas merupaka kromatografi yang paling sederhana, mudah dan
murah. Jenis kromatografi ini terutama banyak digunakan untuk identifikasi kualitatif
walaupun untuk analisis kuantitatif juga dapat dilakukan. Penemu kromatografi ini
adalah Martin, Consden dan Gordon.
Fasa diam dalam kromatografi kertas berupa cair yang melekat pada selulosa kertas
sedangkan fasa geraknya berupa pelarut organic non polar. Berdasarkan kedua hal
ini maka kromatografi kertas dapat digolongkan ke dalam kromatografi partisi.
Dalam kromatografi kertas fasa gerak merembes ke dalam kertas karena efek
kapiler. Rembesan fase gerak pada kertas dapat dilakukan denagn teknik menaik
(ascending) atau dengan teknik menurun (descending). Pada teknik menaik
rembesan fasa gerak bergerak ke atas sedangkan pada teknik menurun rembesan
fasa gerak bergerak kebawah. Pada teknik menurun rembesan fasa gerak di
samping bergerak kerena efek kapiler juga dibantu efek gravitasi sehingga rembesan
berjalan lebih cepat.
7. Kromatografi Lapis Tipis (KLT atau TLC = Thin Layer Choromatography)
Pada dasarnya kromatografi lapis tipis sangat mirip dengan kromatografi kertas,
terutama pada cara melakukannya. Perbedaan nyata terlihat pada media
pemisahnya, yakni digunakannnya lapisan tipis adsorben halus yang tersangga pada
papan kaca, aluminum atau plastic sebagai pengganti kertas. Lapisan tipis adsorben
ini pada proses pemisahan berlaku sebagai fasa diam.
5. Rangkuman
Dasar pemisahan dengan cara pengendapan adalah perbedaan kelarutan zat-zat
yang berada di dalam larutan. Pengendapan dapat dilakukan dengan cara; (a) pengaturan
pH; (b) penambahan pereaksi sulfide; (c) penambahan pereaksi anorganik; (d) penambahan
reaksi organik; (e) dan eletrodeposisi.
Pemisahan sengan cara destilasi melibatkan penguapan diferenssial dari suatu
campuran cairan diikuti dengan penampungan material yang menguap dengan cara
106
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
pendinginan dan pengembunan. Destilasi hanya merupakan salah satu langka saja dalam
pekerjaan analisis kimia. Secara umum destilasi daklasifikasikan menjadi destilasi sederhana,
destilasi fraksional dan destilasi uap.
Pemisahan secara kromatografi dapat dikelompokkan menjadi kromatografi kertas,
kromatografi lapis tipis, kromatografi kolom, kromatografi penukar ion, kromatografi gas,
dan lain-lain.
6. Latihan
Kasus: Bagaimana memisahkan suatu senyawa dari jaringan tanaman, Dengan metode
pemisahan apa yang dapat digunakan untuk memisahkan suatu zat yang mudah
menguap dan mempunyai perbedaan titik didih yang kecil, dan Bagaimana
memurnikan suatu senyawa padat berupa kristal?
MODUL XI
STRUKTUR INTI ATOM, REAKSI INTI, DAN PELURUHAN RADIOAKTIF
1. Indikator
1. Menuliskan persamaan raksi inti
2. Membandingkan umur fosil berdasarkan data keradioaktifannya
2. Waktu : 1 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran berbasis masalah
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
Kimia inti ialah ilmu yang mempelajari struktur inti dan bagaimana struktur ini
mempengaruhi kestabilan inti serta peristiwa inti seperti keradioaktifan alam dan transmutasi
inti. Dalam hal ini sukar dibedakan antara kimia inti dan fisika inti. Bidang ilmu kimia yang
mempelajari efek radiasi dari radioisotop pada materi serta perubahan dalam materi disebut
kimia radiasi. Penggunaan teknik kimia dalam mempelajari zat radioaktif dan pengaruh
kimiawi dari radiasi zat radioaktif dpelajari dalam bidang radiokimia.
1. Gaya dasar
Ada tiga gaya dasar sebagai perekat penyusun alam semesta yaitu gaya gravitasi, gaya
elektromagnetik dan gaya nuklir.
Tabel 2.1 kekuatan relatif gaya dasar
Gaya kekuatan partikel
107
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Gravitasi 10-39 n, p, e
Elektromagnetik 10-3 p, e
Nuklir 1 p, n
2. Hukum kekekalan
Hukum kekekalan massa-energi
Hukum kekekalan muatan listrik
Hukum kekekalan jumlah nukleon
Nukleon ialah partikel dalam inti yaitu neutron dan proton
Kekekalan jumlah nukleon menyatakan bahwa jumlah nukleon dalam reaksi nuklir selalu
tetap. Dalam reaksi kimia, kekekalan massa dan kekekalan energi ditinjau secara
terpisah. Akan tetapi, massa dan energi saling berhubungan sesuai dengan persamaan
Einstein
E=
E= energi, m adalah ekuivalen massa, dan c adalah kecepatan cahaya.
Ekuivalen massa dalam reaksi kimia sangat kecil. Pembakaran 1000 kg arang batu
mempunyai massa ekivalen sekitar 1 mg, satu per milliard dari massa total. Tidak ada
satu neraca yang peka pun yang dapat menimbang massa sekecil ini. Oleh karena itu,
hukum kekekalan massa berlaku untuk reaksi kimia.
Sebaliknya perubahan massa pada proses nuklir dapat diukur. Pembelahan 1000 kg
uranium dapat menghasilkan energi dengan ekivalen massa 900 gram atau satu per
seribu massa total. Energi dalam peluruhan radioaktif berkisar diantara 0 dan 5 MeV,
sesuai dengan perubahan massa 0.005 sma.
Dalam bidang nuklir perubahan energi dinyatakan untuk perubahan per atom
1 mol atom = 6.0225x 1023 atom
1 sma= 1.660 x 10-24 gram
Satuan energi dinyatakan dengan electron volt per atom dengan singkatan eV, atau
kilo-elektron volt (keV=103 eV) dan mega electron volt (MeV=106 eV).
Persamaan= E=
C= 2.99x 1010 cm/S
C2=
=
=
= 931.48 MeV/sma
1 MeV= 3.8×10-14 kal= 1.6×10-6 erg = 1.602×10-3 J.
NUKLIDA
108
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Istilah nuklida digunakan untuk menyatakan suatu spesies nuklir tertentu dengan
bilangan massa A, nomor atom Z dan bilangan neutron N.
N
Tanda N biasanya tidak digunakan karena N=A-Z
Nuklida-nuklida dapat digolongkan dalam tiga tipe.
a) ISOTOP: nuklida dimana Z tetap
,
,
,
Semuanya adalah isotop Pb dimana Z= 82.
b) ISOBAR: nuklida dimana A sama
,
Jumlah nukleon 14, atau A=14
c) ISOTON: nuklida dimana N tetap
dan
adalah isoton, masing-masing mempunyai dua neutron atau N=2.
1. Lima kelompok Nuklida
a) Nuklida stabil
Nuklida ini tidak stabil atau keradioaktifannya tidak terdeteksi
,
b) Radionuklida dalam primer
Nuklida ini radioaktif dan dapat ditemukan di alam
, waktu paro 4.5×109 tahun
c) Radionuklida alam sekunder
Nuklida ini radioaktif dan dapat ditemukan di alam, waktu paronya pendek dan
dibentuk secara kontinu dari radionuklida alam primer.
d) Radionuklida alam terinduksi
Misalnya
yang terbentuk karena antaraksi sinar kosmik dan nuklida
di
atmosfer
e) Radionuklida buatan
2. Energi pengikat inti
Massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron. Massa yang
hilang ini merupakan ukuran energi pengikat neutron dan proton.
Contoh:
Hitung energi pengikat inti per neukleon dalam
, massa satu proton 1.0078 sma,
massa satu neutron=1.0086 sma, massa satu atom Fe= 55.9349 sma. (1
MeV=1.602×10-13 J).
109
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Jawab:
26 proton= 26×1.00728 = 26.1893
30 neutron=30×1.00866 =30.2598
Jumlah = 56.4491
26 elektron = 26 x 0.0005486 = 0.01426 sma
Massa satu atom (menurut perhitungan) = 56.9349 sma
Massa satu atom (menurut pengamatan) = 55.9349 sma
Massa yang hilang = 0.5285 sma
Massa yang hilang per nucleon =
= 0.9438 sma. Per nukleon atau
0.009438 x 1.6605 x 10-24 g x 1.567.10-29kg
Energi ikatan (1.5×10-29)(2.9979×108) 2
1.408×10-12 J
= 8.79 MeV
Catatan : 1 sma= 931 MeV
1 MeV= 1.602×10-13J
Makin besar energi pengikat inti, sistem tersebut makin erat terikat oleh karena itu
sangat stabil.
Inti dapat dikelompokkan juga menurut jumlah proton dan neutron apakah genap
atau ganjil.
Jika dalam nuklida terdapat jumlah proton genap (z-genap) dan jumlah neutron
genap (N-genap), inti tersebut di atas tipe genap-genap.
Ada macam-macam tipe inti.
Tipe inti jumlah inti stabil
z-genap,N-genap 209
z-genap,N-ganjil 69
z-ganjil, N-genap 61
z-ganjil, N-ganjil 4
Dari tabel di atas terlihat bahwa inti yang stabil menghendaki proton dan neutron
genap. Unsur yang terbanyak terdapat dipermukaan bumi ini silikon dan oksigen
membuktikan fakta tersebut. Oksigen terdiri atas 99.756%
dan silicon terdiri atas
92.27%
.
Ada dua model untuk menjelaskan ini yaitu model tetes cairan dan model kulit.
Model kulit inti disampaikan oleh Meyer (1950), menganggap bahwa partikel nuklir
110
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
tersusun dalam tingkat energi. Model ini ditunjang oleh kestabilan khusus dari inti-inti
tertentu.
Pada umumnya inti itu stabil jika jumlah proton atau jumlah neutron sama dengan
bilangan yang disebut “magic numbers” yaitu 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.
3. Kestabilan inti
Pada dasarnya inti terbentuk dari proton dan neutron. Kestabilan inti tergantung
pada jumlah neutron dan proton dalam inti. Apabila isotop-isotop stabil dihubungkan
maka akan diperoleh pita kestabilan inti. Unsur-unsur sampai dengan nomor atom (z)
20 pita kestabilan inti membentuk sudut 450 dengan sumbu N dan z, berarti isotopisotopnya
yang stabil jumlah neutron sama dengan jumlah proton. Isotop-isotop yang
tidak stabil akan meluruh sedemikian sehingga letaknya dekat pada pita kestabilan.
Isotop-isotop tersebut dibagi dalam tiga daerah yaitu:
1) Di atas pita kestabilan
2) Di bawah pita kestabilan
3) Di atas pita kestabilan sesudah z 83
Untuk mencapai pita kestabilan maka isotop-isotop
1) Di atas pita kestabilan
a) Memancarkan neutron
b) Memancarkan
(n p +
)
+
+
+
2) Di bawah pita kestabilan
a) Penangkapan
penangkapan-K
b) Memancarkan positron
+
3) Di atas pita kestabilan sesudah z 83
+
4. Deret keradioaktifan
Ada empat deret keradioaktifan yaitu derer Thorium Uranium, Aktinium dan
Neptunium (TUAN). Tiga diantaranya yaitu Thorium, Uranium Aktinium ditemukan di
alam, sedangkan deret Neptunium tidak ditemukan lagi. Pada deret-deret ini terjadi
111
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
peluruhan dengan pemancaran sinar alfa dan sinar beta (serta sinar gamma),
sehingga terjadi perubahan massa selalu sama empat atau nol yaitu terjadi
perubahan massa menjadi 4n, 4n+1, 4n+2, 4n+3.
Tabel Sifat deret keradioaktifan
Nama deret Jenis Inti terakhir(mantap) anggota dengan umur paling panjang
Thorium 4n (alam)
Neptunium 4n+1 (buatan)
Uranium 4n+2 (alam)
Aktinium 4n+3 (buatan)
Pola peluruhan untuk ketiga deret keradioaktifan alam sebagai berikut:
6 + 4 – +
7 + 4 – +
8 + 4 – +
Anggota deret (4n+1) dengan umur terpanjang adalah , suatu pemancar alfa
dengan waktu paro 2 x 106 tahun. Semua anggota deret ini diperoleh secara buatan
dengan hasil akhir yang stabil
5. Macam peluruhan radioaktif
a. Peluruhan alfa
Peluruhan ini terjadi pada nuklida sesudah barium (z=56). Pada peluruhan ini
dipancarkan inti
(partikel alfa)
+
b. Peluruhan beta
Proses peluruhan beta melibatkan interkonversi neutron dan proton. Pada proses
ini tidak terjadi perubahan jumlah nucleon. Ada tiga macam peluruhan beta.
1) Peluruhan Negatron
Disini terjadi perubahan neutron menjadi proton dengan pemencatan electron
negatif atau negatron
+
+
2) Peluruhan positron
+
3) Penangkapan electron
+
c. Peluruhan gamma
112
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
+
Pemancaran ini seringkali disebut “transisi isomer”
d. Pemancaran neutron terlambat
56 detik
+
cepat
+
disebut pemancar neutron terlambat
e. Pembelahan spontan
Proses ini hanya berlangsung dengan nuklida-nuklida yang sangat besar dan
membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda sedikit
+
+ 4
6. Peluruhan radioaktif
Pada peluruhan ini dapat diterapkan hukum laju orde ke satu.
=
a. keaktifan
Keaktifan suatu cuplikan radioaktif adalah jumlah peluruhan (disintegrasi)
persatuan waktu.
b. keaktifan jenis
adalah jumlah peluruhan persatuan waktu per gram zat radioaktif. Satu curie (Ci)
adalah keaktifan 3.7x1010peluruhan per detik (dis/det)(keaktifan 3.7 x104
dis/detik atau m.Ci)
7. Transmutasi inti
Pada tahun 1919 Rutherford berhasil menembak gas nitrogen dengan partikel alfa
dan memperoleh hydrogen dan oksigen.
+
+
Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama, mengubah suatu unusur menjadi
unsure lain.
Pada tahun 1934, Irene Joliot-Curie, berhasil melakukan reaksi inti,
+
+
Beberapa istilah penting untuk reaksi inti
Sasaran target : nuklida-nuklida yang ditembaki dengan partikel lainnya.
Proyektil: partikel-partikel bergerak yang digunakan untuk menembaki sasaran
Fluks:jumlah partikel bergerak yang melalui satuan luas per satuan waktu.
Penampang lintang (cross section): kebolehjadian bahwa suatu reaksi nuklir tertentu
akan berlangsung. Satuan yang digunakan ialah baru yang sama dengan 10-24 cm2.
113
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Persamaan antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasa
a. Ada kekekalan muatan dan massa-energi
b. Dapat menyerap energi (endoergik) dan melepaskan energi (eksoergik)
c. Mempunyai energi pengaktifan
Perbedaan antara reaksi nulir dan reaksi kimia biasa
a. Nomor atom berubah
b. Pada reaksi endoergik, jumlah materi hasil reaksi lebih besar dari pereaksi, dalam
reaksi eksoergik, terjadi sebaliknya.
c. Jumlah materi dinyatakan per partikel bukan per mol
d. Reaksi-reaksi menyangkut nuklida tertentu bukan campuran isotop
Reaksi yang ditemukan oleh Rutherford dan Irene Joilot-Curie disebut di atas dapat
ditulis
( , p)
dan
( n)
8. Reaksi pembelahan inti
Otto Hahn dan F.Strassman menemukan jenis reaksi inti yang disebut reaksi
pembelahan inti. Jika uranium ditembakkan dengan neutron akan menghasilkan
beberapa usnur menengah yang radioaktif. Pembelahan inti hanya terjadi pada unsur
berat, menghasilkan dua unsure belahan dan beberapa neutron.
+
+
+ 2
+
+
+ 2
+
+
+ 3
+
+
+ 2
+
+
+ 4
Pada pembelahan inti selalu dihasilkan energi disekitar 200 MeV pada setiap
pembelahan inti. Energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 g
ekivalen
dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500 ton batubara.
Bom atom yang digunakan pada perang dunia kedua adalah tipe pembelahan inti.
Bom yang menggunakan uranium-235 dan yang kedua plutonium-239. Dalam bom
atom (nuklir) energi yang dihasilkan tidak dapat dikendalikan, tetapi dalam reaktor
atom (nuklir), energi yang dihasilkan dapat dikendalikan.
9. Reaksi fusi
Pada reaksi ini terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi
satu inti yang lebih berat. Sebagai contoh:
4
+ 2
+ energi
114
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
+
+
+ energi
+
+
+ energi
+
+
+ energi
+ energi
Reaksi ini terjadi pada suhu sekitar 100 juta derajat. Pada suhu ini, tidak terdapat
atom melainkan plasma dari inti dan elektron, dimana inti dapat bergabung satu
antaraksi.
Reaksi fusi yang terjadi pada suhu setinggi ini disebut reaksi termonuklir.
Energi yang dihasilkan sangat besar. Satu kg hidrogen yang mengalami reaksi fusi
dapat menghasilkan energi yang ekivalen dengan pembakaran 20.000 ton batu bara.
10. Alkimia modern
Sampai dengan tahun 1940 unsur terberat yang dikenal adalah uranium (z=92).
Setelah diketahui bahwa suatu unsure dapat dibuat melalui reaksi nuklir, segera
disimpulkan bahwa unsure baru dapat dibuat menggunakan uranium sebagai
pereaksi awal.
+
+
+
+
11. Sintesis unsure-superberat
Usaha-usaha telah dilakukan untuk mensintesis nuklida
. Nuklida ini akan
memiliki “magic numbers” 114 proton dan 184 proton. Dalam hal ini perlu
mengembangkan alat yang dapat memepercepat proyektil seperti , , ,
maupun .
Beberapa cara telah disarankan untuk membuat unsur-unsur superberat
+
+ 4
Metode lain yang mungkin dapat berhasil
+
+
Atau
+
+
B. APLIKASI PENGETAHUAN NUKLIR
1. Energi nuklir
a. Energi dari proses pembelahan
115
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Reaksi rantai dapat dikontrol dalam reactor nuklir dengan menggunakan boron atau
kadmium yang dapat menangkap neutron thermal secara efisien.
b. Energi dari reaksi fusi
Penggunaan dari reaksi telah menghasilkan sekurang-kurangnya dua macam bom
hydrogen
1)
+
+
+ 17.6 MeV
2)
+
2
+ 22.3 MeV
Reaksi berlangsung pada suhu 1060C oleh karena itu perlu disulut dengan reaksi
bom fusi. Daya rusak bomb ini ekivalen dengan 50 megaton TNT.
Sebagai perbandingan data di bawah menunjukkan beberapa lama waktu yang
diperlukan untuk menjalankan stasiun tenaga listrik 250 MW dengan bahan bakar 50 kg.
Bahan bakar waktu
Batu bara
detik
Uranium (fisi) 13 hari
Hydrogen (fusi) 3 bulan
2. Penentuan umur
Pengukuran keradioaktifan dapat digunakan untuk menentukan umur mineral atau benda
lain. Salah satu contoh terpenting adalah pengukuran umur dengan menggunakan
radiokarbon. Di atmosfer selalu terjadi penembakan nitrogen oleh sinar kosmik,
menghasilkan
yang radioaktif
(n,p)
Karbon ini merupakan bagian dari daur karbon di alam. Lama kelamaan terdapat
kesetimbangan antara
yang diterima dan yang meluruh dalam tumbuh-tumbuhan
maupun lawan, sehingga keaktifan jenis
mencapai 15.3 dis/menit gram. Ternyata
keaktifan jenis ini konstan untuk beberapa ribu tahun. Apabila organisme hidup itu mati
pengambilan
terhenti dan keaktifan ini menurun. Oleh karena itu, umur suatu bahan
yang mengandung karbon diperkirakan dengan pengukuran keaktifan jenisnya.
3. Penggunaan radioisotop
a. Bidang kedokteran
1) Penggunaan
untuk mempelajari peredaran darah
2) Penggunaan Fe untuk mengukur laju pembentukan sel darah merah dalam tubuh
3) Yod-131 untuk mempelajari getah thyroid dalam kelenjar gondok
4) Kobalt-60 untuk terapi kanker
b. Bidang pertanian
1) Fosor-32 untuk mempelajari pemupukan
116
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
2) Radiasi untuk membasmi hama, untuk memperoleh bibit unggul dan sebagainya.
4. Penggunaan isotop dalam bidang kimia
a. Isotop radioaktif digunakan sebagai perunut
b. Zat yang akan diselidiki diubah menjadi isotop radioaktif dengan reaksi inti. Cara ini
disebut analisa pengaktifan
c. Unsur yang akan ditentukan sudah bersifat radioaktif
C. PENGGUNAAN ANALISIS PENGAKTIFAN NEUTRON
Teknik perminyakan : analisis vanadium karakteristik adanya lapangan minyak
Ilmu ruang angkasa :studi batuan bulan
Pengendalia polusi : analisis unsur beracun dalam udara dan air
Obat-obatan :pengaruh unsur renik dalam metabolism
Geologi :analisis unsur jarang dalam mineral; identifikasi endapan
mineral untuk pertambangan
Elektronika :mencari zat asing dalam bahan semi konduktor untuk
transistor
Kriminologi :membandingkan unsure renik sebagai bukti untuk tertuduh
Pertanian :deteksi pestisida pada hasil tanaman dan lingkungan
Oscanografi : studi pola arus air laut dan sedimentasi
Arkeologi :penentuan komposisi kimia barang-barang purba
5. Rangkuman
Kimia inti ialah ilmu yang mempelajari struktur inti dan bagaimana struktur ini
mempengaruhi kestabilan inti serta peristiwa inti seperti keradioaktifan alam dan
transmutasi inti. Kestabilan inti tergantung pada jumlah neutron dan proton dalam inti.
Unsur-unsur sampai dengan nomor atom (z) 20 pita kestabilan inti membentuk sudut 450
dengan sumbu N dan z, berarti isotop-isotopnya yang stabil jumlah neutron sama dengan
jumlah proton.
Isotop-isotop yang tidak stabil akan meluruh sedemikian sehingga letaknya dekat
pada pita kestabilan. Isotop-isotop tersebut dibagi dalam tiga daerah yaitu:
1) Di atas pita kestabilan
2) Di bawah pita kestabilan
3) Di atas pita kestabilan sesudah z 83
Ada dua macam reaksi inti, yaitu reaksi fusi, reaksi fisi, dan reaksi transmutasi.
117
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
6. Latihan
Kasus 1
Ditemukan tulang suatu binatang purba yang mempunyai keaktifan
2.75 dis/menit gram.
perkirakan beberapa tahun yang lampau binatang itu hidup. (
=5668 tahun).
Kasus 2
Hitunglah umur suatu biji uranium yang mengandung 0,277 gram 206Pb untuk tiap 1,667
gram 238U
MODUL XII
PENGELOLAAN LABORATORIUM KIMIA DAN PELAKSANAAN KEGIATAN
LABORATORIUM
1. Indikator
1. Merancang laboratorium kimia sekolah menengah
2. Merancang kegiatan laboratorium kimia berbasis Kompetensi Dasar
3. Mengelola laboratorium kimia SMA
2. Waktu : 1 jam tatap muka
3. Model/Strategi Pembelajaran
Model pembelajaran kooperatif
Strategi pembelajaran: diskusi, penugasan
4. Uraian Materi dan Contoh
Laboratorium ialah suatu tempat dimana percobaan dan penyelidikan dilakukan.
Tempat ini dapat berupa ruangan yang terbuka, misalnya kebun, atau ruangan yang
tertutup. Dalam pengertian terbatas, laboratorium ialah suatu ruangan tertutup dimana
percobaan atau penyelidikan dilakukan. Laboratorium merupakan salah satu sarana dalam
kegiatan pembelajaran sehingga memerlukan penanganan dan pengelolaan yang baik.
A. Susunan Laboratorium
Suatu laboratorium IPA Kimia SMA dimana perlengkapan lab. termasuk meja, kursi,
lemari dan rak yang ada di dalamnya sekurang-kurangnya berukuran 2,5 m2 untuk setia
118
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
murid. Jadi untuk sekolah yang setiap klasnya rata-rata terdapat 40 siswa, diperlukan lab.
dengan luas lantai 100 m2
Suatu lab. kimia yang baik sekurang-kurangnya harus diperlengkapi dengan ruangruang
penunjang antara lain ruang persiapan, ruang penyimpanan (gudang), ruang timbang,
dan lemari asap.
Meja demonstrasi: Meja demonstrasi harus diletakkan sedemikian rupa sehingga semua
siswa dalam kelas dapat melihat apa yang didemonstrasikan oleh guru. Meja ini biasanya
diletakkan di atas panggung, tinggi 20 cm. Ukuran meja demonstrasi adala panjang 3 m,
lebar 0.8 m, dan tinggi 0.9 m. Pada sebelah tepi depan meja dipasang bak cuci dengn
ukuran 54 x 35 x 20 cm yang dilengkapi dengan kran air. Pada meja ini juga harus
dilengkapi dengan stop kontak untuk sumber listrik.
Meja Kerja untuk Murid: Untuk standar 40 orang siswa yang praktikum dibutuhkan 10
buah meja kerja dengan pengaturan sesuai dengan gambar. Meja kerja sebaiknya dilengkapi
dengan laci pada bagian bawahnya, dan stop kontak pada tepi samping meja bagian depan.
Lemari: Lemari untuk penyimpanan alat-alat dan zat kimia, sebaiknya yang berpintu kaca,
dengan jarak rak antara satu dengan yang lain adalah 30 cm. Lemari ini dapat dipasang
pada sepanjang dinding yang tidak berjendela.
Bak cuci: Bak cuci dengan ukuran sama dengan meja kerja siswa diletakkan pada sisi kiri
dan kanan. Dalam ruang persiapan juga dibutuhkan bak cuci.
B. Organisasi Laboratorium
Tugas guru sebagai pengelola lab. antara lain adalah menjaga disiplin lab., mengatur
dan memelihara alat dan bahan, pengadaan dan pembelian alat dan bahan, dan menjaga
keselamatan lab. Untuk menjalankan tugas ini seyogianya pada setiap lab.terdapat tenaga
laboran yang membantu guru dalam mempersiapkan alat dan bahan untuk kegiatan
praktikum.
Dalam mengelola lab. harus ada tata tertib yang wajib diikuti oleh siswa dalam lab.
Tata tertib ini penting untuk menjaga kelancaran dan keselamatan bekerja dalam lab.
Tata tertib disusun oleh dewan guru yang berisi antara lain:
Larangan: Misalnya larangan menggunakan zat-zat yang beracun dan bebahaya tanpa ada
petunjuk dari guru. Larangan menggunakan alat yang mungkin dapat menimbulkan bahaya
atau kerusakan tanpa mengetahui betul cara menggunakannya.
Suruhan: Misalnya menjaga kebersihan, mMemperlakuan sesuatu jika ada kebakaran atau
kecelakaan yang disebabkan oleh zat-zat kimia atau sebab-sebab lain
119
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Petunjuk: Misalnya petunjuk untuk melakukan pkerjaan tertentu. Petunjuk bagaimana cara
mencegah bahaya atau kerusaan yang mungkin dapat timbul dari percoban yang dilakukan.
C. Administrasi Alat dan Bahan
Tujuan dari mengadministrsika alat dan bahan adalah agar dengan mudah dapat
mengetahui:
- Jenis alat atau bahan yang ada
- Jumlah masing-masing alat dan bahan
- Jumlah pembelian atau tambahan alat dan bahan
- Jumlah alat yang pecah atau hilang
Untuk keperluan administrasi diperlukan beberpa buku catatan, diantaranya:
- Buku stok
- Kumpulan daftar pembelian dan penerimaan
- Buku harian
- Kartu barang
- Catatan pinjaman alat
D. Pemeliharaan Alat dan Bahan
Alat-alat kimia yang sebagian besar terdiri dari alat-alat dari gelas, penyimpannnya
didasarkan pada jenis alat, seperti:
- tabung reaksi – kasa
- gelas kimia – kaki tiga
- corong – statif
- buret dan pipet – dan lain-lain
- gelas ukur
Alat- alat yang sebagian besar terdiri dari logam, hendaknya disimpan jauh dari zat
kimia, karena uap zat-zat kimia ini dapat merusak alat
E. Penyimpanan Bahan Kimia
Menyimpan bahan kimia dapat dibagi atas:
- Bahan-bahan yang sering dipakai
- Bahan dimana siswa diijinkan untuk mengambil sendiri
- Bahan yang jarang dipakai
- Bahan-bahan yang berbahaya (beracun, mudah terbakar, mudah meletus)
Zat-zat yang sering dipakai dan yang dapat diambil langsung oleh siswa dapat
disimpan dalam lab. pada rak yang terbuka,namun jumlah zat-zat tesbut supaya dibatasi.
120
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Zat-zat yang beracun hendaknya disimpan dalam lemari terkunci dan terpisah dari zat lain.
Pemakaian zat ini harus seizin guru penaggung jawab lab.
Ada beberapa zat yang memerlukan penyimpanan khusus antara lain:
- Fosfor putih (kuning) disimpan dalam air
- Logam natrium atau kalium isimpan dalam minyak tanah
- Zat-zat yang mudah terbakar misalnya ester, benzena, alkohol, petroleum eter, karbon
disulfida disimpan pada tempat yang dingin, tertutup rapat dan jauh dari sumber api,
- Kalium hidroksida dan natrium hidroksida ditutup dengan karet atau gabus, jangan dengan
tutup kaca.
5. Rangkuman
Laboratorium kimia harus dirancang sedemikian rupa sesuai dengan kondisi sekolah,
namun yang perlu diperhatikan adalah susunan lab. yang memungkinkan siswa dapat
melakukan kegiatan di lab. dengan baik. Guru sebagai pengelola lab. seharusnya
mempersiapkan tata tertib lab, dan melaksanakan administasi lab. dengan baik.
6. Latihan
Kasus 1: Sebuah sekolah SMA di suatu daerah belum memiliki lab. kimia. Kepala sekolah
berencana membangun satu gedung lab. termasuk di dalamnya adalah lab. Kimia.
Anda diminta untuk merancang lab. tersebut
Kasus 2: Jika Anda sebagai guru penanggung jawab lab. Kimia dimana lab.nya belum
memiliki tata tertib dan administrasi lab. yang memadai.
Anda diminta untuk menyusun tata tertib lab , format buku stok, daftar pembelian dan
penerimaan, dan kartu barang.
121
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
DAFTAR PUSTAKA
Brady, J. E. 1990. General Chemistry Principles and Structure. John Wiley and Sons. United
States of America.
Scarlett, A.J. 1958. College Chemistry. Henry Holt and Company. New York.
Sukarna, I. M. 2003. Kimia Dasar I. Jurusan Kimia FMIPA UNY. Jogjakarta
Tim Dosen Kimia Dasar. 2005. Penuntun Belajar Kimia Dasar. Jurusan Kimia FMIPA UNM.
Makassar
Sukartono. 1983. Ilmu Kimia Dasar. Gadjahmada University. Jogjakarta
Effendy. 2007. A-Level Chemistry for Senior High School Students. Bayumedia Publishing.
Malang
Keenan dkk. 1992. Kimia Untuk Universitas. Penerbit Erlangga. Jakarta
122
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
BAGIAN 1. PEMBELAJARAN SAINS MENURUT KURIKULUM 2006
Modul 1. Keterampilan-Keterampilan Proses Sains
Para ahli pendidikan sains memandang sains tidak hanya terdiri dari fakta, konsep,
dan teori yang dapat dihafalkan, tetapi juga terdiri atas kegiatan atau proses aktif
menggunakan pikiran dan sikap ilmiah dalam mempelajari gejala alam yang belum
diterangkan. Secara garis besar sains dapat didefenisikan atas tiga komponen, yaitu (1)
sikap ilmiah, (2) proses ilmiah, dan (3) produk ilmiah. Jadi proses atau keterampilan proses
atau metode ilmiah merupakan bagian studi sains, termasuk materi bidang studi yang harus
dipelajari siswa. Mengajarkan bidang studi sains (IPA) berupa produk atau fakta, konsep dan
teori saja belum lengkap, karena baru mengajarkan salah satu komponennya.
Komponen sikap ilmiah yang perlu ditumbuhkan antara lain adalah tanggung jawab,
keinginan hendak tahu, jujur, terbuka, obyektif, kreatif, toleransi, kecermatan bekerja,
percaya diri sendiri, konsep diri positif, mengenal hubungan antara masyarakat dan sains,
perhatian terhadap sesama mahluk hidup, menyadari bahwa kemajuan ilmiah diperoleh dari
sudut usaha bersama, dan menginterpretasikan gejala alam dari sudut prinsip-prinsip ilmiah.
Dengan kata lain pendidikan sains juga bertujuan mengembangkan kepribadian siswa.
Proses dapat didefenisikan sebagai perangkat keterampilan kompleks yang digunakan
ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah. Proses atau metode ilmiah itu merupakan
123
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
konsep besar yang dapat dirinci menjadi sejumlah komponen yang harus dikuasai apabila
orang itu hendak melakukan penelitian dan pengembangan dalam bidangnya. Sainstis
mengembangkan teori antara melalui keterampilan proses.
A. Keterampilan Proses Sains Menurut Abruscato
Abruscato (1992), mengklasifikasikan keterampilan proses sains menjadi dua bagian,
yaitu keterampilan proses dasar (Basic Processes) dan keterampilan proses terintegrasi
(Integrated Processes). Keterampilan proses dasar terdiri atas:
1. Pengamatan
2. Penggunaan bilangan
3. Pengklasifikasian
4. Pengukuran
5. Pengkomunikasian
6. Peramalan
7. Penginferensial
Sedangkan keterampilan proses terintegrasi terdiri atas:
1. Pengontrolan variabel
2. Penafsiran data
3. Perumusan hipotesis
4. Pendefinisian secara operasional
5. Melakukan eksperimen.
Agar siswa memiliki keterampilan-keterampilan tersebut, maka harus dilatih untuk
melakukan kegiatan-kegiatan sehubungan dengan keterampilan itu.
B. Keterampilan Proses Sains Menurut Kurikulum 2006
Pemberian pengalaman belajar secara langsung dalam pembelajaran sains sangat
ditekankan melalui penggunaan dan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah
dengan tujuan untuk memahami konsep-konsep dan mampu memecahkan masalah.
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Dasar (SD) dan Madrasah Ibtidaiyah
(MI) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengklasifikasi
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
124
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Mengkomunikasikan
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Melakukan eksperimen
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Pertama (SMP) dan
Madrasah Tsanawiyah (MTs) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Menggolongkan atau Mengkelaskan
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
5. Mengkomunikasikan hasil
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Menganalisis
9. Mensintesis
10. Melakukan percobaan
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Umum (SMU) dan
Madrasah Aliyah (MA) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengukur
3. Menggolongkan
4. Mengajuakn Pertanyaan
5. Menyusun Hipotesis
6. Merencanakan percobaan
7. Mengidentifikasi variabel
8. Menentukan langkah kerja
9. Melakukan eksperimen
10. Membuat dan Menafsirkan informasi/grafik
11. Menerapkan konsep
12. Menyimpulkan
13. Mengkomunikasikan baik secara verbal maupun nonverbal.
C. Keterampilan-Keterampilan Proses Sains
Keterampilan-keterampilan Proses Sains adalah keterampilan-keterampilan yang
dipelajari siswa pada saat mereka melakukan inquiri ilmiah. Pada saat mereka ter;ibat aktif
125
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
dalam penyelidikan ilmiah, mereka menggunakan berbagai macam keterampilan proses,
bukan hanya satu metode ilmiah tunggal. Keterampilan-keterampilan proses sains
dikembangkan bersama-sama dengan fakta-fakta, konsep-konsep, dan prinsip-prinsip sains.
Menurut Nur (2003) keterampilan proses tersebut adalah pengamatan, pengklasifikasian,
penginferensian, peramalan, pengkomunikasian, pengukuran, penggunaan bilangan,
penginterpretasian data, melakukan eksperimen, pengontrolan variabel, perumusan
hipotesis, dan pendefinisian secara operasional.
1. Pengamatan
Pengamatan adalah penggunaan indera-indera seseorang. Seorang mengamati
dengan penglihatan, pendengaran, pengecapan, perabaan, dan pembauan. Beberapa
perilaku yang dikerjakan siswa pada saat pengamatan adalah: (a) penggunaan indera-indera
tidak hanya penglihatan; (b) pengorganisasian obyek-obyek menurut satu sifat tertentu; (c)
pengidentifikasian banyak sifat; (d) pengidentifikasian perubahan-perubahan dalam suatu
obyek; (e) melakukan pengamatan kuantitatif, contohnya: “5 kilogram” bukan “massa” (f)
melakukan pengamatan kualitatif, contohnya: “baunya seperti susu asam” bukan “berbau”.
Pengamatan yang dilakukan hanya dengan menggunakan indera tanpa mengacu
kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kualitatif, sedangkan
pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang mengacu kepada
satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kuantitatif. Besaran yang
diperoleh dari mencacah termasuk pengamatan kuantitaif.
Pengamatan kualitatif didefenisikan sebagai pengamatan yang dilakukan dengan
beberapa atau seluruh indera, yaitu dengan mendeskripsikan apa yang dilihat, apa yang
dirasa, apa yang dibau, apa yang didengar, apa yang dicicipi dari obyek yang diamati.
Pengamatan yang hanya menggunakan satu indera tidak dapat memberikan deskripsi yang
lengkap tentang obyek yang diamati.
Carin (1993) mengemukakan bahwa terdapat tujuh komponen untuk melakukan
pengamatan ilmiah yang baik, yaitu:
1. Rencana (plan). Buatlah rencana untuk penuntun pengamatan supaya tidak
terlewati hal-hal yang penting atau supaya tidak terjadi pengulangan yang tidak
perlu.
2. Indera (Senses). Pergunakanlah semua indera yang tepat kalau perlu memakai alat
untuk membantu indera dalam mengumpulkan informasi yang jelas.
126
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
3. Pertanyaan (Question). Tetaplah mepunyai rasa ingin tahu selama mengamati,
waspadalah terhadap perbedaan-perbedaan dan pertanyakanlah segala sesuatu
untuk mendapatkan informasi baru dan pengamatan baru.
4. Pengukuran (Measurement). Buatlah pengukuran-pengukuran variabel yang
penting untuk melengkapi pengamatan kualitatif.
5. Persamaan dan perbedaan (Similarities and Differences). Identifikasikanlah
persamaan dan perbedaan antara obyek pengamatan dengan obyek-obyek lain yang
dapat dibandingkan.
6. Perubahan (Changes). Amati perubahan-perubahan alami yang terjadi pada obyek
atau sistem yang sedang diteliti. Bila perlu buatlah perubahan-perubahan dan amati
perubahan yang terjadi sebagai akibat.
7. Komunikasi (Communication). Laporkan hasil pengamatan anda dengan jells
mempergunakan uraian, diagram-diagram, gambar-gambar dan metode-metode lain
yang tepat.
2. Penggunaan bilangan
Penggunaan bilangan meliputi pengurutan, penghitungan, penjumlahan,
pengurangan, perkalian, dan pembagian bilangan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa
pada saat menggunakan bilangan adalah: (a) penghitungan; (b) pengurutan; (c)
penyusunan bilangan dalam pola-pola yang benar; (d) pengunaan keterampilan matematika
yang sesuai.
3. Pengklasifikasian
Pengklasifikasian adalah pengelompokan obyek-obyek menurut sifat-sifat tertentu.
Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengidentifikasian suatu sifat umum, contohnya: mineral
menyerupai logam dan mineral yang tidak menyerupai logam; (b) memilah-milahkan dengan
menggunakan dua sifat atau lebih, contohnya: yang memiliki celah yang dapat menggores
gelas; dan mineral tanpa celah dan mineral yang tidak dapat menggores gelas.
4. Pengukuran
Pengukuran adalah penemuan ukuran dari suatu obyek, berapakah suatu obyek,
berapa banyak ruang yang ditempati suatu obyek. Obyek tersebut dibandingkan dengan
suatu satuan pengukuran, misalnya sebuah penjepit kertas atau satuan baku sentimeter.
Proses ini digunakan untuk melakukan pengamatan kuantitatif. Beberapa perilaku siswa
adalah: (a) pengukuran panjang, volume, massa, temperatur, dan waktu dalam satuan yang
sesuai; (b) memilih alat dan satuan yang sesuai untuk tugas pengukuran tertentu tersebut.
127
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
5. Pengkomunikasian
Pengkomunikasian adalah mengatakan apa yang diketahui seseorang dengan ucapan
kata-kata, tulisan, gambar, demonstrasi, atau grafik. Jadi penting menyatakan sesuatu atau
menulis data sejelas-jelasnya. Guru dapat membantu siswa dengan jalan memberi
kesempatan sebanyak-banyaknya berlatih berkomunikasi dan membantu mereka
mengevaluasi apa yang mereka katakan atau tulis. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa
pada saat melakukan komunikasi adalah: (a) pemaparan pengamatan atau dengan
menggunakan perbendaharaan kata yang sesuai; (b) pengembangan grafik atau gambar
untuk menyajikan pengamatan dan peragaan data; (c) perancangan poster atau diagram
untuk menyajikan orang lain.
6. Peramalan
Peramalan adalah pengajuan hasil-hasil yang mungkin dihasilkan dari suatu
percobaan. Ramalan-ramalan didasarkan pada pengamatan-pengamatan dan inferensiinferensi
sebelumnya. Ramalan merupakan suatu pernyataan tentang pengamatan apa yang
mungkin dijumpai di masa yang akan datang, sedangkan inferensi berupaya untuk
memberikan alasan tentang mengapa suatu pengamatan terjadi. Beberapa perilaku yang
dikerjakan siswa adalah: (a) penggunaan data dan pengamatan yang sesuai; (b) penafsiran
generalisasi tentang pola-pola; (c) pengujian kebenaran dari ramalan-ramalan yang sesuai.
7. Penginferensial
Penginferensial adalah penggunaan seseorang apa yang diamati untuk menjelaskan
sesuatu yang telah terjadi. Penginferensial berlangsung, melampaui suatu pengamatan
untuk menafsirkan apa yang telah diamati. Sebagai contoh: Seorang melihat suatu petak
rumput mati. Suatu inferensi yang mungkin diajukaan adalah bahwa cacing tanah tersebut
yang menyebabkan rumput itu mati. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) mengkaitkan
pengamatan dengan pengalaman atau pengetahuan terdahulu; (b) mengajukan penjelasanpenjelasan
untuk pengamatan-pengamatan.
8. Identifikasi dan Pengontrolan Variabel
Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada suatu situasi
tertentu. Dalam penelitian ilmiah terdapat 3 (tiga) macam variabel yang penting, yaitu
variabel manipulasi, variabel respon, dan variabel kontrol. Variabel yang secara sengaja
diubah disebut variabel manipulasi. Variabel yang berubah sebagai akibat pemanipulasian
variabel manipulasi disebut variabel respon. Andaikan kamu telah melakukan percobaan
yang menghasilkan kesimpulan bahwa “Apabila banyak lampu dihubungkan seri
ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.” variabel-variabel yang kamu
128
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
teliti dalam percobaan itu adalah banyak lampu dan nyala lampu. Pada percobaan itu
kamu sengaja telah mengubah banyak lampu, yaitu mula-mula hanya ada satu lampu
kemudian ditambahkan satu lampu lagi secara seri dengan lampu pertama. Oleh karena itu
banyak lampu merupakan variabel manipulasi. Variabel lain, yaitu nyala lampu
merupakan variabel respon, karena nyala lampu berubah akibat pemanipulasian variabel
manipulasi.
Di samping variabel manipulasi, terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi
hasil suatu percobaan atau eksperimen. Dalam suatu eksperimen, kita ingin dapat
mengatakan bahwa variabel manipulasi adalah satu-satunya variabel yang berpengaruh
terhadap variabel respon. Oleh karena itu, harus yakin bahwa faktor lain yang dapat memiliki
suatu pengaruh dicegah untuk memberikan pengaruh. Variabel yang dapat mempengaruhi
hasil eksperimen, tetapi dijaga agar tidak memberikan pengaruh disebut variabel kontrol.
Eksperimen yang dilakukan dengan pengontrolan variabel seperti itu dapat disebut prosedur
eksperimen yang benar. Jadi mengontrol variabel berarti memastikan bahwa segala
sesuatu dalam suatu percobaan adalah tetap sama kecuali satu faktor. Misalkan pada saat
melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis “Apabila banyak lampu dihubungkan
seri ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.” Kamu mula-mula
membuat rangkaian sederhana satu baterai yang dibebani satu lampu, ternyata menyala
terang. Kemudian kamu menambah satu lampu lagi secara seri dengan pertama, ternyata
lampu menjadi redup. Pada saat kamu menambah satu lampu tersebut, kamu tidak
mengubah empat variabel, yaitu jenis baterai, jenis kabel-kabel penghubung, jenis soket
baterai, dan jenis soket lampu. Dalam percobaan ini kamu telah menjaga empat variabel itu
agar tidak mempengaruhi hasil percobaan tersebut. Empat variabel kontrol itu disebut
variabel kontrol. Dengan demikian kamu dapat mengatakan bahwa satu-satunya variabel
yang berpengaruh terhadap redupnya nyala lampu itu (variabel respon) karena ada
tambahan satu lampu secar seri (variabel manipulasi).
Beberapa perilaku siswa dalam mengontrol variabel adalah: (a) pengidentifikasian
variabel yang mempengaruhi hasil; (b) pengidentifikasian variabel yang diubah dalam
percobaan; (c) pengidentifikasian variabel yang dikontrol dalam suatu percobaan.
9. Penafsiran Data
Penafsiran data adalah menjelaskan makna informasi yang telah dikumpulkan.
Beberapa perilaku siswa adalah: (a) penyusunan data; (b) pengenalan pola-pola atau
hubungan-hubungan; (c) merumuskan inferensi yang sesuai dengan menggunakan data; (d)
pengikhtisaran secara benar.
129
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
10. Perumusan Hipotesis
Perumusan hipotesis adalah perumusan dugaan yang masuk akal yang dapat diuji
tentang bagaimana atau mengapa sesuatu terjadi. Hipotesis sering dinyatakan sebagai
pernyataan jika dan maka. Contohnya: “Dengan waktu pemanasan 1 menit, apabila
volume air PDAM semakin besar, maka suhu air PDAM akan semakin kecil.” Dari
rumusan ini dapat dikatakan bahwa hipotesis adalah dugaan tentang pengaruh apa yang
akan diberikan variabel manipulasi terhadap variabel respon. Oleh karena itu, di dalam
rumusan hipotesis lazim terdapat variabel manipulasi dan variabel respon. Hipotesis
dirumuskan dalam bentuk pernyataan, bukan pertanyaan.
Hipotesis dapat dirumuskan dengan penalaran induktif berdasarkan data hasil
pengamatan atau dirumuskan dengan penalaran deduktif berdasarkan teori. Penalaran
induktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan data atau kasus menuju ke suatu
pernyataan kesimpulan umum yang dapat berbentuk hipotesis atau teori sementara.
Penalaran deduktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan teori menuju pernyataan
kesimpulan sementara yang bersifat spesifik. Beberapa perilaku siswa yang dikerjakan siswa
saat merumuskan hipotesis adalah: (a) perumusan hipotesis berdasarkan pengamatan dan
inferensi, (b) merancang cara-cara untuk menguji hipotesis, (c) merevisi hipotesis apabila
data tidak mendukung hipotesis tersebut.
11. Pendefinisian Variabel Secara Operasional (PVSO)
PVSO adalah perumusan suatu definisi yang berdasarkan pada apa yang mereka
lakukan atau apa yang mereka amati. Suatu definisi operasional mengatakan bagaimana
sesuatu tindakan atau kejadian berlangsung, bukan apakah tindakan atau kejadian itu.
Mendefenisikan secara operasional suatu variabel berarti menetapkan tindakan apa
yang dilakukan dan pengamatan apa yang akan dicatat. Contohnya, dari hipotesis “Dengan
waktu pemanasan 1 menit, apabila volume air PDAM semakin besar, maka suhu
air PDAM akan semakin kecil.” Untuk variabel manipulasi, tindakan yang dilakukan
adalah menuangkan air ke dalam gelas kimia sampai 20 ml, 40 ml, 60 ml; sedangkan
pengamatan yang dicatat adalah volume air PDAM, yaitu 20 ml, 40 ml, dan 60 ml.
Untuk variabel respon, tindakan yang dilakukan adalah menyalakan lilin, sedangkan
pengamatan yang dicatat adalah suhu air PDAM. Penting dicatat bahwa tiap peneliti dapat
membuat definisi operasional veriabel sendiri-sendiri, artinya variabel yang sama definisi
operasionalnya dapat berbeda-beda bergantung pada yang ditetapkan masing-masing
peneliti.
130
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Oleh karena itu, sebagian besar rancangan eksperimen sebagai persiapan
pengumpulan data telah terselesaikan. Yang tersisa tinggal menetapkan variabel kontrol.
Beberapa perilaku siswa saat mendefinisikan variabel secara operasional adalah; (a)
memaparkan pengalaman-pengalaman dengan menggunakan obyek-obyek kongkrit, (b)
mengatakan apa yang diperbuat obyek-obyek tersebut, (c) memaparkan perubahanperubahan
atau pengukuran-pengukuran selama suatu kejadian.
12. Melakukan eksperimen
Melakukan eksperimen adalah pengujian hipotesis atau prediksi. Dalam suatu
eksperimen, seluruh variabel harus dijaga tetap sama kecuali satu, yaitu variabel manipulasi.
Dengan kata lain, eksperimen atau percobaan dapat didefenisikan sebagai usaha sistematik
yang direncanakan untuk menghasilkan data untuk menjawab suatu rumusan masalah atau
menguji hipotesis. Apabila suatu variabel akan dimanipulasi dan jenis respon yang
diharapkan dinyatakan secara jelas dalam bentuk definisi operasional. Beberapa perilaku
yang dikerjakan siswa saat melakukan eksperimen adalah: (a) merumuskan dan menguji
prediksi tentang kejadian-kejadian, (b) mengajukan dan menguji hipotesis, (c)
mengidentifikasi dan mengontrol variabel, (d) mengevalusai prediksi dan hipotesis
berdasarkan pada hasil-hasil percobaan.
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah rancangan Lembar Kerja
Siswa Proses yang memuat keterampilan Proses Sains!
Bahan Latihan
131
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
BAGIAN 2. MODEL-MODEL PEMBELAJARAN SAINS
Modul 2. Model Pembelajaran Kooperatif
Menurut Kauchak dan Eggen (1993), belajar kooperatif merupakan suatu kumpulan
strategi mengajar yang digunakan untuk membantu siswa satu dengan siswa yang lain
dalam mempelajari sesuatu. Slavin (2000) dalam pembelajaran kooperatif siswa
bekerjasama dalam kelompok kecil, mereka saling membantu untuk mempelajari suatu
materi. Hal yang serupa diungkapkan oleh Thompson dan Smith (Ratumanan, 2000), yaitu
dalam pembelajaran kooperatif, siswa bekerjasama dalam kelompok-kelompok kecil untuk
mempelajari materi akademik dan keterampilan antar pribadi. Anggota-anggota kelompok
bertanggungjawab atas ketuntasan tugas-tugas kelompok dan untuk mempelajari materi itu
sendiri.
Dalam pembelajaran kooperatif kelas disusun atas kelompok-kelompok kecil. Setiap
kelompok biasanya terdiri dari 4 siswa dengan kemampuan berbeda-beda, yaitu tinggi,
sedang, dan rendah. Jika kondisi memungkinkan , dalam pembentukan kelompok hendaknya
diperhatikan juga perbedaan suku, budaya, dan jenis kelamin. Siswa tetap berada dalam
kelompoknya selama beberapa kali pertemuan. Aktivitas siswa antara lain mengikuti
132
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
penjelasan guru secara aktif, bekerjasama menyelesaikan tugas-tugas dalam kelompok,
memberikan penjelasan kepada teman sekelompoknya, mendorong kelompok untuk
berpartisipasi secara aktif, berdiskusi, dan sebagainya. Agar pembelajaran dapat
berlangsung secara efektif, siswa diberi lembar kegiatan yang berisi pertanyaan atau tugas
yang direncanakan untuk diajarkan. Selama kerja kelompok, tugas anggota kelompok adalah
mencapai ketuntasan materi yang disajikan guru dan saling membantu teman
sekelompoknya untuk mencapai ketuntasan belajar. Dalam pembelajaran kooperatif
penghargaan diberikan kepada kelompok.
Pembelajaran kooperatif memanfaatkan kecenderungan siswa untuk berinteraksi.
Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa dalam setting kelas, siswa lebih banyak belajar dari
satu teman ke teman yang lain diantara sesama siswa daripada belajar dari guru. Penelitian
juga menunjukkan bahwa pembelajaran kooperatif memiliki dampak yang sangat positif
terhadap siswa yang rendah hasil belajarnya. Manfaat pembelajaran kooperatif untuk siswa
dengan hasil belajar rendah menurut Lundgren (1994) antara lain: (a) dapat meningkatkan
motivasi, (b) meningkatkan hasil belajar, (c) meningkatan retensi atau penyimpanan materi
pelajaran yang lebih lama.
Perbedaan kelompok pembelajaran kooperatif dan kelompok tradisional oleh
Lundgren (1994), sebagai berikut seperti Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Perbandingan Kelompok Belajar Kooperatif dan Kelompok Belajar
Tradisional
Kelompok Belajar Kooperatif Kelompok Belajar Tradisional
 Kepemimpinan bersama  Satu pemimpin
 Saling ketergantungan yang
positif
 Tidak saling tergantung
 Keanggotaan heterogen  Keanggotaan homogen
 Mempelajari keterampilanketerampilan
kooperatif
 Asumsi adanya keterampilan
social
 Tanggung jawab terhadap hasil
belajar seluruh anggota kelompok
 Tanggungjawab terhadap hasil
belajar sendiri
 Menekankan pada tugas dan
hubungan kooperatif
 Hanya menekankan pada tugas
 Ditunjang oleh guru  Diarahkan oleh guru
 Satu hasil kelompok  Beberapa hasil individual
 Evaluasi kelompok  Evaluasi individual
Menurut Slavin (2000), aktivitas pembelajaran kooperatif dapat memainkan banyak
peran dalam pelajaran. Dalam satu pelajaran tertentu, pembelajaran kooperatif dapat
digunakan untuk tiga tujuan berbeda. Sebagai contoh, dalam suatu pelajaran tertentu para
siswa bekerja berkelompok untuk berupaya menemukan sesuatu, misalnya saling membantu
133
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
mengungkapkan prinsip-prinsip suara melalui pengamatan dan aktivitas menggunakan botol
berisi air. Setelah pelajaran selesai, siswa dapat bekerja sebagai kelompok-kelompok diskusi.
Akhirnya siswa mendapat kesempatan bekerjasama untuk memasukkan bahwa seluruh
anggota kelompok telah menguasai segala sesuatu tentang pelajaran tersebut sebagai
persiapan untuk kuis, bekerja dalam suatu format belajar kelompok. Di dalam skenario yang
lain, kelompok kooperatif dapat digunakan untuk memecahkan suatu masalah kompleks.
Menurut Slavin (2000) beberapa keuntungan dalam pembelajaran kooperatif adalah
sebagai berikut.
a. Siswa bekerjasama dalam mencapai tujuan dengan menjunjung tinggi norma-norma
kelompok.
b. Siswa aktif membantu dan mendorong semangat untuk sama-sama berhasil.
c. Aktif berperan sebagai tutor sebaya untuk lebih meningkatkan keberhasilan kelompok.
d. Interaksi antar siswa seiring dengan peningkatan kemampuan mereka dalam
berpendapat.
e. Interaksi antar siswa juga membantu meningkatkan perkembangan kognitif yang non
konservatif menjadi konservatif (Teori Piaget).
Dalam pembelajaran kooperatif diperlukan keterampilan-keterampilan khusus yang
disebut dengan keterampilan kooperatif. Keterampilan kooperatif tersebut berfungsi untuk
melancarkan peranan hubungan kerja dan tugas. Peranan hubungan kerja dapat dibangun
dengan mengembangkan komunikasi antar anggota kelompok, sedangkan peranan tugas
dilakukan dengan membagi tugas antar anggota kelompok. Keterampilan-keterampilan
kooperatif yang dimaksud adalah:
a. Keterampilan kooperatif tingkat awal, antara lain sebagai berikut.
(1) Menggunakan kesepakatan, yaitu menyamakan pendapat dalam kelompok
(2) Menghargai kontribusi (pendapat atau pekerjaan) orang lain.
(3) Mengambil giliran dan berbagi tugas
(4) Tetap berada dalam kelompok kerja selama kegiatan berlangsung
(5) Tetap melaksanakan tugas yang menjadi tanggung jawabnya
(6) Mendorong berpartisipasi semua anggota kelompok
(7) Mengundang orang lain untuk bicara
(8) Menyelesaikan tugas tepat waktunya
(9) Menghormati perbedaan individu
b. Keterampilan kooperatif tingkat menengah, antara lain sebagai berikut.
(1) Menunjukkan penghargaan dan simpati
134
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
(2) Mengungkapkan ketidaksetujuan terhadap ide/tugas orang lain atau kelompok lain
dengan cara wajar
(3) Mendengarkan dengan aktif
(4) Bertanya
(5) Membuat ringkasan
(6) Menafsirkan
(7) Mengatur dan mengorganisasi
(8) Menerima tanggungjawab
(9) Mengurangi ketegangan
c. Keterampilan kooperatif tingkat mahir, antara lain sebagai berikut.
(1) Mengelaborasi, yaitu memperluas konsep, membuat kesimpulan dan
menghubungkan pendapat-pendapat dengan topik tertentu
(2) Memeriksa dengan cermat setiap ide/konsep yang dibahas
(3) Berkompromi dalam menentukan pokok permasalahan atau hal lain
(4) Menanyakan kebenaran
(5) Menetapkan tujuan dan prioritas-prioritas
(6) Mendorong berpartisipasi setiap anggota kelompok
(7) Mengundang orang lain untuk berbicara
Dalam pembelajaran kooperatif dikenal adanya beberapa tipe antara lain: (a) Tipe
Student Team Achievement Division (STAD), (b) Tipe Cooperative Integrated Reading and
Composition (CIRC), (c) Tipe Teams Games Tournaments (TGT), dan (d) Tipe Jigsaw.
a. Tipe Student Team Achievement Division (STAD)
STAD merupakan salah satu tipe pembelajaran kooperatif yang paling sederhana,
sehingga tipe ini dapat digunakan oleh guru-guru yang baru mulai menggunakan
pendekatan pembelajaran kooperatif. Menurut Slavin (2000), dalam STAD siswa ditempatkan
dalam kelompok belajar beranggotakan empat orang yang merupakan campuran menurut
tingkat kinerja, jenis kelamin, dan suku. Tahap-tahap pembelajaran kooperatif tipe STAD
dapat dilihat sintaks pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Sintaks Model Pembelajaran Kooperatif Tipe STAD
Fase Tingkah Laku Guru
Fase-1
Menyampaikan tujuan dan
memotivasi siswa
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran (atau
indikator hasil belajar), guru memotivasi siswa,
guru mengkaitkan pelajaran sekarang dengan yang
terdahulu
Fase-2
Menyajikan informasi
Guru menyajikan informasi kepada siswa dengan
jalan demonstrasi atau lewat bacaan.
135
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Fase-3
Mengorganisasikan siswa ke
dalam kelompok-kelompok
belajar
Guru menjelaskan kepada siswa cara membentuk
kelompok belajar, guru mengorganisasikan siswa
ke dalam kelompok–kelompok belajar (Setiap
kelompok beranggotakan 4-5 orang dan harus
heterogen terutama jenis kelamin dan kemampuan
siswa).
Fase-4
Membimbing kelompok
bekerja dan belajar
Guru membimbing kelompok-kelompok belajar
pada saat siswa mengerjakan tugas
Fase-5
Evaluasi
Guru mengevaluasi hasil belajar tentang materi
yang telah dipelajari atau meminta siswa
mempresentasikan hasil kerjanya, kemudian
dilanjutkan dengan diskusi
Fase-6
Memberikan penghargaan
Guru memberikan penghargaan kepada siswa yang
berprestasi untuk menghargai upaya dan hasil
belajar siswa baik secara individu maupun
kelompok
Sumber: Arends, R. I. (2001). Learning to Teach. New York: McGrawHill.
Guru menyajikan pelajaran dan kemudian siswa bekerja di dalam kelompok mereka
untuk memastikan bahwa seluruh anggota kelompok telah menguasai materi pelajaran
tersebut. Akhirnya kepada seluruh siswa diberikan tes tentang materi itu. Pada waktu tes ini
mereka tidak dapat saling membantu. Poin setiap anggota tim ini selanjutnya dijumlahkan
untuk mendapat skor kelompok. Tim yang mencapai kriteria tertentu diberikan sertifikat atau
ganjaran lain.
b. Tipe Teams Games Tournaments (TGT)
Pembelajaran kooperatif tipe TGT adalah suatu pembelajaran dimana setelah
kehadiran guru, siswa pindah kekelompoknya masing-masing untuk saling membantu
menjawab pertanyaan-pertanyaan dari materi yang diberikan. Sebagai ganti dari tes tertulis,
setiap siswa akan bertemu seminggu sekali pada meja turnamen dengan dua rekan dari
kelompok lain. Tiga siswa dalam setiap turnamen akan saling bersaing. Mereka menjawab
satu pertanyaan yang sama, yang telah dibahas bersama-sama daalam kelompoknya.
Dengan cara ini setiap siswa berkesempatan menyumbangkan skor sebanyak-banyaknya
untuk kelompoknya.
Tahap-tahap (skenario) yang perlu diperhatikan dalam pembelajaran kooperatif tipe
TGT adalah sebagai berikut :
a. Pembentukan kelompok.
Kelas dibagi atas kelompok-kelompok kecil terdiri dari 4-5 siswa. Perlu diperhatikan
bahwa setiap kelompok mempunyai sifat heterogen dalam hal jenis kelamin dan
kemamppuan akdemik. Masing-masing kelompok diberi kode, misalnya I, II, III, IV,
136
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
dan seterusnya. Sebelum materi pelajaran diberikan kepada siswa dijelaskan bahwa
mereka akan bekerjasama dalam kelompok selama beberapa minggu dan memainkan
permainan akademik untuk menambah poin bagi nilai kelompok mereka, dan bahwa
kelompok yang nilainya tinggi akan mendapat penghargaan.
b. Pemberian materi.
Materi pelajaran mula-mula diberikan melalui presentasi kelas, berupa pengajaran
langsung atau diskusi bahan pelajaran yang dilakukan guru, menggunakan
audiovisual. Materi pengajaran dalam TGT dirancang khusus untuk menunjang
pelaksanaan turnamen. Materi ini dapat dibuat sendiri dengan jalan mempersiapkan
lembaran kerja siswa.
c. Belajar kelompok
Kepada masing-masing kelompok diberikan untuk mengerjakan LKS yang telah
disediakan. Fungsi utama kelompok ini adalah memastikan semua anggota kelompok
belajar, dan lebih khusus lagi untuk menyiapkan anggotanya agar dapat
mengerjakan soal-soal latihan yang akan dievaluasi melalui turnamen. Setelah guru
memberikan materi I, kelompok bertemu untuk mempelajari lembar kerja dan materi
lainnya. Dalam belajar kelompok, siswa diminta mendiskusikan masalah secara
bersama-sama, membandingkan jawabannya, dan mengoreksi miskonsepsi jika
teman satu kelompok membuat kesalahan.
d. Turnamen.
Turnamen dapat dilaksanakan tiap bulan atau tiap akhir pokok bahasan. Untuk
melaksanakan turnamen, langkahnya adalah sebagai berikut: (1) membentuk meja
turnamen, disesuaikan dengan banyaknya siswa pada setiap kelompok, (2)
menentukan rangking (berdasarkan kemampuan) setiap siswa pada masing-masing
kelompok, (3) menempatkan siswa dengan rangking yang sama pada meja yang
sama. (4) masing-masing siswa pada meja turnamen bertanding untuk mendapatkan
skor sebanyak-banyaknya. (5) skor siswa daari maasing-masing kelompok
dikumpulkan, dan ditentukan kelompok yang mempunyai jumlah kumulatif tertinggi
sebagai pemenang pertandingan.
e. Skor individu.
Skor individu adalah skor yang diperoleh masing-masing anggota dalam tes akhir.
f. Skor kelompok
Skor kelompok diperoleh dari rata-rata nilai perkembangan anggota kelompok. Nilai
perkembangan adalah nilai yang diperoleh oleh masing-masing siswa dengan
137
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
membandingkan skor pada tes awal dengan skor pada tes akhir. Perhitungan nilai
perkembangan sama dengan pada tipe STAD.
g. Penghargaan
Segera setelah turnamen, hitunglah nilai kelompok dan siapkan sertifikat kelompok
untuk menghargai kelompok bernilai tinggi. Keberhasilan nilai kelompok dibagi dalam
3 tingkat penghaargaan, sama seperti pada tipe STAD.
c. Tipe Jigsaw
Kooperatif tipe Jigsaw ini dikembangkan oleh Elliot Aronson’s. Kooperatif tipe jigsaw
ini didesain untuk meningkatkan rasa tanggung jawab siswa terhadap pembelajarannya
sendiri dan juga pembelajaran orang lain. Siswa tidak hanya mempelajari materi yang
diberikan, tetapi mereka juga harus siap memberikan dan mengajarkan materi tersebut pada
anggota kelompoknya. Dengan demikian siswa saling tergantung satu dengan yang lain dan
harus bekerjasama secara kooperatif untuk mempelajari materi yang ditugaskan.
Dalam penggunaan kooperatif tipe Jigsaw ini, dibentuk kelompok-kelompok
heterogen beranggotakan 4 sampai 6 siswa. Materi pelajaran disajikan kepada siswa dalam
bentuk tes dan setiap siswa bertanggung jawab atas penguasaan bagian materi belajar dan
mampu mengajarkan bagian materi tersebut kepada anggota kelompok lainnya (Arends,
2001).
Anggota pada kelompok yang berbeda dengan topik yang sama bertemu untuk
diskusi (antar ahli), saling membantu satu dengan lainnya untuk mempelajari topik yang
diberikan (ditugaskan) kepada mereka. Kemudiaan siswa tersebut kembali kepada kelompok
masing-masing (kelompok asal) untuk menjelaskan kepada teman-teman satu kelompok
tentang apa yang telah dipelajarinya. Dengan demikian penggunaan tipe Jigsaw terdapat
dua jenis kelompok, yakni kelompok asal dan kelompok ahli. Kelihatannya dalam
pengorganisasian belajar seperti ini memiliki keterkaitan dengan “penggunaan tutor
sebaya”.
Tahap-tahap pembelajaran kooperatif tipe Jigsaw dapat dilihat sintaks pada Tabel
2.3 berikut.
Tabel 3.3. Sintaks Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Jigsaw
Fase Tingkah Laku Guru
Fase-1
Menyampaikan tujuan
dan memotivasi siswa
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran (atau indikator
hasil belajar), guru memotivasi siswa, guru mengkaitkan
pelajaran sekarang dengan yang terdahulu
Fase-2 Guru menyajikan informasi kepada siswa dengan jalan
138
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Menyajikan informasi demonstrasi atau lewat bacaan.
Fase-3
Mengorganisasikan siswa
ke dalam kelompokkelompok
belajar
Guru menjelaskan kepada siswa cara membentuk
kelompok guru mengorgani-sasikan siswa ke dalam
kelompok–kelompok belajar (Setiap kelompok
beranggotakan 5-6 orang, heterogen, dan setiap anggota
diberi tanggung jawab untuk mempelajari bagian tertentu
bahan yang diberikan untuk menjadi ahli pada masingmasing
bagian tertentu).
Fase-4
Membimbing kelompok
bekerja dan belajar
Guru membimbing kelompok-kelompok belajar pada saat
siswa mengerjakan tugas
Fase-5
Evaluasi
Guru mengevaluasi hasil belajar tentang materi yang
telah dipelajari atau meminta siswa mempresentasikan
hasil kerjanya, kemudian dilanjutkan dengan diskusi
Fase-6
Memberikan
penghargaan
Guru memberikan penghargaan kepada siswa yang
berprestasi untuk menghargai upaya dan hasil belajar
siswa baik secara individu maupun kelompok
Sumber: Arends, R. I. (2001). Learning to Teach. New York: McGrawHill.
Jigsaw didesain selain untuk meningkatkan rasa tanggung jawab siswa secara
mandiri juga dituntut saling ketergantungan yang positif (saling membantu) terhadap teman
sekelompoknya. Pada akhir pembelajaran diberikan tes kepada siswa secara individual.
Materi yang diteskan meliputi materi yang telah dibahas. Kunci pembelajaran kooperatif tipe
Jigsaw adalah interdependensi setiap siswa terhadap anggota kelompok yang memberikan
informasi yang diperlukan dengan tujuan agar dapat mengerjakan tes dengan baik.
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah Langkah-langkah Kegiatan
Mengajar Belajar dengan menggunakan model pembelajaran kooperatif!
Bahan Latihan
139
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Modul 3. Model pengajaran langsung
Model direct instruction merupakan suatu pendekatan mengajar yang dapat
membantu siswa dalam mempelajari keterampilan dasar dan memperoleh informasi yang
dapat diajarkan selangkah demi selangkah. Pendekatan mengajar ini sering disebut Model
Pengajaran Langsung (Kardi dan Nur, 2000). Arends (2001) juga mengatakan hal yang
sama, yaitu “A teaching model that is aimed at helping students learn basic skills and
knowlegde that can be taught in a step-by-step fashion. For our purposes here, the model is
labeled the direct instruction model.” Sedangkan Kardi (2001) mendefinisikan “Model
Pembelajaran Langsung (MPL) adalah suatu strategi pembelajaran yang digunakan untuk
mengajarkan konsep dan keterampilan.” Apabila guru menggunakan model pembelajaran
langsung ini, guru mempunyai tanggung jawab untuk mengidentifikasikan tujuan
pembelajaran dan tanggung jawab yang besar terhadap penstrukturan isi/materi atau
keterampilan, menjelaskannya kepada siswa, pemodelan/ mendemonstrasikan yang
dikombinasikan dengan latihan, memberikan kesempatan kepada siswa untuk berlatih
menerapkan konsep atau keterampilan yang telah dipelajari serta memberikan umpan balik.
Model pengajaran langsung ini dirancang khusus untuk menunjang proses belajar
siswa yang berkaitan dengan pengetahuan prosedural dan pengetahuan deklaratif yang
140
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
terstruktur dengan baik, yang dapat diajarkan dengan pola kegiatan yang bertahap,
selangkah demi selangkah. Hal ini sesuai dengan pendapat Arends (2001), yang menyatakan
bahwa “The direct instruction model was specifically designed to promote student learning of
procedural knowledge and declarative knowledge that is well structured and can be taught in
a step-by-step fashion.” Sedangkan Carin (1993) berpendapat bahwa direct instruction
secara sistematis menuntun dan membantu siswa untuk melihat hasil belajar dari masingmasing
tahap demi tahap.
Direct instruction adalah model pengajaran yang berpusat pada guru dan memiliki
sintaks yang terdiri dari lima fase, yaitu: mempersiapkan siswa, menjelaskan dan/atau
mendemonstrasikan, menuntun berlatih, memberikan umpan balik dan memperluas latihan.
Berikut rangkuman kelima fase tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Sintaks Model Pengajaran Langsung
Fase Tingkah Laku Guru
Fase-1
Menyampaikan tujuan dan
mempersiapkan siswa
Guru menyampaikan tujuan pembelajaran (atau
indikator hasil belajar), guru menginformasikan latar
belakang pelajaran, pentingnya pelajaran,
mempersiapkan siswa untuk belajar dengan cara
mengkaitkan pelajaran sekarang dengan yang
terdahulu
Fase-2
Mendemonstrasikan pengetahuan
atau keterampilan
Guru mendemonstrasikan keterampilan dengan
benar, atau menyajikan informasi tahap demi tahap
Fase-3
Membimbing pelatihan
Guru merencanakan dan memberi bimbingan
pelatihan awal
Fase-4
Mengecek pemahaman dan
memberikan umpan balik
Mencek apakah siswa telah berhasil melakukan tugas
dengan baik, memberi umpan balik
Fase-5
Memberikan kesempatan untuk
pelatihan lanjutan dan penerapan
Guru mempersiapkan kesempatan melakukan
pelatihan lanjutan, dengan perhatian khusus kepada
situasi lebih kompleks dan kehidupan sehari-hari
Sumber: Arends, R. I. (2001). Learning to Teach. New York: McGrawHill.
Direct instruction memerlukan perencanaan dan pengaturan yang cermat di pihak
guru, dan sistem pengelolaan pembelajaran yang dilakukan guru harus menjamin terjadinya
keterlibatan siswa, terutama melalui memperhatikan, mendengarkan, dan resitasi atau tanya
jawab, dan siswa diorientasikan pada tugas.
Bahan Latihan
141
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah Langkah-langkah Kegiatan
Mengajar Belajar dengan menggunakan model pengajaran langsung!
Modul 4. Model pembelajaran berdasarkan masalah
Pembelajaran Berdasarkan Masalah (Problem Based Instruction/PBI) merupakan
pendekatan yang efektif untuk pengajaran proses berpikir tingkat tinggi. Pembelajaran ini
membantu siswa untuk memproses informasi yang sudah jadi dalam benaknya dan
menyusun pengetahuan mereka sendiri tentang dunia sosial dan sekitarnya. Pembelajaran
ini cocok untuk mengembangkan pengetahuan dasar maupun kompleks.
Arends (2001), pembelajaran berdasarkan masalah merupakan suatu pembelajaran
dimana siswa menyusun pengetahuan mereka sendiri, mengembangkan inquiry dan
keterampilan berpikir tingkat lebih tinggi, mengembangkan kemandirian dan percaya diri.
Model pembelajaran ini mengacu pada model pembelajaran yang lain seperti Pembelajaran
berdasarkan proyek (Project-based instruction), Pembelajaran berdasarkan pengalaman
(Experience-based instruction), belajar otentik (Authentic learning), dan pembalajaran
bermakna (Anchored instruction).
Pembelajaran ini, guru berperan untuk mengajukan permasalahan atau pertanyaan,
memberikan dorongan, motivasi, menyediakan bahan ajar dan fasilitas yang diperlukan.
142
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Selain itu, guru memberikan scaffolding berupa dukungan dalam upaya meningkatkan
kemampuan inquiry dan perkembangan intelektual siswa.
Arends (2001), mengemukakan 5 langkah utama dalam penggunaan PBI. Langkahlangkah
tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.5 berikut.
Tabel 2.5. Sintaks Model Pembelajaran Berdasarkan Masalah
Fase Tingkah Laku Guru
Fase-1
Orientasi Siswa kepada masalah
Guru menjelaskan tujuan pembelajaran (atau
indikator hasil belajar), memotivasi siswa
terlibat pada aktivitas pemecahan masalah yang
dipilihnya
Fase-2
Mengorganisasi siswa untuk
belajar
Guru membantu siswa mendefinisikan dan
mengorgani-sasikan tugas belajar yang berhubungan
dengan masalah tersebut
Fase-3
Membimbing penyelidikan
individual maupun kelompok
Guru mendorong siswa untuk mengumpulkan
informasi yang sesuai, melaksanakan
eksperimen, untuk mendapatkan penjelasan dan
pemecahan masalah
Fase-4
Mengembangkan dan manyajikan
hasil karya
Guru membantu siswa dalam merencanakan dan
menyiapkan karya yang sesuai seperti laporan,
video, dan model dan membantu mereka untuk
berbagi tugas dengan temannya
Fase-5
Menganalisis dan mengevaluasi
proses pemecahan masalah
Guru membantu siswa untuk melakukan refleksi
atau evaluasi terhadap penyelidikan mereka dan
proses-proses yang mereka gunakan
Sumber: Arends, R. I. (2001). Learning to Teach. New York: McGrawHill.
Menurut Krajcik, et.al, & Slavin, et.al (Arends, 2001), karakteristik dari pembelajaran
berdasarkan masalah adalah: (a) Pengajuan pertanyaan atau masalah; (b) Keterkaitan
dengan disiplin ilmu lain (interdisciplinary focus); (c) penyelidikan otentik (Authentic
investigation); (d) Menghasilkan hasil karya dan memamerkannya (production of artifacts
and exhibits); dan (e) Kolaborasi (collaboration). PBI sebenarnya didesain bukan untuk
membantu guru menyampaikan sejumlah informasi (materi pelajaran) kepada siswa. Untuk
menyampaikan informasi dapat digunakan model pembelajaran langsung (direct
instruction) dan metode ceramah. Tujuan utama pengembangan PBI adalah untuk
membantu siswa mengembangkan proses berpikirnya; belajar secara dewasa melalui
pengalaman yang menjadikan siswa mandiri. Menurut Arends (2001), ada 3 tujuan utama
dari PBI, yaitu: (a) Mengembangkan kemampuan berpikir siswa dan kemampuan
memecahkan masalah; (b) Mendewasakan siswa melalui peniruan; (c) Membuat siswa lebih
mandiri.
Bahan Latihan
143
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah Langkah-langkah Kegiatan
Mengajar Belajar dengan menggunakan model pembelajaran berdasarkan masalah!
BAGIAN 3. ASESMEN DALAM PEMBELAJARAN SAINS
Modul 5. Tipe-tipe Asesmen Dalam Pembelajaran Sains
Pada saat ini Kurikulum IPA (sains) berkembang demikian pesat mencakup luasan
materi, tujuan pengajaran terintegrasi proses, misalnya pada saat ini guru mengajarkan
sains kepada siswa bahwa sains adalah pemecahan masalah. Tujuan-tujuan yang muncul
juga meliputi kemampuan berbicara, menulis, membaca, berpikir kritis, dan menalar, dan
sejauh mungkin berhubungan dengan dunia nyata. Metode asesmen alternatif diperlukan
untuk kinerja siswa tentang tujuan-tujuan pembelajaran sains.
Bertolak dari definisi bahwa asesmen adalah proses mengumpulkan informasi dan
membuat keputusan berdasarkan informasi (Blaustein, D. et al dalam Ibrahim, 2002). Maka
mengumpulkan data tentang ketercapaian suatu tujuan pembelajaran, adalah mustahil
dilakukan hanya dengan menggunakan satu model asesmen saja. Diperlukan asesmen
alternatif yang disesuaikan dengan tujuan pembelajaran yang ingin diukur. Asesmen
alternatif antara lain: Asesmen kinerja; portofolio dan jurnal; proyek dan investigasi.
144
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Namun sebelum membahas tentang asesmen alternatif terlebih dahulu membahas tentang
asesmen tradisional sebagai bahan perbandingan dengan asemen alternatif.
A. Asesmen Tradisional
Kelas IPA dalam jangka waktu yang lama telah didominasi oleh satu metode tes yang
disebut paper and pencil test (tes tertulis), yang mengukur kemampuan kognitif siswa
terhadap informasi faktual atau keterampilan proses dasar. Tes semacam ini biasa disebut
dengan asesmen tradisional. Asesmen tradisional (Traditional assessment) menurut Nur
(2002) adalah suatu asesmen yang menggunakan pertanyaan-pertanyaan jawaban terbuka
maupun pertanyaan-pertanyaan tertutup, seperti pilihan ganda, benar salah, isian, dan
memasangkan, pada tes yang dibakukan. Pertanyaan-pertanyaan jawaban terbuka berwujud
butir-butir asesmen yang meminta siswa memberikan penjelasan-penjelasan tertulis,
gambar, atau diagram. Pertanyaan-pertanyaan tertutup berwujud butir-butir asesmen
obyektif, yaitu butir-butir dengan suatu jawaban benar yang tidak terbuka untuk melakukan
interpretasi.
Tes tradisional tersebut mengukur pencapaian dan daya serap siswa tentang
pengetahuan ilmiah dan mengukur kemampuan mereka untuk menerapkan apa yang telah
mereka pelajari dengan pertanyaan-pertanyaan jawaban terbuka dan obyektif. Bahan-bahan
tradisional yang dikembangkan oleh McGraw-Hill dalam Nur (2002) dirancang untuk
mengases siswa:
 Pengertian atau pemahaman kata-kata sains.
 Pemahaman konsep-konsep sains dan Tujuan Pembelajaran Khusus.
 Keterampilan-keterampilan Proses Sains dan berpikir.
 Kemampuan untuk menganalisis informasi dan memecahkan masalah.
 Kemampuan untuk menerapkan pengetahuan ilmiah pada situasi-situasi baru.
B. Pembelajaran dan Penilaian Mata Pelajaran Sains SMA/MA Menurut Kurikulum
2006
Pemberian pengalaman belajar secara langsung sangat ditekankan melalui
penggunaan dan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah dengan tujuan
untuk memahami konsiep-konsep dan mampu memecahkan masalah. Macam-macam
keterampilan proses dapat Anda baca pada Bab 2 Keterampilan-keterampilan
Proses Sains.
 Pendekatan yang digunakan dalam pembelajaran sains berorientasi pada siswa.
Peran guru bergeser dari menentukan “apa yang akan dipelajari” ke
145
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
“bagaimana menyediakan dan memperkaya pengalaman belajar siswa”
Pengalaman belajar melalui interaksi aktif dengan teman, lingkungan, dan nara
sumber lainnya.
 Kegiatan pembelajaran lebih difokuskan pada “learning” daripada “teaching”
 Guru sebagai fasilitator sehingga proses belajar dapat berlangsung.
 Guru harus menghindari perilaku yang mengganggu siswa belajar, misalnya guru
tidak mengintrupsi siswa yang lagi asyik membaca jika tidak perlu.
 Guru membiasakan memberi respon positif dan edukatif terhadap segala perilaku
siswa yang menyimpang.
 Semua siswa perlu terlibat aktif pada kegiatan pembelajaran.
 Penilaian kemajuan belajar siswa dilakukan selama proses pembelajaran. Jadi
penilaian tidak hanya dilakukan pada akhir periode tetapi terintegrasi dari
kegiatan pembelajaran dalam arti kemajuan belajar dinilai proses, bukan hanya
hasil (produk). Penilaian dilakukan melalui pendekatan penilaian berbasis
kelas (PBK).
 Penilaian sains dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti tes kinerja, tes
tertulis, portofolio, hasil proyek.
 Hasil penilaian dapat diwujudkan dalam bentuk nilai dengan ukuran kuantitatif
ataupun dalam bentuk komentar deskriptif kualitatif.
C. Tipe-tipe Asesmen dalam Pembelajaran Sains
Bertolak dari pembelajaran dan penilaian Mata Pelajaran Sains SD/MI, SMP/MI, dan
SMA/MA, maka salah satu tuntutan KBK adalah kemajuan siswa bukan hanya dinilai dari
kemampuan kognitif siswa terhadap informasi faktual atau keterampilan proses dasar melalui
tes tertulis, atau dengan kata lain sekedar menyatakan ulang informasi faktual atau
keterampilan proses sains tersebut. Namun didalam KBK dituntut suatu tes yang dapat
memberikan kesempatan kepada siswa untuk mendemonstrasikan keterampilanketerampilan
proses sains mereka, berpikir secara logis, menerapkan pengetahuan awal ke
suatu situasi baru, dan mengidentifikasi pemecahan-pemacahan baru terhadap suatu
masalah. Oleh karena itu, diperlukan suatu tes alternatif seperti yang dituntut dalam KBK.
1. Asesmen Kinerja (Performance assessment)
Asesmen Kinerja (Performance assessment) menurut Nur (2002) adalah suatu
asesmen alternatif berdasarkan tugas jawaban terbuka (open-ended task) atau kegiatan
hands-on yang dirancang untuk mengukur kinerja siswa terhadap seperangkat kriteria
146
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
tertentu. Tugas-tugas asemen kinerja menuntut siswa menggunakan berbagai macam
keterampilan, konsep, dan pengetahuan. Asesmen kinerja tidak dimaksudkan untuk menguji
ingatan faktual, melainkan untuk mengases penerapan pengetahuan faktual dan konsepkonsep
ilmiah pada suatu masalah atau tugas yang realistik. Asesmen tersebut meminta
siswa untuk menjelaskan “mengapa atau bagaimana” dari suatu konsep atau proses.
Asesmen kinerja merupakan suatu komponen penting dari suatu asesmen autentik.
O’Malley & Pierce (Nur, 2003) menyatakan asesmen kinerja adalah:
 Bentuk asesmen dimana siswa menunjukkan atau mendemonstrasikan suatu respon
secara lisan, tertulis, atau menciptakan suatu karya. Respon siswa tersebut dapat
diperoleh guru dalam konteks asesmen formal atau informal atau dapat diamati selama
pengajaran di kelas atau seting di luar pembelajaran.
 Meminta siswa untuk “menyelesaikan tugas-tugas kompleks dan nyata dengan
mengerahkan pengetahuan awal, pembelajaran yang baru diperoleh, dan
keterampilan-keterampilan yang relevan untuk memecahkan masalah
realistik atau autentik”
 Memungkian siswa menggunakan bahan-bahan atau melakukan kegiatan hands-on
dalam mencapai pemecahan masalah. Contohnya adalah laporan-laporan lisan, contohcontoh
tulisan, proyek individual atau kelompok, pameran, atau demonstrasi.
Hibbard (1995) menyatakan asesmen kinerja merupakan:
 Suatu realistik yang terkait dengan tujuan pendidikan sains
Komponen utama program pendidikan bertujuan: (1) menanamkan konsep dan
informasi; (2) mengembangkan proses ilmiah, seperti eksperimen, membuat
keputusan, membangun model, dan penemuan mesin; (3) mengembangkan
keterampilan memecahkan masalah yang melibatkan ilmu pasti dan informasi untuk
mendukung metode ilmiah; (4) mengembangkan keterampilan komunikasi untuk
membantu siswa menanamkan hal-hal lain secara efektif apa yang mereka telah
pelajari atau apa yang menjadi saran mereka sebagai solusi masalah; (5)
menanamkan kebiasaan bekerja dengan baik, seperti bertanggungjawab secara
individu, keterampilan bekerja sama, tekun, memperhatikan keakuratan dan kualitas,
jujur, memperhatikan keamanan, dan rapi.
 Suatu sistem untuk menilai proses dan produk
Asesmen kinerja merupakan suatu sistem untuk menilai kualitas penyelesaian tugastugas
yang diberikan siswa. Tugas-tugas kinerja seperti: (1) pentingnya aplikasi
konsep sains dan mendukung informasi; (2) pentingnya kebiasaan bekerja mengkaji
atau mencari secara ilmiah; (3) demonstrasi melek sains. Adapun komponen sistem
147
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
asesmen kinerja termasuk: (1) tugas-tugas yang menanyakan siswa untuk
menggunakan dan proses mereka yang telah dipelajari; (2) cheklist untuk
mengidentifikasi elemen kinerja atau hasil pakerjaan; (3) Rubrik (perangkat yang
mendeskripsikan proses dan atau kesatuan penilaian kualitas) berdasarkan skor total;
(4) contoh-contoh terbaik sebagai model kerja yang akan dikerjakan.
 Sebagai parner tes tradisional
Kadang-kadang tes tradisional digunakan untuk menjamin bahwa siswa telah cukup
memiliki informasi akurat untuk menggunakan asesmen kinerja. Dilain pihak, asesmen
kinerja digunakan sebagai strategi untuk mengaktifkan siswa dalam pembelajaran.
Asesmen kinerja merupakan salah satu penilaian dimana guru mengamati dan
membuat pertimbangan tentang demonstrasi siswa dalam hal kecakapan dan kompetensi
dalam hal menghasilkan suatu produk. Untuk mengukur kinerja siswa, dapat digunakan
daftar cek (ceklist ), skala penilaian (Rating – scale ), dan rubrik.
1. Daftar cek, yang dapat digunakan untuk mengamati dan menilai kinerja siswa diluar
situasi ujian. Misalnya: digunakan pada saat siswa melakukan praktikum sebagai bagian
dari KBM. Berikut ini diberikan contoh daftar cek yang digunakan untuk mengukur
keterampilan siswa menggunakan termometer dalam pengukuran suhu badan. Berikan
tanda cek untuk setiap penampilan yang dilakukan siswa secara benar, sesuai dengan
aktifitasyang diuraikan dibawah ini.
Daftar cek keterangan penggunaan termometer.
No. Aktifitas Cek
1.
2.
3.
4.
5
6.
Mengeluarkan thermometer dari tempat dengan memegang bagian
ujung termometer yang tak berisi air raksa
Menurunkan posisi air raksa dalam pipa kapiler termometer
serendah-rendahnya.
Memasang termometer pada psien (dimulut atau diketiak) sehingga
bagian yang berisi air raksa terkontak dengan tubuh pasien.
Menunggu beberapa menit ( membiarkan termometer menempel
ditubuh pasien selama beberapa menit ).
Mengambil termometer dari tubuh pasien, dengan memegang
bagian ujung termometer yang tidak berisi air raksa.
Membaca tinggi air raksa dalam pipa kapiler dengan posisi mata
tegak lurus
2. Daftar Penilaian
Seperti halnya daftar cek, daftar penilaian yang dapat digunakan untuk mengamati dan
menilai kinerja siswadiluar situasi ujian. Daftar penilaian dapat dibuat dengan
menggunakan angka atau dalam bentuk skala penilaian.
148
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
a. Contoh daftar penilaian dengan angka
Daftar penilaian keterangan penggunaan thermometer
No
Urut
AKTIVITAS
Nilai
Bobot Skor
1. Cara mengeluarkan termometer dari tempatnya
2. Cara menurunkan posisi air raksa
3 Cara memasang termometer pada tubuh pasien
4. Lama waktu pemasangan termometer pada tubuh pasien
5. Cara mengambil termometer dari tubuh pasien
6. Cara membaca tinggi air raksa
b. Daftar penilaian dengan skala
Berikan tanda cek untuk setiap penilaian yang dilakukan siswa dengan benar sesuai
dengan aktifitas yang diuaraikan dibawah ini.
Lingakarilah angka yang menurut anda sangat tepat untuk setiap penampilan siswa yang
diamati.
1 = sangat kurang
2 = kurang
3 = cukup
4 = baik
5 = sangat baik
Daftar Penilaian keterangan penggunaan termometer
Nama siswa : ….
No
Urut
AKTIVITAS
Skala Penilaian
1 2 3 4 5
1. Cara mengeluarkan termometer dari tempatnya
2. Cara menurunkan posisi air raksa
3 Cara memasang termometer pada tubuh pasien
4.
Lama waktu pemasangan termometer pada tubuh
pasien
5. Cara mengambil termometer dari tubuh pasien
6. Cara membaca tinggi air raksa
c. Rubrik
Rubrik biasanya digunakan untuk menskor respon/jawaban siswa terhadap
pertanyaan open ended. Rubrik juga dapat digunakan untuk menilai kinerja siswa.
149
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Menurut Hidden dan Spears, rubrik merupakan skala tingkatan yang digunakan untuk
menilai tulisan siswa terhadap butir open ended. Rubrik menurut klasifikasi nilai yang
dapat diberikan pada siswa sesuai dengan hasil kerja atau kinerja yang ditunjukkan
siswa. Berikut diberikan contoh rubrik untuk jawaban pertanyaan open ended untuk
penilaian kinerja.
Contoh rubrik penilaian kinerja (memiliki perencanaan penyelidikan)
Nilai Kriteria
4
Amat Baik
1. Merumuskan gagasan secara jelas dan memprediksi
apa yang akan dikaji
2. Mengumpulkan informasi awal yang relevan.
3. Merencanakan pelaksanaan penyelidikan secara
mendetail.
4. Memilih alat dan bahan yang paling tepat.
5. Mengajukan saran perbaikan yang tepat untuk
kebutuhan penyelidikan tersebut.
3
Baik
1. Merumuskan gagasan yang perlu diuji dalam
percobaan / penyelidikan
2. Merencanakan suatu urutan pelaksanaan penyelidikan.
3. Memilih alat dan bahan yang cocok.
4. Mengajukan saran perbaikan penyelidikan tersebut.
2
Cukup
1. Dengan bimbingan guru dapat mengajukan gagasan
sederhana yang akan diuji.
2. Merencanakan percobaan tunggal secara garis besar.
3. Memilih alat dan bahan yang cocok.
4. Dapat menunjukkan adanya kelemahan dari rencana
yang dibuat.
1
Kurang
1. Dengan bimbingan guru dapat mengajukan gagasan
sederhana yanga akan diuji.
2. Terdapat banyak kelemahan dalam rencana
penyelidikan yang dibuat.
3. Alat dan bahan yang dipilih kurang sesuai.
4. Tidak menyadari adanya kelemahan dari rencana yang
dibuat.
0
Sangat
kurang
1. Tidak dapat mengajukan gagasan yang benar.
2. Belum memahami langkah-langkah penyelidikan.
3. Alat dan bahan yang dipilih tidak sesuai.
Interpretasi Tes Kinerja
Misalkan dengan menggunakan daftar penilaian guru menilai kinerja Dedi dan Diana
dalam menggunakan termometer. Guru menganggap keenam aktifitas sama sehingga
memberikan bobot yang sama, misalnya 10 untuk keenam aktifitas tersebut. Hasil penilaian
kinerja kedua siswa sebagai berikut :
Tabel. Hasil penilaian kinerja Siswa
NO Aktifitas yang dinilai Bobot Skor
150
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Dedi Diana
1
Mengeluarkan termometer dari
tempatnya dengan memegang
bagian ujung termometer yang tak
berisi raksa
10 8 6
2
Menurunkan posisi air raksa dalam
pipa kapiler termometer serendahrendahnya.
10 9 7
3
Memasang termometer pada psien
(dimulut atau diketiak) sehingga
bagian yang berisi air raksa
terkontak dengan tubuh pasien.
10 8 7
4
Menunggu beberapa menit
(membiarkan termometer
menempel ditubuh pasien selama
beberapa menit).
10 8 7
5
Mengambil termometer dari tubuh
pasien, dengan memegang bagian
ujung termometer yang tidak berisi
air raksa.
10 9 6
6
Membaca tinggi air raksa dalam
pipa kapiler dengan posisi mata
tegak lurus.
10 9 7
Σ 60 51 40
Nilainya Dedi : 100 85
60
51
x 
Nilainya Diana : 100 66.66
60
40
x 
Bobot kelulusan 75, maka Dedi lulus dan Diana tidak lulus, jika batas kelulusan 65,
maka Dedi dan Diana dinyatakan lulus. Artinya, jika batas kelulusan 65, maka Dedi dan
Diana telah dinyatakan memiliki kemampuan menggunakan termometer. Penilaian yang
bersifat dikotomis seperti di atas kurang dapat memberikan gambaran tentang tingkatan
pencapaian siswa. Untuk mengatasi hal semacam ini kita dapat mambagi pencapaian siswa
dalam beberapa level.
Misalnya dengan membagi 0-60 manjadi 5 kategori, yaitu :
0 – 20 Menyatakan kinerja sangat rendah
21 – 30 Menyatakan kinerja rendah
31 – 40 Menyatakan kinerja sedang
41 – 50 Menyatakan kinerja baik
51 – 60 Menyatakan kinerja sangat baik.
Dengan demikian, Dedi kinerja sangat baik dan Diana kinerja sedang. Bagaimana jika
dalam penilaian kinerja menggunakan skala Likert? Perhatikan contoh penilaian kinerja
dengan skala penilaian tentang keterampilan menggunakan termometer.
151
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Contoh : Penilaian Kinerja Keterampilan Menggunakan Termometer
No Aktifitas
Skala Penilaian
1 2 3 4 5
1. Cara mengeluarkan termometer dari tempatnya 1 2 3 4 5
2.
Cara menurunkan posisi air raksa dalam pipa
kapiler serendah-rendahnya
1 2 3 4 5
3. Cara memasang termometer 1 2 3 4 5
4. Lama waktu pemasangan 1 2 3 4 5
5. Cara mengambil termometer 1 2 3 4 5
6. Cara membaca tinggi air raksa 1 2 3 4 5
 Jika Ahmad mendapat skor 4, berarti Ahmad telah dapat mengeluarkan
thermometer dengan baik.
 Untuk butir kedua, Ahmad mendapat skor 5 artinya Ahmad telah dapat
menurunkan posisi air raksa secara sempurna.
 Untuk butir ketiga skor 4, artinya Ahmad telah menempatkan termometer secara
baik pada tubuh pasien tetapi belum sempurna.
 Untuk butir keempat mendapat skor 5, artinya Ahmad telah memperhatikan lama
waktu secara sempurna.
 Untuk butir kelima mendapat skor 2, artinya Ahmad kurang terampil mengambil
termometer dari tubuh pasien.
 Untuk butir keenam mendapat skor 2, artinya Ahmad kurang terampil membaca
termometer.
Skor total Ahmad : 4 + 5 + 4 + 5 + 2 + 2 = 22.
Skor maksimum : 30
Skor minimum : 6 18
2
30 6


Untuk 4.5 5
4
18
 
Untuk 3.6 4
5
18
 
6 ≤ x < 13 14 ≤ x < 19 19 ≤ x < 25 25 ≤ x ≤ 30
6
13 19 25 30
6 – 12 13 – 19 19 – 24 25 – 30
Rendah Sedang Baik Sangat baik
6 30
6 ≤ x < 11 11 ≤ x < 16 16 ≤ x < 21 21 ≤ x ≤ 36
11 16 21 26
Rendah Sedang Baik Sangat baik
26 ≤ x ≤ 30
Sangat rendah
152
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Contoh : Penilaian Kinerja Tentang Perencanaan Penyelidikan
No Aktifitas Skala Penilaian
1 Cara merumuskan gagasan 1 2 3 4 5
2 Pengumpulan informasi awal 1 2 3 4 5
3 Perencanaan pelaksanaan penyelidikan 1 2 3 4 5
4 Pemilihan alat dan bahan 1 2 3 4 5
5 Pengajuan saran perbaikan 1 2 3 4 5
Skor maksimum : 25
Skor minimum : 5 15
2
25 5


Untuk 3.75 4
4
15
 
Untuk 3
5
15

b. Portofolio dan Jurnal
Portofolio adalah kumpulan pekerjaan siswa yang refresentatif menunjukkan
perkembangan kemampuan siswa dari waktu kewaktu. Portofolio dapat bercerita tentang
5 ≤ x < 11 11 ≤ x < 16 16 ≤ x < 21 21 ≤ x ≤ 25
5
11 16 21 25
5 – 10 11 – 15 16 – 20 21 – 25
Rendah Sedang Baik Sangat baik
5 25
5 ≤ x < 10 10 ≤ x < 14 14 ≤ x < 18 18 ≤ x ≤ 22
10 14 18 22
Rendah Sedang Baik Sangat baik
22 ≤ x ≤ 25
Sangat rendah
153
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
aktifitas siswa dalam sains. Fokus portofolio adalaah pemecahan masalah, berpikir, dan
pemahaman, komunikasi tertulis, hubungan sains, dan pandangan siswa sendiri terhadap
dirinya sebagai orang yang belajar sains. Portofolio tidak sekedar file yang mengarsip
pekerjaan siswa. Lembaran-lembaran tentang pekerjaan siswa yang dimasukkan ke dalam
portofolio harus memiliki tingkat kebermaknaan yang tinggi dibandingkan dengan pekerjaan
lain yang pernah dilakukan siswa. Portofolio dapat berupa produk nyata karya siswa, artikel
jurnal dan refleksi yang mewakili apa yang telah dilakukan oleh siswa dalam mata
pelajarannya. Portofolio dapat digunakan untuk mengases kinerja siswa selama sekolah.
Asesmen portofolio dapat dibuat oleh guru dan siswa bekerjasama. Pertama siswa
menggumpulkan semua hasil pekerjaan selama 2 sampai 3 minggu. Selanjutnya direview
untuk menentukan dasar seleksi contoh-contoh pekerjaan siswa yang selanjutnya akan
dijadikan asesmen. Portofolio digunakan oleh guru selain sebagai asesmen juga dapat
dipakai untuk membantu siswa merefleksikan apa yang mereka telah pelajari.
Jurnal adalah rekaman tertulis tentang apa yang telah dipelajari oleh siswa. Jurnal
dapat digunakan untuk merekam atau meringkas topik-topik kunci yang dipelajari, misalnya
perasaan siswa terhadap sains, kesulitan yang dialami, atau keberhasilan dalam
memecahkan masalah atau topik tertentu atau berbagai macam catatan lain, komentar yang
dibuat oleh siswa. Membuat jurnal adalah cara yang paling baik untuk siswa berpraktek dan
meningkatkan kemampuan menulis mereka. Membuat jurnal membantu siswa memiliki sikap
selalu menuliskan apa yang dikerjakan. Sikap ini akan membantu mereka untuk belajar lebih
banyak tentang sains dan keterampilan menulis. Berikut contoh-contoh topik portofolio:
1) Laporan tertulis proyek atau penyelidikan individual
2) Contoh masalah atau penyelidikan yang dirumuskan oleh siswa
3) Jawaban terhadap pertanyaan ujung terbuka
4) Kontribusi siswa kepada laporan kelompok
5) Daftar cek yang telah dibuat guru yang menunjukkan pertumbuhan ilmiah siswa.
6) Autobiografi ilmiahh
7) Penerapan sains pada disiplin lain
8) Penjelasan siswa terhadap setiap item pada portofolio
Format berikut ini dapat digunakan untuk menulis komentar portofolio siswa.
Asesmen Portofolio
Siswa :
Guru :
Tanggal :
154
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Konsep, prosedur, keterampilan proses yang dieksplorasi
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________
Pertumbuhan pemahaman:
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________
Asemen dari:
a. Kerja pemecahan masalah: ____________________________________
b. Penalaran dan berpikir kritis: __________________________________
c. Penggunaan bahasa: _________________________________________
d. Lain-lain: ___________________________________________________
c. Proyek dan Investigasi
Dalam kurikulum yang berorientasi kepada keterampilan, penggunaan proyek jangka
panjang untuk pengajaran dan evaluasi sangat dibatasi. Sebagian besar sekolah siswa
diminta untuk menyelesaikan proyek untuk pameran sains. Mereka seringkali menggunakan
metode ilmiah yang sangat formal dan dengan prosedur tunggal. Semua siswa harus
mengikuti langkah-langkah yang sama. Tahapan proses tertutup sehingga menghasilkan
hasil yang sama.
Tipe proyek semacam ini seharusnya diganti dengan proyek berjangka panjang,
dengan kelompok kooperatif yang melibatkan variasi konsep, keterampilan proses dasar dan
terpadu, Identifikasi masalah, dan teknik pemecahannya. Nilai keterampilan proses terpadu
dan konsep tingkat tinggi, memainkan peranan yang berarti dan integral untuk semua siswa.
Proyek dan penyelidikan dapat melibatkan siswa secara individual atau kelompok
kecil 2 sampai 4 siswa bekerjasama. Tugas-tugas seharusnya membutuhkan waktu 2-3
minggu. Proyek yang bersifat lebih substansial dapat memakan waktu 1-2 bulan. Waktu ideal
untuk suatu proyek adalah 4-5 minggu.
1. Ide untuk proyek dan penyelidikan
Proyek adalah cara yang amat baik untuk melibatkan siswa dalam pemecahan
masalah jangka panjang. Situasi ini mungkin bersifat sangat ilmiah, tetapi juga dapat
berhubungan dengan dunia nyata atau disiplin lain.
155
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
Proyek dapat melibatkan siswa pada situasi ujung terbuka yang mungkin dapat
memberikan beragam hasil yang dapat diterima. Atau bisa saja kelompok kerja ini
menemukan situasi masalah yang menuntun mereka merumuskan pertanyaan atau hipotesis
yang membutuhkan penyelidikan lebih lanjut.
Proyek juga menyediakan peluang bagi siswa untuk mengeksplorasi ide-ide ilmiah
menggunakan materi fisik atau teknologi baru seperti computer, kalkulator dan sebagainya.
Proyek yang diberikan dalam konten pemecahan masalah, dapat digunakan oleh siswa untuk
melakukan eksplorasi, belajar, dan berpikir tentang ide yang mengembangkan pemahaman
mereka dalam berbagai area isi kurikulum sains.
2. Proyek dan Investigasi Dunia Nyata
Proyek dan investigasi dapat mengajarkan siswa berbagai hubungan sains dengan
dunia nyata sebagai contoh untuk sekolah menengah dapat menggunakan proyek yang
melibatkan siswa untuk menggunakan sains di dalam bidang-bidang berikut. Berikut ini
merupakan daftar kasar yang masih dapat dikembangkan oleh siswa secara bersama-sama
melalui curah pendapat.
 Makanan dan kesegaran
 Populasi
 Masalah-masalah lingkunagan
 Lahan pertanian
 Mobil, perahu, pesawat terbang, roket
 Olahraga
 Daur ulang
 Ruang angkasa
 Dan sebagainya
3. Kapan diimplementasikan
Siswa dapat dilibatkan dalam proyek dan penyelidikan sepanjang tahun pelajaran.
Anda mungkin hanya perlu menunggu sampai 3-4 minggu pertama sebelum anda
menggunakan dan mendiskusikan proyek di dalam pelajaran Anda.
Didalam memberikan suatu proyek mulailah dari tugas-tugas yang sederhana, berangsur
ketugas-tugas yang rumit
4. Bagaimana mengevaluasi proyek?
Proyek dapat dievaluasi secara holistik maupun analisis. Penilaian holistik diberikan
berdasarkan kepada proyek secara keseluruhan. Sebagai contoh guru dapat membaca dan
156
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
mengevaluasi sampel proyek untuk menentukan rentang kinerja. Mungkin 3-5 kategori dapat
dibuat.
Penilaian analitis memerlukan pemecahan proyek menjadi beberapa komponen.
Sebagai contoh berikut ini adalah beberapa komponen proyek untuk keperluan penilaian.
Komponen Nilai poin
 Deskripsi masalah 10
 Metode penilaian 10
 Tahapan proyek/rekaman kerja 20
 Data 20
 Kesimpulan 20
 Laporan proyek 20
Jumlah 100 poin
Sebagai tambahan terhadap model-model utama asesmen alternatif seperti yang
telah diuarikan di atas, teknik-teknik asesmen berikut juga dapat digunakan untuk
memantau kinerja siswa, yaitu:
a. Wawancara dan Konperensi
Wawancara dan konperensi memberi peluang bagi guru dan siswa untuk bertemu
bersama dan mendiskusikan IPA. Pertemuan pribadi dengan guru ini dapat merupakan
pengalaman yang memiliki daya motivasi yang kuat untuk kebanyakan siswa. Hal ini juga
dapat menyediakan bagi guru untuk memperoleh informasi yang bermanfaat tentang
bagaimana siswa berpikir dan bagaimana perasaannya terhadap IPA.
Wawancara dapat terstruktur dengan pertanyaan-pertanyaan yang berhubungan
dengan satu topik IPA tertentu. Sebagai contoh, suatu wawancara pemecahan masalah,
akan menghadapkan siswa pada masalah dan memintanya untuk memecahkannya. Bekerja
dari sebuah set pertanyaan yang direncanakan, guru tertarik terhadap bagaimana siswa
melakukan pemecahan masalahnya. Siswa menjelaskan model dan strategi yang dipilihnya
untuk memecahkan masalah. Wawancara biasanya ditandai dengan pertanyaan yang
diajukan oleh guru dan respon oral oleh siswa.
Konperensi adalah diskusi tidak formal yang melibatkan guru dengan seorang siswa.
Beberapa saran yang bermanfaat untuk melaksanakan wawancara dan konperensi:
 Siaplah dengan pertanyaan
 Tempatkan siswa dalam keadaan santai
 Jelaskan bahwa anda akan mencari hasil berpikir kreatif
 Ajukan masalah
157
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
 Buatlah catatan
 Jadilah pendengar yang baik
b. Evaluasi Diri Siswa
Satu lagi yang memiliki keuntungan nyata adalah menggunakan tugas-tugas
asesmen kinerja adalah memberi kesempatan kepada siswa untuk terlibat di dalam proses
asesmen. Bila asesmen dipandang sebagai bagian tak terpisahkan dari proses pembelajaran,
fokus berpindah dari memberi tes ke membantu siswa memahami tujuan pengalaman
belajar dan kriteria keberhasilan.
Implisit didalam semua metode asesmen alternatif adalah ide bahwa metode dapat
bekerja dengan efektif bilamana siswa tahu tujuan pelajaran dan kriteria untuk mengukur
keberhasilan tujuan tersebut. Mengetahui tujuan dan kriteria keberhasilan akan membantu
siswa untuk memonitor tujuannya.
c. Tes Buatan Siswa
Dalam melakukan asesmen terhadap siswa, Anda juga dapat menggunakan tes-tes
yang dikembangkan oleh siswa Anda sendiri. Asesmen didasarkan pada asumsi bahwa
sesorang yang menguasai dengan suatu konsep tertentu akan mampu mengembangkan
pertanyaan yang bermutu tentang konsep itu. Atas asumsi itu, Anda dapat mengases
pemahaman siswa Anda soal-soal tes yang dibuatnya.
d. Pekerjaan Rumah
Seringkali tugas-tugas yang dilakukan siswa didalam suatu asesmen membutuhkan
waktu yang lama. Oleh karena itu Anda dapat menggunakan waktu siswa di rumah untuk
mengerjakannya. Hasil kerja mereka merupakan sumber yang baik untuk asesmen.
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah instrumen tes kinerja lengkap
dengan interval skornya!
Bahan Latihan
158
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
BAGIAN 4. RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)
Modul 6. Pengembangan RPP Sains
Dalam rangka mengimplementasikan pogram pembelajaran yang sudah dituangkan
di dalam silabus, guru harus menyusun Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP). RPP
merupakan pegangan bagi guru dalam melaksanakan pembelajaran baik di kelas,
laboratorium, dan/atau lapangan untuk setiap Kompetensi dasar. Oleh karena itu, apa yang
tertuang di dalam RPP memuat hal-hal yang langsung berkait dengan aktivitas pembelajaran
dalam upaya pencapaian penguasaan suatu Kompetensi Dasar. Dalam menyusun RPP guru
harus mencantumkan Standar Kompetensi yang memayungi Kompetensi Dasar yang akan
disusun dalam RPP-nya. Di dalam RPP secara rinci harus dimuat Tujuan Pembelajaran,
Materi Pembelajaran, Metode Pembelajaran, Langkah-langkah Kegiatan pembelajaran,
Sumber Belajar, dan Penilaian. Adapaun Langkah-langkah Penyusunan Rencana Pelaksanaan
Pembelajaran (RPP) sebagai berikut.
A. Mencantumkan identitas
 Nama sekolah
 Mata Pelajaran
 Kelas/Semester
 Standar Kompetensi
159
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
 Kompetensi Dasar
 Indikator
 Alokasi Waktu
Catatan:
 RPP disusun untuk satu Kompetensi Dasar.
 Standar Kompetensi, Kompetensi Dasar, dan Indikator dikutip dari silabus yang
disusun oleh satuan pendidikan
 Alokasi waktu diperhitungkan untuk pencapaian satu kompetensi dasar yang
bersangkutan, yang dinyatakan dalam jam pelajaran dan banyaknya pertemuan.
Oleh karena itu, waktu untuk mencapai suatu kompetensi dasar dapat
diperhitungkan dalam satu atau beberapa kali pertemuan bergantung pada
karakteristik kompetensi dasarnya.
B. Mencantumkan Tujuan Pembelajaran
Tujuan Pembelajaran berisi penguasaan kompetensi yang operasional yang
ditargetkan/dicapai dalam rencana pelaksanaan pembelajaran. Tujuan pembelajaran
dirumuskan dalam bentuk pernyataan yang operasional dari kompetensi dasar. Apabila
rumusan kompetensi dasar sudah operasional, rumusan tersebutlah yang dijadikan dasar
dalam merumuskan tujuan pembelajaran. Tujuan pembelajaran dapat terdiri atas sebuah
tujuan atau beberapa tujuan.
C. Mencantumkan Materi Pembelajaran
Materi pembelajaran adalah materi yang digunakan untuk mencapai tujuan
pembelajaran. Materi pembelajaran dikembangkan dengan mengacu pada materi pokok
yang ada dalam silabus.
D. Mencantumkan Metode Pembelajaran
Metode dapat diartikan benar-benar sebagai metode, tetapi dapat pula diartikan sebagai
model atau pendekatan pembelajaran, bergantung pada karakteristik pendekatan
dan/atau strategi yang dipilih.
E. Mencantumkan Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran
Untuk mencapai suatu kompetensi dasar harus dicantumkan langkah-langkah kegiatan
setiap pertemuan. Pada dasarnya, langkah-langkah kegiatan memuat unsur kegiatan
160
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
pendahuluan/pembuka, kegiatan inti, dan kegiatan penutup. Akan tetapi, dimungkinkan
dalam seluruh rangkaian kegiatan, sesuai dengan karakteristik model yang dipilih,
menggunakan urutan sintaks sesuai dengan modelnya (LIHAT SINTAKS-SINTAKS
MODEL-MODEL PEMBELAJARAN MODERN PADA BAGIAN KEDUA MODUL INI).
Oleh karena itu, kegiatan pendahuluan/pembuka, kegiatan inti, dan kegiatan penutup
tidak harus ada dalam setiap pertemuan.
F. Mencantumkan Sumber Belajar
Pemilihan sumber belajar mengacu pada perumusan yang ada dalam silabus yang
dikembangkan oleh satuan pendidikan. Sumber belajar mencakup sumber rujukan,
lingkungan, media, narasumber, alat, dan bahan. Sumber belajar dituliskan secara lebih
operasional. Misalnya, sumber belajar dalam silabus dituliskan buku referens, dalam RPP
harus dicantumkan judul buku teks tersebut, pengarang, dan halaman yang diacu.
G. Mencantumkan Penilaian
Penilaian dijabarkan atas teknik penilaian, bentuk instrumen, dan instrumen yang dipakai
untuk mengumpulkan data (LIHAT PENJELASAN ASESMEN PADA BAGIAN KETIGA
MODUL INI). Dalam sajiannya dapat dituangkan dalam bentuk matrik horisontal atau
vertikal. Apabila penilaian menggunakan teknik tes tertulis uraian, tes unjuk kerja, dan
tugas rumah yang berupa proyek harus disertai rubrik penilaian.
Format Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
SMP/MTs : ……………………………..
Mata Pelajaran : ……………………………..
Kelas/Semester : ……………………………..
Standar Kompetensi: ……………………………..
Kompetensi Dasar : ……………………………..
Indikator : ……………………………..
Alokasi Waktu : … jam pelajaran (… x pertemuan)
A. Tujuan Pembelajaran : ……………………………..
B. Materi Pembelajaran : ……………………………..
C. Metode Pembelajaran : …………………………….
161
Pendidikan & Latihan Profesi Guru Rayon 24
Universitas Negeri Makassar
Satu Untuk UNM
D. Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran
Pertemuan 1: …………………………………………..
Pertemuan 2: ………………………………………….
dst.
E. Sumber Belajar : ……………………………..
F. Penilaian : ……………………………..
Pilihlah salah satu Standar Kompetensi (SK) pada standar isi Mata Pelajaran Yang
diampu oleh bapak/ibu guru di sekolah, kemudian buatlah RPP dengan menggunakan
model pembelajaran kooperatif atau pengajaran langsung atau model pembelajaran
berdasarkan masalah!
Bahan Latihan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s