Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 10
PENINGKATAN MUTU GURU IPA MELALUI PELATIHAN PENGGUNAAN
ALAT ANALISIS KOLORIMETRI SEDERHANA BERBASIS PENCITRAAN
DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN SCANNER
IMPROVING QUALITY OF TEACHER OF SCIENCE THROUGH
TRAINING USING SIMPLE COLORIMETRIC ANALYSIS TOOLS BASED
ON DIGITAL IMAGE WITH SCANNER
Chevi Ardiana, Lida Amalia, Sri Mulyaningsih, Tati Kristianti, Dewi Hernawati
Prodi Pendidikan Biologi, Fakultas Ilmu Terapan dan Sains, Institut Pendidikan Indonesia Jl. Terusan Pahlawan No.32 Sukagalih, Tarogong Kidul, Garut.
44515, Telp./faks. 0262-233556/0262-540649 Alamat korespondensi: chetaz.78@gmail.com
Abstrak-Kolorimetri merupakan teknik analisis kuantitatif untuk sampel berwarna, yang digunakan untuk menentukan kandungan (konsentrasi) zat berdasarkan intensitas cahaya warna larutan. Kemajuan teknologi mendorong ditemukannya alat (instrumentasi) modern untuk menyelesaikan suatu analisis kolorimetri diantaranya Spektrofotometer UV-VIS. Keberadaan alat tersebut cenderung menimbulkan permasalahan dalam hal pengadaan untuk kebutuhan laboratorium khususnya di sekolah SMA/MA. Alat Spektrofotometer UV-Vis jarang sekali dimiliki dikarenakan harganya yang relatif mahal. Dampak yang ditimbulkan adalah kegiatan praktikum di sekolah SMA/MA menjadi terbatas padahal kegiatan praktikum sangat dibutuhkan untuk memberikan pembuktian terhadap suatu teori. Oleh karena itu, diperlukan alat-alat laboratorium alternatif untuk mengatasi masalah ini, di antaranya adalah alat analisis kolorimetri sederhana berbasis pencitraan digital dengan menggunakan scanner. Supaya alat alternatif ini dikenal di lingkungan sekolah, maka perlu dilakukan sosialisasi, yaitu dengan cara pelatihan dan simulasi. Metode pelatihan digunakan untuk menjelaskan konsep analisis kolorimetri berbasis pencitraan digital yang didukung dengan demonstrasi contoh penentuan kandungan (konsentrasi) suatu zat dalam sampel. Metode ini dipakai sebagai pelatihan dalam pengoperasian teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner untuk mendapatkan gambar (image) dari sampel. Metode Simulasi digunakan untuk menunjukkan suatu aplikasi software yang dapat digunakan untuk merubah gambar (image) hasil pencitraan sampel ke dalam intensitas cahaya (I) kemudian dikonversi ke nilai serapan cahaya (absorbansi). Dapat disimpulkan bahwa teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner dapat digunakan sebagai alternatif pengganti Spektrofotometer UV-Vis dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel dan sebagai penunjang pembelajaran IPA/Biologi/Kimia di sekolah. Respon para peserta yang mengikuti kegiatan ini sangat baik dan mereka termotivasi untuk menerapkannya di sekolah.
Kata kunci: Analisis kolorimetri, alat alternatif sederhana, scanner, pencitraan digital, kandungan (konsentrasi) zat. Abstact-Colorimetry is a quantitative analysis technique for colored samples, which is used to determine
composition (concentration). Technological advancements led to the discovery of modern (instrumentation) tools to complete the colorimetric analysis received by UV-VIS spectrophotometers especially in SMA / MA schools. UV-Vis Spectrophotometers are rarely owned because they are expensive. The impact is limited practicum activities in SMA / MA schools even though practical activities are needed to provide proof of a theory. Therefore, alternative laboratory tools are needed to overcome this problem, including a simple digital imaging based colorimetric analysis tool using a scanner. In order for this alternative tool to be known in the school environment, socialization is needed, namely by training and simulation. The training method used to explain the concept of digital imaging-based colorimetric analysis is supported by demonstration examples of determining the content (concentration) of a substance in the sample. This method is used as training in the operation of digital imaging techniques by using a scanner to obtain images from the sample. Simulation method is used to indicate a software application that can be used to change the image of the imaging results into light intensity (I) then convert to light absorption value (absorbance). It can be concluded that the digital imaging technique using a scanner can be used as an alternative tool to replace UV-Vis spectrophotometer in determining the content (concentration) of substances in the sample and as a support for science / Biology / Chemistry learning in schools. The response of the participants who participated in this activity was very good and they were motivated to apply it in school.
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 11 PENDAHULUAN
Di dalam ilmu kimia analitik sering dibahas mengenai hal – hal yang berhubungan dengan teori dan praktek dari metoda – metoda yang dipakai untuk menetapkan komposisi bahan. Kimia analitik dapat dibagi menjadi dua bidang analisis yaitu analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif berhubungan dengan identifikasi zat – zat yang ada dalam suatu sampel. Dengan analisis kualitatif kita dapat mengenali suatu unsur atau senyawa di dalam suatu sampel. Analisis kuantitatif berkaitan dengan penetapan berapa banyak suatu zat terkandung di dalam suatu sampel. Beberapa teknik analisis kuantitatif yang umum digunakan di dalam laboratorium antara lain : analisis gravimetri, titrasi, dan kolorimetri. Kolorimetri merupakan suatu teknik analisis kuantitatif untuk sampel berwarna, yang digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu zat berdasarkan intensitas cahaya warna larutan [1]. Pesatnya kemajuan teknologi mendorong ditemukannya instrumentasi – instrumentasi yang semakin canggih untuk menyelesaikan suatu analisis tertentu termasuk dalam analisis kolorimetri. Alat yang digunakan dalam analisis kolorimetri diantaranya Spektrofotometer UV-VIS. Keberadaan alat – alat praktikum yang canggih cenderung menimbulkan permasalahan dalam hal pengadaan untuk kebutuhan laboratoirum khususnya di tingkat SMA/MA. Di sekolah – sekolah SMA/MA, alat Spektrofotometer UV-Vis jarang sekali dimiliki dikarenakan harganya yang relatif mahal. Dampak yang ditimbulkan adalah kegiatan praktikum di sekolah SMA/MA menjadi terbatas padahal kegiatan praktikum sangat dibutuhkan untuk memberikan pembuktian terhadap suatu teori tertentu bagi siswa yang didapatkannya ketika di kelas. Analisis kolorimetri merupakan salah satu topik yang menarik untuk dipelajari oleh siswa SMA/MA. Konsep – konsep yang dapat dijelaskan dalam analisis kolorimetri, antara lain : perhitungan stoikiometri, warna komplementer, reaksi asam – basa, dan pembentukan senyawa kompleks.
Teknik pencitraan digital dibantu alat
scanner dapat digunakan sebagai alat analisis
kuantitatif yang prinsip pengukurannya sama dengan spektrofotometer UV-Vis (gambar 1).
Gambar 1. Analisis Kolorimetri dengan alat
Scanner yang dilengkapi dengan Microplate.
Selain itu, keunggulan dari teknik tersebut, antara lain jumlah bahan yang digunakan untuk penelitian lebih sedikit. Penggunaan teknik pencitraan digital dengan alat scanner ini akan
sangat menunjang pembelajaran
IPA/Kimia/Biologi di sekolah, sekaligus sebagai sarana peningkatan profesional guru terutama kompetensi akademik karena guru dituntut untuk dapat mengikuti perkembangan terkini pada bidang yang diampunya.
Walaupun teknik pencitraan digital dengan alat bantu scanner ini sudah mulai dikembangkan, namun kebanyakan guru – guru IPA/Kimia/Biologi SMA/MA belum mengetahui secara jelas tentang teknik pencitraan digital dan bagaimana cara memanfaatkannya secara optimal. Berdasarkan fakta di atas, dipandang perlu untuk mengadakan kegiatan pelatihan penggunaan teknik pencitraan digital untuk peningkatan pembelajaran IPA/kimia/biologi di sekolah.
Tujuan diadakannya pengabdian masyarakat bagi guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA ini adalah: 1. Untuk Memberikan gambaran tentang teknik
pencitraan digital dengan menggunakan
scanner sebagai alat sederhana dalam analisis
kolorimetri
2. Memberikan gambaran tentang manfaat dan keunggulan dari teknik pencitraan digital dalam analisis kolorimetri
3. Memberikan gambaran tentang prosedur/cara kerja teknik pencitraan digital dengan alat bantu scanner
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 12 4. Memunculkan motivasi untuk
menerapkan teknik pencitraan digital pada analisis kolorimetri
MASALAH
Guru-guru IPA/Biologi/Kimia di sekolah SMA/MA cenderung mengalami banyak kendala dan permasalahan dalam mengikuti perkembangan teknologi alat (instrumentasi) modern untuk analisis kolorimetri. Hal ini dikarenakan karena akses informasi dan tranportasi yang terbatas. Kegiatan-kegiatan praktikum yang berbasis pada penentuan kadar (kandungan) suatu zat dalam sampel secara analisis kolorimetri sangat dibutuhkan oleh guru-guru IPA/Biologi/Kimia. Karena selain sebagai bagian dari kegiatan praktikum di laboratorium juga membantu memberikan informasi ilmiah bagi masyarakat tentang bahaya atau tidaknya kandungan suatu zat dalam sampel. Disamping itu, guru-guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA membutuhkan materi-materi terbaru dalam penambahan materi modul praktikum sebagai penunjang pembelajaran di kelas. Materi kolorimetri dapat dijadikan materi terbaru dalam kegiatan praktikum di sekolah-sekolah.
Dalam penentuan kadar zat dalam sampel secara kolorimetri kebanyakan guru menggunakan alat khusus untuk penentuan tersebut, diantaranya dengan menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis. Alat ini relatif mahal harganya dan tidak semua sekolah SMA/MA mampu untuk pengadaannya. Teknik pencitraan digital dengan alat scanner menjadi alternatif untuk penentuan kandungan (kadar) zat dalam sampel secara kolorimetri. Teknik ini merupakan cara yang relatif baru bagi guru-guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA dalam kegiatan praktikum atau peneltian penentuan kandungan (konsentrasi) suatu zat dalam sampel. Sehingga guru-guru belum mengetahui tentang prinsip kerja dan manfaat teknik pencitraan digital dengan alat scanner dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel. Sehingga perlu diadakan pelatihan penggunaan alat analisis kolorimetri sederhana dengan teknik pencitraan digital.
METODE
Dalam kegiatan pengabdian masyarakat di kecamatan Pameungpeuk dan sekitarnya, metode yang digunakan adalah metode pelatihan dan simulasi IPTEKS. Metode pelatihan digunakan untuk menjelaskan konsep analisis kolorimetri dengan teknik pencitraan digital dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel yang didukung dengan demonstrasi contoh penentuan kandungannya. Di mana diawali dengan pembuatan larutan baku yang ditetapkan konsentrasinya. Kemudian dibuat larutan standar. Larutan ini merupakan larutan yang konsentrasinya dibuat bervariasi sesuai dengan yang dibutuhkan. Konsentrasinya bisa dalam bentuk ppm (part per
million) atau persen (%). Setelah pembuatan larutan
standar dibuat maka dilakukan proses scanning (pemindaian) dengan menggunakan scanner dan
microplate (untuk menyimpan larutan standar dan
sampel). Metode ini dipakai sebagai pelatihan dalam pengoperasian teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner untuk mendapatkan gambar (image) dari sampel. Metode Simulasi IPTEKS digunakan untuk menunjukkan suatu aplikasi software yang dapat digunakan untuk merubah gambar (image) hasil pencitraan larutan standard dan sampel ke dalam intensitas cahaya (I) kemudian dikonversi ke nilai serapan cahaya (absorbansi). Kemudian dibuatkan kurva kalibrasi, yaitu: kurva absorbansi terhadap konsentrasi zat. Kurva ini (gambar 2) digunakan sebagai standar pengukuran kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel.
Gambar 2. Kurva absorbansi terhadap berbagai konsentrasi.
Teknik pengumpulan data dilakukan dengan cara membuat angket terbuka untuk melihat seberapa besar informasi tentang teknik pencitraan digital dengan scanner dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel secara analisis kolorimetri. Angket ini terdiri dari 10 butir
y = 0.056x R² = 0.996 0 0.05 0.1 0.15 0 1 2 3 A b sor b an si ( A ) Konsentrasi (ppm)
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 13 pertanyaan yang secara keseluruhan berisi
tentang keterlibatan guru dalam kegiatan praktikum khususnya berkaitan dengan materi kolorimetri dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel.
Teknik analisis data dalam kegiatan pengabdian ini adalah dengan merangkum jawaban-jawaban dari responden yang dihasilkan dari angket. Data yang dihasilkan berupa persentase kecenderungan responden dalam menjawab setiap butir pertanyaan angket. Data tersebut menjadi acuan untuk melihat sejauh mana responsivitas responden terhadap alat analisis kolorimetri sederhana berbasis pencitran digital yang menggunakan
scanner dalam penentuan kandungan
(konsentrasi) zat dalam sampel.
Kegiatan pelatihan penggunaan alat analisis kolorimetri sederhana berbasis pencitraan digital bertempat di MAN 3 Pameungpeuk Kabupaten Garut. Waktu pelaksanaannya selama 1 (satu) hari, yaitu: sabtu, 22 Desember 2018.
PEMBAHASAN
Hasil pencitraan dengan alat
scanner dianalisa dengan software ImageJ Version 1.48. Hasil yang diperoleh berupa
data intensitas dari 3 komponen warna, yaitu warna merah (R), hijau (G), dan biru (B) untuk setiap larutan standar besi (III) dan sampel. Data intensitas cahaya warna komponen RGB yang dihasilkan kemudian diubah menjadi nilai absorbansi dengan menggunakan persamaan Lambert - Beer :
I I
A 0
log
. Di mana I = intensitas cahaya warna aktual hasil pencitraan (Intensitas cahaya komponen warna RGB) dan Io = intensitas cahaya warna yang diserap oleh pelarut (intensitas cahaya warna larutan blanko). Kurva kalibrasi dibuat dengan mengalurkan nilai absorbansi terhadap konsentrasi. Data hasil pengolahan dengan cara pencitraan ini akan menghasilkan 3 buah kurva kalibrasi larutan standar untuk ke tiga kompoen warna RGB seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Kurva kalibrasi larutan standar besi(III) untuk komponen warna R (garis merah), G (garis hijau), dan B (garis biru).
Berdasarkan hasil pengukuran terhadap kandungan zat dalam suatu sampel dengan teknik pencitraan digital menunjukkan bahwa teknik pencitraan digital dengan alat scanner dapat digunakan sebagai pilihan alat ukur sederhana dalam metoda analisis kuantitatif kolorimetri ketika penggunaaan Spektrofotometer UV-VIS sudah dianggap mahal. Dengan ditemukannya cara pengolahan data dengan menggunakan program
ImageJ Version 1.48, diharapkan dapat
menggabungkan cara pengolahan data dalam teknik pencitraan digital dari beberapa peneliti sebelumnya yang masih terjadi perbedaan sehingga akan menjadi lebih sederhana dan mudah serta hasil yang diperoleh mirip dengan hasil pengukuran Spektrofotometer UV-VIS. Teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner dapat juga diaplikasikan di lingkungan sekolah maupun perguruan tinggi yang belum mampu untuk untuk membeli alat Spektrofotometer UV-VIS.
Keunggulan dari teknik pencitraan digital dalam analisis kolorimetri ini, yaitu:
(1) Sampel yang digunakan relatif lebih sedikit dan lebih hemat. (2) harga pengadaan alat relatif murah dan terjangkau untuk lingkungan sekolah (3) prinsip kerja dan pengolahan data lebih sederhana dibandingkan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis.
Kelemahannya adalah dibutuhkan pemahaman konsep teoritis yang kuat terutama dalam analisis kolorimetri dan dibutuhkan kegiatan-kegiatan pelatihan atau workshop tentang teknik ini secara berulang dan kontinu.
Tingkat kesulitan dalam sosialisasi penggunaan teknik pencitraan digital ketika kegiatan pengabdian pada masyarakat diantaranya: waktu pelaksanaan pelatihan terlalu pendek sehingga materi tidak dapat tersampaikan secara
y = 0.0561x + 0.0021 R² = 0.9961 y = 0.1325x - 0.0037 R² = 0.9969 y = 0.0005x - 0.0014 R² = 0.0135 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 1 2 3 A b sor b an si ( A ) Konsentrasi (ppm)
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 14 menyeluruh sehingga peserta workshop
menjadi tidak sama dalam pemahamannya. Kegiatan ini diikuti oleh 17 orang peserta yang terdiri dari 5 orang laki-laki dan 12 orang perempuan. Usia peserta yang berkisar dari 21 – 30 tahun berjumlah 8 orang, sedangkan yang berusia 31 – 40 tahun berjumlah 9 orang. Para peserta ini bekerja sebagai guru SD (1 orang), guru SLTP (3 orang) dan guru SLTA (13 orang) dengan masa kerja di bawah 5 tahun berjumlah 7 orang, 5 – 10 tahun berjumlah 4 orang dan 10 – 15 tahun berjumlah 6 orang. Berdasarkan hasil angket dapat diketahui bahwa para peserta ini sebagian besar (12 orang) belum pernah mengukur kandungan zat dalam suatu sampel. Hanya 5 orang yang sudah pernah, dengan cara titrasi (3 orang), destilasi (1 orang) dan spektrofotometer (1 orang). Dengan demikian dari seluruh peserta, hanya 1 orang yang pernah menggunakan spektrofotometer.
Setelah mengikuti sosialisasi melalui pelatihan dan simulasi penggunaan alat alternatif pengganti spektrofotometer UV-Vis ini, semua peserta menyatakan bahwa: - Mereka mendapatkan tambahan
pengetahuan tentang alat ini.
- Alat alternatif ini memungkinkan digunakan di sekolah-sekolah, karena harganya yang murah dan terjangkau. - Alat alternatif ini memungkinkan
digunakan sampai di pelosok, karena alat pencitraan sudah banyak, bahkan peserta didikpun memilikinya.
Dengan demikian secara umum respon peserta dalam kegiatan ini sangat baik.
SIMPULAN
Berdasarkan data kandungan zat dalam suatu sampel hasil pengolahan teknik pencitraan digital menunjukkan bahwa teknik pencitraan digital dengan menggunakan program ImageJ. Version 1.48 dan alat
scanner sebagai media penghasil gambar
digital ternyata dapat digunakan sebagai alat ukur sederhana dan relatif murah dalam analisis kuantitatif dengan metoda kolorimetri. Dimana hasil peneltian menunjukkan bahwa kandungan (konsentrasi) besi(III) hasil teknik pencitraan digital yang relatif sama dengan hasil Spektrofotometer UV-VIS.
Dampak dan manfaat pelatihan penggunaan alat analisis kolorimetri sederhana berbasis pencitraan digital dengan
menggunakan scanner ini adalah membuat para guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA menjadi lebih termotivasi dalam melaksanakan kegiatan praktikum dan penelitian khususnya tentang penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam suatu sampel secara kolorimetri
Rekomendasi kegiatan pengabdian kepada masyarakat selanjutnya adalah penambahan waktu kegiatan pelatihannya supaya materi dan teknis analisisnya dapat tersampaikan secara menyeluruh sehingga akan membuat peserta lebih paham dan siap pakai.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Harvey, D., 2000. Modern Analytical Chemistry. First Edition. McGraw – Hill
Companies, Inc, United States of America. [2] Kohl, K.S., Landmark, D.J., Stickle, F.D.,
2006. Demonstration of Absorbance Using Digital Color Image Analysis and Colored Solutions. J. Chem. Educ., 83(4), 644.
[3] Soldat, J.D., Barak, P., Lepore, J.B., 2009. Microscale Colorimetric Analysis Using a Desktop Scanner and Automated Digital Image Analysis. J. Chem. Educ., 86(5), 617. [4] Day, A.R., Underwood, L.A., 2002. Analisis
Kimia Kuantitatif. Sixth Edition., Erlangga,
Jakarta.
[5] Joko, T., 2010. Unit Produksi dalam Sistem Penyediaan Air Minum. First Edition. Graha Ilmu, Yogyakarta.
[6] Fessenden, J.R., Fessenden, S.J., 2010. Dasar
– dasar Kimia Organik. First Edition.,
Binarupa Aksara Publisher, Ciputat – Tangerang.
