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