COVER LUAR
COVER DALAM
Penulis : Sigit Sugiharto, S.Pd., 081559915000, email:
[email protected]
Penelaah
:
Copyright 2016 Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronika, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
KATA SAMBUTAN Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogik dan profesional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru pasca UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (online), dan campuran (blended) tatap muka dengan online. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggungjawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya.
Jakarta,
Februari 2016
Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Sumarna Surapranata, Ph.D. NIP 195908011985031002
i
DAFTAR ISI KAT A SAMBUTAN .................................................................................................i DAFT AR ISI ............................................................................................................ii DAFT AR GAMBAR .............................................................................................. iv DAFT AR TABEL .................................................................................................. vi PENDAHULUAN ....................................................................................................1 A.
Latar belakang .................................................................................................1
B.
Tujuan Pembelajaran ......................................................................................2
C. Peta Kompetensi .............................................................................................2 D. Ruang Lingkup ................................................................................................3 E.
Saran Cara Penggunaan Modul......................................................................5
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : KINETIKA DAN KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA .......................................................................................................7 A.
Tujuan ..............................................................................................................7
B.
Indikator ...........................................................................................................8
C. Uraian Materi ...................................................................................................8 D. Aktifitas Pembelajaran...................................................................................44 E.
Tugas .............................................................................................................51
F.
Rangkuman ...................................................................................................53
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ....................................................................54 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 ASAM DAN BASA.........................................55 A.
Tujuan ............................................................................................................55
B.
Indikator .........................................................................................................56
C. Uraian Materi .................................................................................................57 D. Aktifitas Pembelajaran...................................................................................86 E.
Tugas .............................................................................................................87
F.
Rangkuman ...................................................................................................88
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ....................................................................89 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 .........................................................................91 A.
Tujuan ............................................................................................................91
ii
B.
Indikator .........................................................................................................91
C. Uraian Materi .................................................................................................93 D. Aktifitas Pembelajaran.................................................................................137 E.
Tugas ...........................................................................................................139
F.
Rangkuman .................................................................................................140
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ..................................................................141 Evaluasi..............................................................................................................142 Penutup..............................................................................................................159 GLOSARIUM ......................................................................................................161 DAFT AR PUSTAKA ...........................................................................................165
iii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Larutan teh.........................................................................................8 Gambar 1. 2 Reaksi pencoklatan pada apel ........................................................14 Gambar 1. 3 Perubahan konsentrasi amonia terhadap waktu ............................16 Gambar 1. 4 Kurva laju reaksi reaksi bromin dengan asam formiat....................19 Gambar 1. 5 Pengaruh konsentrasi terhadap frekuensi tumbukan .....................24 Gambar 1. 6 Pengaruh luas permukaan seng terhadap laju reaksi ....................25 Gambar 1. 7 Hubungan suhu terhadap frekuensi tumbukan ...............................26 Gambar 1. 8 Diagram tingkat energi reaksi dengan katalisator...........................27 Gambar 2. 1 Svante Arrhenius .............................................................................57 Gambar 2. 2 J.N. Bronsted dan Thomas Martin Lowry........................................57 Gambar 2. 3 Reaksi ionisasi ammonia dalam air.................................................58 Gambar 2. 4 G.N. Lewis .......................................................................................60 Gambar 2. 5 Reaksi penangkapan ion hidrogen..................................................60 Gambar 2. 6 Reaksi antara NH3 dengan BF3 .....................................................61 Gambar 2. 7 Reaksi ionisasi air............................................................................62 Gambar 2. 8 Struktur Metil Orange ......................................................................68 Gambar 2. 9 Seperangkat Alat Titrasi ..................................................................70 Gambar 2. 10 Kurva titrasi 15 mL HCl 0.1 M dengan NaOH 0.1 M.....................71 Gambar 2. 11 Kurva titrasi antara 25 mLCH3COOH 0.1 M dengan NaOH 0.1 M ...............................................................................................................................73 Gambar 2. 12 Kurva titrasi antara 25 mL NH3 0.1 M dengan HCl 0.1 M ............74 Gambar 2. 13 Cairan infus....................................................................................75
iv
v
DAFTAR TABEL Tabel 1. 1 Hasil pengukuran laju reaksi bromin dengan asam formiat pada 25oC ............................................................................................................18 Tabel 1. 2 Hasil percobaan penentuan persamaan laju reaksi antara gas NO dan gas H2 pada 800oC ...........................................................................20 Tabel 1. 3 Harga Kp pada berbagai suhu untuk reaksi setimbang......................40 Tabel 1. 4 Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Reaksi Setimbang..................40 Tabel 1. 5 Persentase ammonia pada saat setimbang untuk berbagai suhu dan tekanan...............................................................................................43 Tabel 2. 1 Indikator asam basa ............................................................................69
Tabel 3. 1 Komposisi kimia air laut .......................................................................94 Tabel 3. 2 Derajat kesadahan ............................................................................105 Tabel 3. 3 Persyaratan air umpan boiler ............................................................113 Tabel 3. 4 Standar kualitas air bersihPermenkes RI No. 416/Menkes/Per/IX/1990 ..........................................................................................................118 Tabel 3. 5 Jenis klas kristal dan kondisi unit sel ................................................125 Tabel 3. 6 Empat belas macam bangun geometri Kisi Bravais .........................126 Tabel 3. 7 Sifat-sifat dan kegunaan dari struktur Kristal molekuler, ionic, kovalen dan logam ........................................................................................133
vi
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel pasangan asam basa konjugasi........................................167 Lampiran 2 Tabel nilai konstanta kesetimbangan air.........................................169
viii
ix
PENDAHULUAN A. Latar belakang Undang-Undang
Nomor
14
Tahun
2015
tentang
Guru
dan
Dosen
mengamanahkan bahwa guru adalah pendidik professional dengan tugas utama mendidik, mengajar , mengarahkan, melatih, menilai dan mengevaluasi peserta didik pada anak usia dini, jalur pendidikan formal, pendidikan dasar dan pendidikan menengah. Hal ini menuntut guru agar senantiasa mengembangkan kompetensinya sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, serta kebutuhan masyarakat. Hampir semua reaksi kimia yang diterapkan dalam industri kimia melibatkan larutan dan padatan. Sebagai contoh pada bidang otomotif penggunaan aki atau baterai menggunakan larutan asam sulfat dengan konsentrasi tertentu sebagai bahan dasarnya merupakan salah satu sumber energi yang sangat banyak digunakan oleh manusia. Dalam teknologi dry ice atau es kering, karbondioksida (CO2) di padatkan pada suhu sekitar –79°C tekanan di atas 5,1 atm tanpa melalui fasa cair. Dry ice biasanya digunakan untuk sebagai pendingin dan pemberi efek asap di atas panggung berbentuk kristal molekul. Pada teknologi pengolahan air bersih atau water treatment melibatkan sterilisasi menggunakan larutan klorin sebagai desinfektan. Keberadaan bahan kimia di bidang industri tidak selalu berdampak baik bahkan
perlu upaya
untuk menghilangkannya
seperti
keberadaan mineral sadah dalam air umpan pada boiler (ketel uap). Air sadah ini menyebabkan terjadinya kerak atau scaling pada pipa yang berakhir pada penyumbaan sehingga beresiko terjadinya embrittlement atau korosi kaustik bahkan peledakan pipa. Sebagai upaya untuk mengenal lebih jauh terhadap fenomena yang terjadi sebagai dampak penggunaan bahan kimia dalam industri diperlukan pemahaman tentang kimia seperi konsentrasi larutan, kesetimbangan kimia, laju reaksi, asam basa, teknolgi air dan padatan, maka modul ini disusun guna mengembangkan kompetensi profesional guru.
1
B.
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini pembaca diharapkan dapat: 1.
Memahami cara menyatakan konsentrasi larutan
2.
Memahami kinetika dan kesetimbangan reaksi kimia serta faktor-faktor yang mempengaruhinya
3.
Mendeskripsikan teori-teori asam basa dengan menentukan sifat larutan dan menghitung pH larutan
4.
Memahami sumber air, kesadahan air dan metode pengujiannya serta dampak yang ditimbulkan
5.
Memahami struktur dan karakteristik padatan ionik, molekuler, kovalen dan logam dan sel unit struktur kristal
C.
Peta Kompetensi
2
SKG 20.14 10
MODUL GRADE
MODUL GRADE 9
SKG 20.13
SKG 20.12
SKG 20.11 MODUL GRADE 8
SKG 20.10 MODUL GRADE 7
SKG 20.9
SKG 20.8 MODUL GRADE 6
SKG 20.7 MODUL GRADE 5
SKG 20.6
SKG 20.5 MODUL GRADE 4
SKG 20.4 MODUL GRADE 3
SKG 20.3
SKG 20.2 MODUL GRADE 2
MODUL GRADE 1
SKG 20.1
PETA MODUL KIMIA SMK-TEKNOLOGI REKAYASA
D.
Ruang Lingkup
Kegiatan Belajar I 1. Larutan 1)
Pengertian Larutan
2)
Pesentase
3)
Bagian per juta / Part per Million
4)
Molaritas
5)
Molalitas
6)
Normalitas
7)
Fraksi mol
2. Laju Reaksi 1)
Pengertian laju reaksi
2)
Stoikiometri Laju Reaksi
3)
Penentuan Laju Reaksi
4)
ORDE REAKSI
5)
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi
3. Kesetimbangan Kimia 1)
Reaksi berkesudahan dan bolak balik
2)
Keadaan Setimbang
3)
Hukum Kesetimbangan dan tetapan kesetimbangan (Kc)
4)
Harga tetapan kesetimbangan dan tekanan gas (Kp)
5)
Hubungan Kc dengan KP
6)
Kesetimbangan dissosiasi.
7)
Pergeseran kesetimbangan
8)
Proses Kesetimbangan dalam Industri
Kegiatan Belajar II 1. Asam Basa 1)
Konsep asam dan basa
2)
Derajat keasaman
3)
Kekuatan asam
4)
Indikator asam basa
5)
Titrasi asam basa
6)
Larutan penyangga
3
Kegiatan Belajar III 1. Teknologi air 1)
Sumber-sumber air
2)
Penyediaan Air Bersih
3)
Penurunan Permukaan Air Tanah
4)
Pemanenan Air Hujan
5)
Jenis Air sadah
6)
Penentuan Kesadahan Air dengan kompleksometri EDTA
7)
Pelunakan air dengan metode penukar ion
8)
Jenis – jenis Resin Penukar Ion
9)
Pelunakan Osmosis Balik (Reverse - Osmosis Softening)
10) Instalasi Pengolahan Air Bersih di Perkotaan
11) Kerugian air sadah bagi boiler 2. Zat padat
4
1)
Struktur zat padat
2)
Klasifikasi Struktur Padatan Kristal
3)
Sifat-sifat dan kegunaan dari struktur kristal
4)
Struktur Kristal BCC, FCC, dan HCP
E.
Saran Cara Penggunaan Modul
Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal, dalam menggunakan modul ini maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain : 1. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, pembaca dapat menggunakan referensi utama yang tertera dalam daftar pustaka. 2. Kerjakan setiap tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah anda miliki terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar. 3. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik, perhatikanlah halhal berikut:
a.
Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku.
b.
Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik.
c.
Sebelum melaksanakan praktikum, identifikasi (tentukan) peralatan dan bahan yang diperlukan dengan cermat.
d.
Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar.
e.
Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula.
f.
Jika belum menguasai tingkat materi yang diharapkan, ulangi lagi modul grade 2 sampai anda benar-benar memahami.
5
6
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : KINETIKA DAN KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA A. Tujuan Setelah menelaah kegiatan pembelajaran 1 ini, pembaca diharapkan dapat; 1.
Memahami cara menyatakan konsentrasi larutan dalam persen, ppm, molar, molal, normal dan fraksi mol .
2.
Memahami laju reaksi sebagai fungsi perubahan konsentrasi terhadap waktu.
3.
Menghitung stoikiometri laju reaksi dari persamaan reaksi.
4.
Menentukan persamaan laju reaksi sebagai fungsi konsentrasi
5.
Menentukan orde reaksi dari data percobaan terhadap suatu reaksi
6.
Memahami grafik orde reaksi
7.
Memahami pengaruh faktor tumbukan terhadap laju reaksi
8.
Memahami pengaruh faktor luas permukaan terhadap laju reaksi
9.
Memahami pengaruh faktor konsentrasi terhadap laju reaksi
10.
Memahami pengaruh faktor suhu terhadap laju reaksi
11.
Memahami pengaruh faktor katalis terhadap laju reaksi
12.
Memahami perbedaan reaksi berkesudahan dengan reaksi bolak-balik
13.
Memahami prinsip-prinsip keadaan setimbang
14.
Memahami hukum kesetimbangan
15.
Menentukan nilai tetapan kesetimbangan dari reaksi kesetimbangan homogen
16.
Menentukan nilai tetapan kesetimbangan dari reaksi kesetimbangan heterogen
17.
Menentukan nilai tetapan kesetimbangan gas dari reaksi kesetimbangan
18.
Memahami hubungan Kc dengan Kp
19.
Memahami kesetimbangan disosiasi
20.
Memahami faktor konsentrasi, tekanan, volume, suhu dan katalis terhadap pergeseran kesetimbangan
21.
Memahami proses kesetimbangan industri
7
B.
Indikator
1. Menerapkan hukum perbandingan volume dalam perhitungan kimia 2. Menentukan persamaan laju reaksi/orde reaksi berdasarkan data laju reaksi 3. Menentukan harga Kp dalam kesetimbangan heterogen berdasarkan data reaksi yang diberika 4. Menerapkan konsep/hukum/teori yang terkait dengan kesetimbangan kimia dalam sistem gas maupun dalam sistem larutan 5. Menerapkan struktur, kinetika, dan termodinamika kimia dalam material anorganik (kimia unsur) 6. Menerapkan hasil penentuan kedalaman dan keluasan materi kimia dalam pembelajaran 7. Terampil menggunakan alat ukur, alat peraga, alat hitung, dan piranti lunak komputer untuk meningkatkan pembelajaran kimia 8. Menjelaskan cara penggunaan alat ukur kimia dengan baik 9. Merancang percobaan kimia untuk keperluan pembelajaran atau penelitian kimia
10. Melaksanakan percobaan kimia dengan cara yang benar
C.
Uraian Materi 1. LARUTAN a. Pengertian Larutan Larutan
didefinisikan
sebagai
campuran dua atau lebih zat yang membentuk
satu
macam
fasa
(homogen) dan sifat kimia setiap zat yang membentuk larutan tidak berubah. Larutan merupakan campuran karena susunannya Gambar 1. 1 Larutan teh Sumber www.kisisehat.com
8
atau komposisinya dapat berubah. Larutan disebut homogen karena susunanya begitu seragam sehingga tidak dapat dibedakan antara zat terlarut dengan pelarutnya. Sifat-sifat fisika zat yang dicampurkan dapat berubah, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah. Fase larutan dapat berwujud gas, padat ataupun cair dapat dinyatakan sebagai berikut: Gas dalam gas – seluruh campuran gas Gas dalam cairan – oksigen dalam air Cairan dalam cairan – alkohol dalam air Padatan dalam cairan – gula dalam air Gas dalam padatan – hidrogen dalam paladium Cairan dalam padatan – Hg dalam perak Padatan dalam padatan – alloys
Komponen larutan terdiri dari pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Pelarut adalah medium bagi zat terlarut yang dapat berperan serta dalam reaksi kimia dalam larutan atau meninggalkan larutan karena pengendapan atau penguapan. Zat terlarut adalah komponen dari larutan yang memiliki jumlah lebih sedikit dalam sistem larutan. Selain ditentukan oleh kuantitas zat, istilah pelarut dan terlarut juga ditentukan oleh sifat fisikanya (struktur). Pelarut memiliki struktur tidak berubah, sedangkan zat terlarut dapat berubah. Contohnya yaitu dapat dilihat pada larutan garam. Di dalam larutan garam, air yang digunakan lebih banyak daripada garam, sehingga air merupakan pelarutnya. Kemudian air sendiri bentuknya tidak berubah (tetap cair) walaupun telah dicampur dengan garam yang berbentuk kristal. Pada garam terjadi perubahan bentuk dari keadaan sebelumnya berbentuk kristal menjadi bentuk cair atau melarut dalam air, sehingga disebut zat terlarut.
b. Konsentrasi Larutan Konsentrasi larutan merupakan parameter yang menyatakan komposisi atau perbandingan kuantitatif antara zat terlarut dengan pelarut. Ada beberapa cara untuk menyatakan secara kuantitatif komposisi suatu larutan, antara lain :
9
1. Persen 2. Part per million ( ppm) atau bagian per juta (bpj) 3. Molaritas 4. Molalitas 5. Normalitas 6. Fraksi mol
1) Persen konsentrasi Ada beberapa cara untuk menyatakan konsentrasi larutan dalam persen, yaitu : Nama
Simbul
Definisi
Persen massa
% b/b
=
𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑥 100% 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛
Persen volume
% v/v
=
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑥 100% 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛
Persen massa volume
% b/v
=
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑥 100% 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛
Contoh soal 1.1 Hitung berapa persen massa NaCl yang dibuat dengan melarutkan 20 gram NaCl padat dalam 60 gram air ! Pembahasan 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 = 20 𝑔𝑟𝑎𝑚 + 60 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 80 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑁𝑎𝐶𝑙 =
20 𝑔𝑟𝑎𝑚 × 100 % = 25 % 80 𝑔𝑟𝑎𝑛
Contoh soal 1.2 Berapa persen larutan alkahol yang terbentuk ketika 50 mL alkohol dilarutkan dalam 70 mL air ? Pembahasan 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 = 50 𝑚𝐿 + 70 𝑚𝐿 = 120 𝑚𝐿 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 =
10
50 𝑚𝐿 × 100 % = 41.67 % 120 𝑚𝐿
2) Part per million / bagian perjuta Untuk larutan yang sangat encer dengan jumlah zat terlarut yang sangat kecil (renik), sehingga konsentrasi zat terlarut dalam larutan dinyatakan dalam bentuk ppm (part
per million) atau bpj (bagian per juta).
Ppm didefinisikan sebagai massa zat terlarut (dalam mg) dalam 1 Kg larutan. Secara matematis dituliskan sebagai berikut : 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 (𝑚𝑔) 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 (𝐾𝑔) 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 (𝑚𝑔) = 𝑥 106 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 (𝑚𝑔)
𝑝𝑝𝑚 =
Jika larutan sangat encer, sehingga massa jenis larutan dianggap sama dengan massa jenis pelarut air yang mempunyai berat jenis = 1 𝑔/𝑚𝐿 , maka definisi ppm atau bpj dinyatakan sebagai berikut: 𝑝𝑝𝑚 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 (𝑚𝑔) 1 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛
Contoh soal 2.1 Dalam suatu kegiatan analisis air limbah industri, diperoleh data bahwa air limbah tersebut mengandung 0,25 gram ion krom III (K2Cr2O7) dalam 10 L larutannya. Berapa ppm ion krom III dalam larutan tersebut ?
Pembahasan 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐾𝑟𝑜𝑚 = 0.25 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 250 𝑚𝑔 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐾𝑟𝑜𝑚 =
250 𝑚𝑔 = 25 𝑝𝑝𝑚 10 𝐿
3) Molaritas (M) Molaritas ( dinyatakan dengan lambang M) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter larutan. Secara matematis rumus molaritas adalah : 𝑀 =
𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 1 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛
atau
11
𝑀 =
𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 1000 𝑥 𝑀𝑟 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 (𝑚𝐿)
atau 𝑀=
10 𝑘 𝜌 𝑀𝑟 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡
dengan 𝑘 = 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝜌 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑔/𝑚𝐿
Contoh soal 3.1 air sampai batas tanda. Berapa molaritas larutan CuSO4 yang dibuat ini ? (Mr CuSO4.5H2O = 249,5) Pembahasan 𝑀=
2,495 𝑔𝑟𝑎𝑚 × 249,5
1000 = 0,01 𝑀 1000 𝑚𝐿
4) Molalitas (m) Molalitas (dilambangkan dengan m) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1 Kg pelarut dan dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑚 =
𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑘𝑔 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡
atau 𝑚 =
𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 1000 𝑥 𝑀𝑟 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
Contoh soal 4.1 Sebanyak 40 gram metil alkohol (Mr = 32) dilarutkan dalam 1750 gram air. Hitung molalitas larutan ini Pembahasan 40 𝑔𝑟𝑎𝑚 1000 𝑚= × = 0.714 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑙 32 1750 𝑔𝑟𝑎𝑚
12
5) Normalitas (N) Normalitas merupakan jumlah mol-ekivalen zat terlarut per liter larutan. Terdapat hubungan antara Normalitas dengan Molaritas, yaitu :
N = M x Valensi Mol-ekivalen asam/basa menyatakan jumlah mol proton/OH- yang diperlukan untuk menetralisir suatu asam/basa Contoh: 1 mol Ca(OH)2 akan dinetralisir oleh 2 mol proton; 1 mol Ca(OH)2 setara dengan 2 mol-ekivalen; Ca(OH)2 1M = Ca(OH)2 2N Mol-ekivalen redoks menyatakan jumlah mol elektron yang dibutuhkan untuk mengoksidasi atau mereduksi suatu unsur Contoh: 1 mol Fe+3 membutuhkan 3 mol elektron untuk menjadi Fe; 1 mol Fe+3 setara dengan 3 mol-ekivalen; Fe+3 1 M = Fe+3 3 N
Contoh soal 5.1 Berapakah normalitas larutan H2SO4 0,1 M ? Pembahasan Ekivalen H2SO4 = 2 Molaritas H2SO4 = 0.1 N = M x ekivalen = 0.1 x 2 = 0.2 N
6) Fraksi mol (X) Fraksi mol merupakan perbandingan mol antara zat terlarut dengan jumlah mol semua komponen. Dalam larutan biner yaitu larutan yang terdiri dari 1 jenis zat terlarut dan pelarut maka fraksi mol dirumuskan sebagai berikut 𝑿 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 =
𝒎𝒐𝒍 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 𝒎𝒐𝒍 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 + 𝒎𝒐𝒍 𝒑𝒆𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕
13
𝑿 𝒑𝒆𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 =
𝒎𝒐𝒍 𝒑𝒆𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 𝒎𝒐𝒍 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 + 𝒎𝒐𝒍 𝒑𝒆𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕
𝑿 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 + 𝑿 𝒕𝒆𝒓𝒍𝒂𝒓𝒖𝒕 = 𝟏 Contoh soal 6.1
180 gram air ! (Mr NaCl = 58,5) Pembahasan 23.4 = 0.4 𝑚𝑜𝑙 58.5 180 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 = = 10 𝑚𝑜𝑙 18 0,4 𝑚𝑜𝑙 10 𝑚𝑜𝑙 𝑋 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 𝑋 𝐻 2𝑂 = (0,4 + 10) 𝑚𝑜𝑙 (0,4 + 10) 𝑚𝑜𝑙
𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝐶𝑙 =
𝑋 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 0.038
𝑋 𝐻 2𝑂 = 0.962
2. LAJU REAKSI c. Pengertian Laju Reaksi Reaksi kimia berlangsung dengan kecepatan yang berbeda-beda ada yang cepat, sedang, dan juga lambat, bahkan sangat lambat. Proses industri yang melibatkan reaksi kimia memerlukan seorang ahli kimia yang dapat mengatur agar reaksi kimia dalam proses industri dapat berlangsung sangat cepat, di sisi lain terdapat reaksi
kimia yang dikehendaki agar berjalan lambat, misalnya bagaimana
memperlambat perkaratan logam, memperlambat proses pembusukan makanan dan bagaimana agar buah tidak segera membusuk.
www.foodc\hem-studio.com
Gambar 1. 2 Reaksi pencoklatan pada apel
14
Seperti kita ketahui proses pencokelatan yang dialami oleh apel merupakan proses pencokelatan enzimatik yang dipengaruhi oleh kerja enzim fenolase. Ketika buah apel dikupas maka enzim oksidase polifenol (PPO) atau tryosinase tersebut muncul dan bereaksi dengan oksigen sehingga mengoksidasi senyawa fenolik yang menghasilkan produk-produk sekunder berwarna coklat yang merubah dari warna asli apel. Selain itu kontak dengan besi atau tembaga akan mempercepat reaksi pencokelatan enzimatik. Hal ini dapat diamati ketika apel dipotong menggunakan pisau yang telah berkarat atau ditaruh di dalam mangkok tembaga lalu diaduk-aduk, proses pencokelatan yang terjadi dapat terlihat dalam waktu yang lebih singkat. Upaya merendam apel dalam air dapat dilakukan sebelum mengkonsumsi apel dapat mengurangi kontak dengan oksigen. Hal ini dapat dilakukan pada apel yang tidak langsung dikonsumsi setelah dikupas atau dipotong. Perendaman apel bertujuan agar enzim fenolase tidak dapat bereaksi dengan oksigen sehingga reaksi pencoklatan tidak terjadi karena proses pencokelatan enzimatik membutuhkan bantuan oksigen. Demikian pula proses pencokelatan juga dapat dikurangi dengan mengurangi kontak apel dengan besi. Selain itu, ada baiknya apabila apel yang telah dipotong tidak dimasukkan ke dalam mangkuk atau piring yang terbuat dari tembaga. Hal ini disebabkan karena reaksi enzimatis akan dipercepat oleh kedua jenis logam tersebut. Pemotongan apel lebih baik dilakukan dengan menggunakan pisau anti karat yang terbuat dari stainless steel. Pisau besi lebih mudah berkarat daripada pisau dari stainless steel. Dengan demikian memahami laju reaksi dengan mengontrol faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksinya menjadi sangat penting agar kita dapat mengendalikan reaksi kimia yang terjadi. Laju reaksi atau kinetika reaksi rata-rata dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap interval waktu terjadinya reaksi : 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =
𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛/𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑢
Seperti persamaan di atas, maka laju reaksi dapat dinyatakan sebagai berkurangnya jumlah reaktan untuk setiap satuan waktu atau bertambahnya
15
jumlah hasil reaksi untuk setiap satuan waktu. Ukuran jumlah zat dalam reaksi kimia umumnya dinyatakan sebagai konsentrasi molar atau molaritas (M), dengan demikian maka laju reaksi menyatakan berkurangnya konsentrasi pereaksi atau bertambahnya konsentrasi zat hasil reaksi setiap satu satuan waktu (detik). Satuan laju reaksi umumnya dinyatakan dalam satuan mol dm -3det-1 atau mol/liter detik . Satuan mol dm -3 atau molaritas ( M ), adalah satuan konsentrasi larutan. Sebagai contoh pada proses
reaksi pembuatan amonia seperti
dinyatakan dengan persamaan reaksi : N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
Berkurangnya jumlah molekul N2 dan H2 serta bertambahnya molekul NH3 diikuti dengan selang waktu ∆t dapat dinyatakan persamaan lajunya sebagai berikut: Laju reaksi N2 =
N 2 t
H2 =
H 2 t
dan laju reaksi NH3 =
[ NH 3 ] t
Pada laju reaksi N2 dinyatakan dengan vN2 dan H2 dinyatakan dengan vH2 akan selalu bernilai negatif karena [N2] dan [H2] akan selalu berkurang dengan bertambahnya waktu, sementara [NH3] akan selalu bertambah dengan bertambahnya waktu sehingga laju reaksi NH3 dinyatakan dengan v NH3 akan selalu bernilai positif .
Gambar 1. 3 Perubahan konsentrasi amonia terhadap waktu
16
Jadi laju reaksi adalah besarnya perubahan konsentrasi reaktan atau produk dalam satu satuan waktu. Perubahan laju konsentrasi setiap unsur dibagi dengan koefisiennya dalam persamaan yang seimbang/stoikiometri. Laju perubahan reaktan muncul dengan tanda negatif dan laju perubahan produk dengan tanda positif. Hubungan ini benar selama tidak ada unsur antara atau jika konsentrasinya bergantung pada waktu di sepanjang waktu reaksi.
d. Stoikiometri Laju Reaksi Terdapat hubungan stoikiometri antara laju reaksi yang diukur terhadap berkurangnya konsentrasi pereaksi dan bertambahnya konsentrasi hasil reaksi. Untuk reaksi N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
bila laju reaksi dinyatakan sebagai berkurangnya konsentrasi N2 dan H2 dan bertambahnya NH3 setiap satuan waktu akan memiliki nilai laju reaksi yang berbeda sebab setiap sebuah molekul N2 dan 3 molekul H2 akan berkurang untuk menghasilkan sebuah molekul NH3. Dengan demikian laju reaksi yang diukur 3
1
2
2
berdasarkan N2 akan setara dengan dari laju reaksi H2 dan
laju reaksi NH3
Secara umum untuk reaksi yang dinyatakan dengan persamaan reaksi : a A + bB → cC + dD berlaku, laju reaksi =
1 A 1 B 1 C 1 D a t b t c t d t
lambang (delta) menunjukkan perubahan konsentrasi zat-zat yang bereaksi yaitu berkurangnya pereaksi atau bertambahnya hasil reaksi (produk).
e. Penentuan Laju Reaksi Penentuan laju reaksi dapat dilakukan dengan cara fiisika atau dengan cara kimia. Dengan cara fisika penentuan konsentrasinya dilakukan secara tidak langsung,
17
yaitu berdasar sifat-sifat fisis campuran yang dipengaruhi oleh konsentrasi campuran, misalnya daya hantar listrik, tekanan (untuk reaksi gas), absorbsi cahaya, dan lain-lainnya.
Penentuan secara kimia dilakukan dengan
menghentikan reaksi secara tiba-tiba setelah selang waktu tertentu, kemudian konsentrasinya ditentukan dengan metode analisa kimia. Pada penentuan laju reaksi dari reaksi antara larutan Br 2 dengan asam formiat pada suhu 25oC yang ditentukan melalui konsentrasi Br 2 untuk setiap satuan waktu. Dengan persamaan reaksi berikut: HCOOH (l) + Br2(aq)
2 Br– (aq) + 2 H+(aq) + CO2(g)
Konsentrasi Br2 ditentukan melalui spektrofotometer berdasarkan perubahan warna Br2 yang tersisa. Data yang diperoleh adalah sebagai berikut : Tabel 1. 1 Hasil pengukuran laju reaksi bromin dengan asam formiat pada 25oC
Waktu (detik)
Konsentrasi Br2 (M)
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0
0,0120 0,0101 0,00846 0,00710 0,00596 0,00500 0,00420 0,00353 0,00296
Laju reaksi (M/detik) 4,2 x 10-5 3,52 x 10-5 2,96 x 10-5 2,49 x 10-5 2,09 x 10-5 1,75 x 10-5 1,48 x 10-5 1,23 x 10-5 1,04 x 10-5
k=
laju (detik-1) Br2
3,50 3,49 3,50 3,51 3,51 3,50 3,52 3,48 3,51
x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3 x 10-3
Sumber www.highered.mheducation.com
Dengan mengikuti perubahankonsentrasi Br2 dari waktu ke waktu dapat ditentukan laju reaksi rata-rata dalam selang waktu tertentu dengan perhitungan :
Br2 t Br2 akhir Br2 mulamula = t akhir t awal
Laju rata-rata =
dengan menggunakan data pada tabel 1 dapat dihitung laju reaksi rata-rata pada 50 detik pertama sebagai berikut : laju rata-rata =
0,0101 0,0120M 3,8 x 10 5 M / det ik 50,0 det ik
Dengan cara yang sama maka laju rata-rata pada 100 detik pertama adalah,
18
laju rata – rata =
0,00846 0,0120M 3,54 x 10 5 M / det ik 100,0 det ik
Dari kedua perhitungan tersebut menunjukkan bahwa ada perbedaan laju reaksi rata-rata yang dihitung dalam selang waktu yang berbeda. Pendekatan ini tidak akurat sehingga diperlukan cara perhitungan laju reaksi yang berlaku dalam setiap saat, yang dikenal dengan laju reaksi sesaat.
Gambar 1. 4 Kurva laju reaksi reaksi bromin dengan asam formiat
f. Hukum Laju Reaksi Percobaan penentuan laju reaksi menunjukkan bahwa laju reaksi akan menurun dengan bertambahnya waktu. Ini berarti ada hubungan antara konsentrasi zat yang tersisa saat itu dengan laju reaksi. Pada percobaan percobaan terlihat bahwa umumnya laju reaksi tergantung pada konsentrasi awal dari zat-zat pereaksi. Pernyataan ini dikenal dengan hukum laju reaksi. Hukum laju reaksi menyatakan hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat pereaksi (reaktan). Penentuan rumus laju reaksi laju secara umum untuk reaksi adalah: pA
+
qB
r C
Secara umum rumus laju reaksi dapat ditulis dengan: V = k [ A]m [B]n dengan,
v = laju reaksi ( mol dm -3 det-1 ) k = tetapan laju reaksi
19
m = tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap A n = tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap B [A] = konsentrasi awal A ( mol dm -3) [B] = konsentrasi awal B (mol dm -3) Tingkat reaksi total adalah jumlah total dari tingkat reaksi semua pereaksi, tingkat reaksi nol (0) berarti laju reaksi tersebut tidak terpengaruh oleh konsentrasi pereaksi, tetapi hanya tergantung pada harga tetapan laju reaksi (k). Harga k tergantung pada suhu, jika suhunya tetap harga k juga tetap. Persamaan laju reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi , tetapi melalui percobaan. Hasil percobaan tabel 2 menunjukkan hasil percobaan penentuan laju reaksi antara gas hidrogen dengan nitrogen monoksida yang dilakukan pada suhu 800 o C, dengan persamaan reaksi : 2H2(g) + 2 NO(g)
2 H2O(g) + N2(g)
Tabel 1. 2 Hasil percobaan penentuan persamaan laju reaksi antara gas NO dan gas H2 pada 800oC
Percobaan
[ NO ] awal
[ H2] awal
Laju awal pembentukan N2
ke-
(mol dm -3)
(mol dm -3 )
(mol dm -3 det-1 )
1 2 3 4 5 6
0,006 0,006 0,006 0,001 0,002 0,003
0,001 0,002 0,003 0,006 0,006 0,006
0,0030 0,0060 0,0090 0,0005 0,0020 0,0045 Sumber www.highered.mheducation.com
Percobaan 1 , 2 dan 3, menunjukkan konsentrasi NO dibuat tetap (sebagai variabel kontrol) untuk mengetahui pengaruh konsentrasi gas H2 terhadap laju reaksi (sebagai variabel manipulasi). Percobaan 4, 5, dan 6 yang menjadi variabel kontrolnya adalah konsentrasi gas H2 dan sebagai variabel manipulasinya konsentrasi gas NO.Dengan membandingkan percobaan 4 dan 5, terlihat bahwa jika konsentrasi NO didua-kalikan laju reaksi menjadi 4 kali lebih cepat, dan dari
20
percobaan 4 dan 6 jika konsentrasi NO ditiga-kalikan laju reaksinya menjadi 9 kali lebih cepat, maka k [NO]2
v
v 4 k NO H 2 v5 k NOm H 2 n m
n
0,0005 k 0,001 0,006 0,0020 k 0,002m 0,006 n m
1 1 4 2
n
m
m = 2 v = k [NO]2
maka
Dari percobaan 1 dan 2 didapat bila konsentrasi gas H2 didua-kalikan laju reaksinya menjadi dua kali lebih cepat, dan jika konsentrasi gas H2 ditiga-kalikan laju reaksinya mnenjadi tiga kali dari laju semula, maka v
k [H2]
v1 k NO H 2 v 2 k NOm H 2 n m
n
0,003 k 0,006 0,001 0,006 k 0,006m 0,002n m
1 1 2 2
n
n
n = 1 maka
v = k [H2]
Dengan demikian persamaan laju reaksinya, v = k [NO]2 [H2] Harga k pada percobaan tersebut dapat dicari dengan menggunakan persamaan di atas, misalnya diambil data dari percobaan 2, -3
-1
0,0060 mol dm det
=
v = k [NO]2 [H2] k ( 0,006 mol dm -3 )2 (0,002 mol dm -3) 0,0060 mol dm -3 det-1
sehingga,
k
=
21
(0,006 mol dm -3 )2 ( 0,002 mol dm -3) = 8,33 x 104 mol-2 dm 6 det-1 Satuan harga k dapat berubah tergantung pada tingkat (orde) reaksi totalnya.
g. Orde Reaksi 1) Orde Reaksi Nol Pada orde nol laju reaksi tidak dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi pereaksi. Persamaan laju reaksinya dinyatakan sebagai berikut:
v = k [A]0 Bilangan yang dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju reaksi menjadi :
v ≈ k. Jadi, reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi nol. Suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde nol, jika besarnya laju reaksi tersebut tidak dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi. Artinya, seberapapun peningkatan konsentrasi pereaksi tidak akan mempengaruhi besarnya laju reaksi.
2) Orde Reaksi Satu Untuk orde satu, persamaan laju reaksi adalah :
v = k [A]1 Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya. Jika konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali, maka laju reaksi akan menjadi 41 atau 4 kali lebih besar. Suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde satu, apabila besarnya laju reaksi berbanding lurus dengan besarnya konsentrasi pereaksi. Artinya, jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksi juga akan meningkat besarnya sebanyak (2)1 atau 2 kali semula.
22
3) Orde Reaksi Dua Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua adalah :
v = k[A]2 Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya. Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali, maka laju reaksi akan menjadi 22 atau 4 kali lebih besar. Suatu reaksi dikatakan mempunyai orde dua, apabila besarnya laju reaksi merupakan pangkat dua dari peningkatan konsentrasi pereaksinya. Artinya, jika konsentrasi pereaksi dinaikkan 2 kali semula, maka laju reaksi akan meningkat sebesar (2)2 atau 4 kali semula. Apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan 3 kali semula, maka laju reaksi akan menjadi (3)2 atau 9 kali semula.
4) Orde Reaksi Negatif Suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde negatif, apabila besarnya laju reaksi berbanding terbalik dengan konsentrasi pereaksi. Artinya, apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan atau diperbesar, maka laju reaksi akan menjadi lebih kecil.
h. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi 1) Konsentrasi Secara umum konsentrasi pereaksi akan mempengaruhi laju reaksi, pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi untuk adalah khas untuk setiap reaksi. Pada reaksi orde-0 (nol) perubahan konsentrasi pereaksi tidak berpengaruh terhadap laju reaksi. Reaksi orde-1 (satu) setiap kenaikan konsentrasi dua kali akan mempercepat laju reaksi menjadi dua kali lebih cepat, sedangkan untuk reaksi orde-2 bila konsentrasi dinaikan menjadi dua kali laju reaksi menjadi empat kali lebih cepat. Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi ini dapat dijelaskan dengan model teori tumbukan. Makin tinggi konsentrasi berarti makin banyak molekul-molekul dalam setiap satuan luas ruangan, dengan demikian tumbukan antar molekul makin sering terjadi, semakin banyak tumbukan yang terjadi berarti
23
kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan efektif semakin besar, dan reaksi berlangsung lebih cepat.
Gambar 1. 5 Pengaruh konsentrasi terhadap frekuensi tumbukan
2) Luas Permukaan Sentuhan Untuk reaksi heterogen (fasenya tidak sama), misalnya logam seng dengan larutan asam klorida, laju reaksi selain dipengaruhi oleh konsentrasi asam klorida juga dipengaruhi oleh kondisi logam seng.
Dalam jumlah (massa) yang sama
butiran logam seng akan bereaksi lebih lambat habis daripada serbuk seng. Reaksi terjadi antara molekul - molekul asam klorida dalam larutan dengan atomatom seng yang bersentuhan langsung dengan asam klorida. Pada butiran seng atom - atom seng yang bersentuhan langsung dengan asam klorida lebih sedikit daripada pada serbuk seng, sebab atom-atom seng yang bersentuhan hanya atom seng yang ada dipermukaan butiran, tetapi bila butiran seng tersebut dipecah menjadi butiran - butiran yang lebih kecil, atau menjadi serbuk, maka atom-atom seng yang semula didalam akan berada dipermukaan dan terdapat lebih banyak atom seng yang secara bersamaan bereaksi dengan larutan asam klorida. Dengan menggunakan teori tumbukan dapat dijelaskan bahwa semakin luas permukaan zat padat semakin banyak tempat terjadinya tumbukan antar partikel zat yang bereaksi.
24
Ion hidrogen dari asam klorida dapat menumbuk atau menyerang atom seng bagian luar
Ion hidrogen tidak bisa menyerang bagian tengah atom seng
Dengan jumlah atom yang sama tetapi ukurannya menjadi lebih kecil, peluang tumbukan ion hidrogen dengan atom seng akan semakin banyak
Gambar 1. 6 Pengaruh luas permukaan seng terhadap laju reaksi
3) Suhu Harga tetapan laju reaksi (k) akan berubah bila suhunya berubah, kenaikan sekitar 10oC akan menyebabkan harga tetapan laju reaksi menjadi dua atau tiga kali. Dengan naiknya harga tetapan laju reaksi (k), maka reaksi akan menjadi lebih cepat. Jadi dengan naiknya suhu akan mengakibatkan laju reaksi akan berlangsung makin cepat. Hal tersebut dapat dijelaskan dengan menggunakan teori tumbukan, yaitu bila terjadi kenaikan suhu maka molekul - molekul yang bereaksi akan bergerak lebih cepat, sehingga energi kinetiknya tinggi. Karena energi kinetiknya tinggi maka energi yang dihasilkan pada tumbukan antar molekul akan menghasilkan energi yang besar dan cukup untuk berlangsungnya reaksi. Dengan demikian semakin tinggi suhu berarti akan kemungkinan terjadinya tumbukan yang menghasilkan energi juga semakin banyak, dan berakibat reaksi berlangsung lebih cepat.
25
Sumber www.chemguide.com Gambar 1. 7 Hubungan suhu terhadap frekuensi tumbukan
Bila pada setiap kenaikan toC suatu reaksi berlangsung n kali lebih cepat maka laju reaksi pada t2 (V2) bila dibandingkan laju reaksi pada t1 (V1) dapat dirumuskan :
𝑉2 = 𝑉1 𝑛
𝑡 𝑡 ( 2 − 1) ∆𝑡
Contoh soal 3.1 Laju suatu reaksi menjadi dua kali lebih cepat pada setiap kenaikan suhu 10oC. Bila pada suhu 20oC reaksi berlangsung dengan laju reaksi 2 x 10-3 mol/L detik, maka berapa laju reaksi yang terjadi pada suhu 50oC ? Pembahasan
𝑉50 = 𝑉20 2
50−20 ) 10
(
𝑉50 = 2 × 10−3 23 𝑉50 = 1.6 × 10−2 𝑚𝑜𝑙/ 𝐿. 𝑑𝑒𝑡
4) Katalisator Beberapa reaksi kimia yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan menambahkan suatu zat ke dalamnya, tetapi zat tersebut pada waktu reaksi selesai ternyata tidak berubah, misalnya pada peruraian kalium klorat untuk menghasilkan gas oksigen dengan persamaan reaksi :
26
2 KClO3(s) → 2 KCl(s) + 3 O 2(g) Reaksi berlangsung pada suhu tinggi dan berjalan lambat, tetapi dengan penambahan kristal MnO 2 ke dalamnya ternyata reaksi akan dapat berlangsung dengan lebih cepat pada suhu yang lebih rendah. Setelah semua KClO3 terurai ternyata MnO2 masih tetap ada (tidak berubah). Dalam reaksi tersebut MnO 2 disebut sebagai katalisator. Katalisator adalah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi, tanpa dirinya mengalami perubahan yang kekal. Suatu katalisator mungkin dapat terlibat dalam proses reaksi atau mengalami perubahan selama reaksi berlangsung, tetapi setelah reaksi itu selesai maka katalistor akan diperoleh kembali dalam jumlah yang sama. Katalisator mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, yang mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang biasanya ditempuh, jadi dapat dikatakan bahwa katalisator berperan di dalam menurunkan energi aktivasi.
Gambar 1. 8 Diagram tingkat energi reaksi dengan katalisator
27
3.
KESETIMBANGAN KIMIA a. Reaksi Berkesudahan dan Reaksi Bolak Balik Reaksi kimia berdasar arahnya dibedakan menjadi reaksi berkesudahan (satu arah) dan reaksi bolak balik (dua arah). Pada reaksi berkesudahan zat – zat hasil tidak dapat saling bereaksi kembali menjadi zat pereaksi. Contoh: NaOH (aq) + HCl (aq) NaCl(aq) + H2O(l).........................(1) Pada reaksi di atas reaksi hanya berlangsung ke arah kanan, sebab bila NaCl dilarutkan ke dalam air tidak akan pernah menjadi NaOH dan HCl. Reaksi bolak balik dapat berlangsung dalam dua arah, artinya zat-zat hasil reaksi dapat saling bereaksi untuk membentuk zat pereaksi kembali. Sebagai contoh jika timbal (II) sulfat padat yang berwarna putih direaksikan dengan larutan natrium iodida akan membentuk endapan timbal (II) iodida yang berwarna kuning dengan reaksi, PbSO4 (s) + 2 NaI (aq) (putih)
PbI2(s) + Na2SO4 (aq)...........(2) (kuning)
Sebaliknya bila padatan timbal(II)iodida yang berwarna kuning dari reaksi di atas ditambah larutan natrium sulfat, maka akan terbentuk kembali endapan warna putih dari timbal(II)sulfat dengan reaksi, PbI2 (s) + Na2SO4 (aq) (kuning)
PbSO4 (s) + 2 NaI (aq)............(3) (putih)
Jika diamati dari kedua reaksi tersebut maka akan tampak bahwa reaksi (3) merupakan kebalikan dari reaksi (2), dan dengan demikian reaksi di atas dikatakan reaksi bolak balik atau bila kedua reaksi itu berlangsung secara bersamaan disebut juga sebagai reaksi bolak-balik dan ditulis
ditandai
dengan dua panah dengan arah berlawanan. PbSO4 (s) + 2 NaI (aq)
PbI2(s) + Na2SO4 (aq)...................(4)
Reaksi ke kanan disebut dengan reaksi maju (v1) sedangkan reaksi ke kiri disebut dengan reaksi balik (v2)
28
b. Keadaan Setimbang Reaksi antara timbal (II) sulfat (PbSO4) dan Natrium iodida (NaI) merupakan contoh reaksi kesetimbangan. Akan tetapi, pada kondisi setimbang reaksi ini tidak ada perubahan yang dapat diamati. Bagaimanakah hal tersebut dikatakan sebagai sebuah reaksi kesetimbangan? PbSO4 (s) + 2 NaI (aq)
PbI2(s) + Na2SO4 (aq)
Pembahasan mengenai laju reaksi pada bagian sebelumnya dijelaskan bahwa pada reaksi ke kanan, nilai v1 bergantung pada konsentrasi PbSO4 dan NaI, sedangkan nilai v2 tergantung pada konsentrasi PbI2 dan Na2SO4. Pada awal reaksi v1 mempunyai nilai maksimum, sedangkan v2=0 (karena PbI2 dan Na2SO4 belum terbentuk). Selanjutnya seiring dengan berkurangnya konsentrasi PbSO 4 dan NaI, nilai v1 semakin lama semakin kecil. Sebaliknya dengan semakin bertambahnya konsentrasi PbI2 dan Na2SO4, nilai v2 semakin lama semakin besar. Pada suatu keadaan laju reaksi maju (v1) akan sama dengan laju reaksi balik (v2). Hal ini berarti bahwa laju menghilangnya suatu komponen sama dengan laju pembentukan komponen tersebut. Berarti sejak v1=v2, jumlah setiap komponen tidak berubah terhadap waktu. Keadaan ini disebut dengan keadaan setimbang. Sistem
kesetimbangan
bersifat
dinamis,
karena
pada
keadaan
kesetimbangan tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur (sifat makroskopis tidak berubah), reaksi seolah-olah telah berhenti. Dari beberapa percobaan diperoleh hasil bahwa dalam keadaan setimbang reaksi tetap berlangsung pada tingkat molekul (tingkat mikroskopis). Hal ini berarti bahwa reaksi antara PbSO4 dan NaI tetap berlangsung, demikian pula reaksi antara PbI2 dan Na2SO4. Meskipun hampir semua reaksi merupakan reaksi bolak balik, tetapi tidak semua reaksi bolak balik akan dapat menjadi reaksi setimbang. Untuk dapat menjadi suatu reaksi setimbang diperlukan persyaratan antara lain, reaksinya bolak-balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis.
29
1) Reaksi bolak-balik. Suatu reaksi kadang-kadang perlu adanya pengaruh dari luar untuk dapat balik, oleh karena itu reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara bersamaan, misalnya reaksi antara timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida, tentunya tidak akan berlangsung dalam waktu yang bersamaan. Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan bila reaksi baliknya dapat dengan mudah berlangsung secara bersamaan, seperti yang terjadi pada proses penguapan air dan pengembunan air. Proses penguapan dan pengembunan dapat berlangsung dalam waktu yang bersamaan. Reaksi-reaksi
homogen (fasa pereaksi dan hasil
reaksinya sama), misalnya reaksi-reaksi gas atau larutan akan lebih mudah berlangsung bolak-balik
dibanding
Umumnya reaksi heterogen
dengan reaksi yang heterogen.
dapat berlangsung bolak-balik pada suhu
tinggi. Contoh reaksi homogen yang berlangsung bolak-balik, N2(g) + 3H2(g) Fe3+ (aq) + SCN-(aq)
2NH3(g) FeSCN2+ (aq)
Contoh reaksi heterogen yang dapat berlangsung bolak-balik pada suhu tinggi: CaCO3(s) Fe2O3(s) + 3CO(g)
CaO(s) + CO 2(g) 2 Fe(s) + 3CO 2(g)
2) Sistem Tertutup Sistem tertutup bukan berarti reaksi tersebut dilakukan pada ruang tertutup, meskipun kadang-kadang memang diperlukan ruangan tertutup. Pada prinsipnya sistem tertutup yang dimaksud adalah tidak ada zat-zat yang keluar dari sistem, misalnya pada reaksi timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida, bagaimana mungkin reaksi akan dapat balik jika timbal (II) iodida yang terjadi pada reaksi tersebut dibuang (hilang ) dari sistem.
3) Bersifat Dinamis Bersifat dinamis artinya secara mikroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju reaksi pembentukan sama dengan
30
laju reaksi baliknya. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi atau warnanya. Secara makroskopis reaksi dalam keadaan setimbang tidak menunjukkan adanya gejala - gejala tersebut, justru gejala - gejala tersebut akan tampak pada saat reaksi belum setimbang, karena pada saat tersebut konsentrasi zat-zat pereaksi mula-mula akan berkurang dan konsentrasi hasil reaksi akan bertambah.
4) Hukum Kesetimbangan dan Tetapan Kesetimbangan (Kc) Secara umum reaksi kesetimbangan dapat dituliskan sebagai, pA + q B
mC +nD
maka didapat harga tetapan kesetimbangan (Kc), Kc
C m Dn Ap Bq
Rumusan ini disebut dengan hukum kesetimbangan, yaitu “bila suatu reaksi dalam keadaan setimbang maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dipangkatkan koefisiennya dibagi dengan hasil kali konsentrasi zatzat pereaksi dipangkatkan koefisiennya akan mempunyai harga yang tetap”. Tetapan kesetimbangan bagi suatu reaksi adalah khas untuk suatu reaksi dan harganya tetap pada suhu tertentu, artinya setiap reaksi akan mempunyai harga tetapan kesetimbangan yang cenderung tidak sama dengan reaksi yang lain meskipun suhunya sama, dan untuk suatu reaksi yang sama harga Kc akan berubah jika suhunya berubah.
5) Makna Harga Tetapan Kesetimbangan
a.
Untuk mengetahui kondisi suatu reaksi bolak-balik. Bila reaksi bolak balik pada suatu suhu tertentu sudah diketahui harga tetapan kesetimbangannya, maka akan dapat diselidiki apakah suatu reaksi bolak-balik dengan komposisi tertentu dalam keadaan setimbang atau tidak, yaitu dengan menghitung nilai Qc. Jika nilai Qc = Kc maka reaksi dikatakan setimbang
31
Contoh soal 5.1 Pada 350o C terdapat reaksi setimbang : H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) mempunyai harga Kc = 60. Berdasar data tersebut selidikilah apakah sistem dalam keadaan setimbang atau tidak bila komposisi gas-gas dalam 1 liter ruangan adalah : a) [H2] = [I2] = [HI] = 0,01 mol dm -3 Pembahasan HI 2 Q𝑐 = [H2 ] [ I2 ] 2
0.01
Q𝑐 = = 1 0.01 x 0.01 Karena harga Kc tidak sama dengan Qc, maka sistem tidak dalam keadaan setimbang pada suhu 3500C ( belum mencapai kesetimbangan )
b.
Dapat menentukan komposisi zat - zat dalam keadaan setimbang dengan mengetahui harga tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada suhu tertentu dapat memberikan gambaran tentang komposisi zat zat yang ada pada kesetimbangan pada suhu tersebut.
Contoh soal 5.2 Kedalam wadah 1 liter dimasukkan 0,100 mol PCl5 , kemudian dipanaskan sampai suhunya 250oC sehingga terurai menurut reaksi : PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2(g) Harga tetapan kesetimbangan pada suhu tersebut adalah 0,030. Tentukan komposisi masing-masing gas pada saat tercapai kesetimbangan Pembahasan Kita anggap bahwa pada suhu tersebut PCl5 yang terurai sebanyak x mol/L, maka berdasar stoikiometri reaksinya didapat,
mula-mula reaksi setimbang
PCl5 (g)
PCl3 (g)
0.100 mol
0 x mol x mol
- x mol 0.100 - x mol
+
Cl2 (g) 0 x mol x mol
Saat setimbang [PCl5] = 0.100 – x mol /L ; [PCl3] = x mol/L ; [Cl2] = x mol/L
Kc =
PCl 3 Cl 2 PCl 5 x . x
0.030 =
32
0.100 - x
maka, x2 + 0,030 x -0,0030 = 0 dengan menggunakan rumus abc, didapat x12
b b2 4ac 2a
x12
x1
3 0,032 4(1)(0,03) 2
= 0,042
dan
x 2 = - 0,072 ( harga minus tidak mungkin)
maka didapat komposisi saat setimbang adalah, [PCl5 ] = ( 0,100 - 0,042) mol /L = 0,058 mol/L [PC3] = [Cl2] = 0,042 mol/L
c. Dapat memberikan Informasi tentang hasil reaksi Harga tetapan kesetimbangan merupakan hasil bagi dari konsentrasi zat hasil dipangkatkan koefisiennya dengan konsentrasi pereaksi dipangkatkan koefisiennya. Karena konsentrasi hasil reaksi selalu sebagai pembilang maka besar kecilnya harga harga K menunjukkan besar kecilnya hasil reaksi pada suhu tertentu. Jika harga K besar berarti hasil reaksinya lebih banyak dan jika K kecil berarti hasil reaksinya lebih sedikit.
6) Harga Tetapan Kesetimbangan dan Tekanan Gas Untuk reaksi yang melibatkan gas tetapan kesetimbangan dapat dinyatakan dari harga tekanan parsial masing-masing gas pada saat setimbang, sebab konsentrasi gas dalam suatu ruangan akan menentukan besarnya tekanan gas tersebut dalam ruangan. Untuk membedakan harga tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari harga konsentrasi dan dari harga tekanan parsial, maka untuk selanjutnya harga tetapan kesetimbangan
yang diperoleh berdasarkan
kosentrasi diberi lambang Kc sedangkan untuk tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari harga tekanan diberi lambang Kp. Untuk reaksi setimbang : m A (g) + n B (g)
K𝑝 =
x C (g) + y D (g)
( 𝑃 𝐶) 𝑥 ( 𝑃 𝐷 ) 𝑦 ( 𝑃 𝐴) 𝑚 ( 𝑃 𝐵 ) 𝑛
33
keterangan : PA : Tekanan parsial gas A, PC : Tekanan parsial gas C PB : Tekanan parsial gas B, PA + PB + PC + PD
=
PD : Tekanan parsial gas D
P total ruangan
Berdasar hukum tentang gas ideal PV = nRT dapat dicari hubungan antara harga Kp dengan Kc, Untuk reaksi setimbang : mA (g) + n B(g)
K𝑝 =
maka ,
x C (g) + y D (g) 𝑥
𝑦
( 𝑃 𝐶) ( 𝑃 𝐷 ) ( 𝑃 𝐴) 𝑚 ( 𝑃 𝐵 ) 𝑛
Berdasar persamaan gas ideal PV = nRT didapat bahwa P = n/V (RT), untuk gas besaran n/V adalah merupakan konsentrasi gas dalam ruangan, sehingga dapat disubstitusikan menjadi, PA = [A] RT; PC= [C] RT PB = [B] RT; PD = [D] RT maka, K𝑝 =
K𝑝 =
𝐶 𝐴
𝐶 𝐴
𝑥 𝑚 𝑥 𝑚
𝑅𝑇 𝑅𝑇
𝑥
𝐷 𝐵
𝑦
𝑚
𝑛
𝐷 𝐵
𝑦 𝑛
𝑅𝑇 𝑅𝑇
𝑅𝑇 𝑅𝑇
𝑦 𝑛
(𝑥+𝑦) (𝑚+𝑛)
K 𝑝 = K 𝑐 c (RT) (𝑥+𝑦)−(𝑚+𝑛} jika (x + y) - (m+n) = n yang menyatakan jumlah koefisien gas-gas sesudah reaksi dikurangi dengan jumlah koefisien gas-gas sebelum reaksi maka didapat hubungan Kp dan Kc adalah,
Kp = Kc (RT)n Contoh soal 6.1 Pada suhu 27oC didalam ruangan dengan volume tertentu yang tekanannya 1 atm. terdapat gas N2O4 yang terurai menjadi gas NO2. : N2O4 (g) 2 NO2 (g) Pada saat kesetimbangan tercapai ternyata didalam ruangan terdapat NO 2 19,8 %. Hitunglah harga Kp dan Kc pada suhu tersebut !
34
Pembahasan a) Dari persamaan reaksi : N2O4 (g) 𝑃 𝑁𝑂 2 𝑃 𝑁𝑂 2 𝑃 𝑁 2𝑂 4 K𝑝
2 NO2 (g)
𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑂 2 x P tot 𝑚𝑜𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 19.8 = x 1 atm 100 = 0,198 atm =
= 1 atm - 0.198 = 0.802 =
( 0.198) 2 ( 0.802 )
=
0,489 atm
b) Kp = Kc (RT) n Dari reaksi didapat harga n = 1, sehingga 𝐾𝑝 𝐾𝑐 = 𝑅𝑇 𝐾𝑐 =
0,489 (0,082 x 298 )
𝐾 𝑐 = 0.489
7) Tetapan Kesetimbangan Untuk Kesetimbangan Heterogen Berdasarkan fase zat yang terlibat dalam suatu reaksi kesetimbangan, ada dua jenis kesetimbangan yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen merupakan suatu sistem kesetimbangan dengan fase atau wujud zat yang sama, sedangkan pada kesetimbangan heterogen, fase atau wujud zat yang bereaksi berbeda-beda (bervariasi). Untuk reaksi kesetimbangan heterogen misalnya , CaCO3 (s)
`
CaO (s)
+ CO 2(g)
berlaku hukum kesetimbangan,
K𝑐 =
CaO CO2 CaCO3
35
Oleh karena CaCO 3 dan CaO merupakan zat padat maka konsentrasinya tetap (tidak mungkin berubah)
meskipun ada perubahan volume dan suhu,
sehinggaharga Kc untuk kesetimbangan diatas dapat dituliskan sebagai,
Kc = [CO2] Pada kenyataannya bahwa untuk kesetimbangan diatas jumlah gas CO 2 yang dihasilkan hanya dipengaruhi oleh volume dan suhu tanpa dipengaruhi oleh jumlah CaCO 3 yang dipanaskan.Dengan demikian berlaku bahwa untuk reaksi reaksi heterogen zat-zat yang konsentrasinya tetap ( zat padat atau zat cair murni ) tidak tampak pada rumusan harga Kc Contoh
a. Reaksi : (NH4)2S (s) Kc =
2NH3(g) + H2S (g)
[NH3]2 [ H2S]
b. Reaksi : C (s) + H2O (s)
CO(g) + H2(g)
[CO] [H2] Kc = [H2O]
c. Reaksi : NH3(g) + HCl(g) Kc
NH4Cl (s)
1
NH 3 HCl NH4+ (aq) + OH-- (aq)
d. Reaksi : NH3(aq) + H2O (l) Kc
NH OH 4
NH 3
8) Kesetimbangan Dissosiasi. Peruraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana dikenal dengan istilah dissosiasi.
Jadi
kesetimbangan
dissosiasi adalah
merupakan
reaksi
kesetimbangan yang melibatkan terurainya suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana. Contoh : a. N2O4 (g)
2 NO2 (g)
b. 2 SO3 (g)
2SO2 (g) + O2 (g)
c. CaCO3 (s)
CaO (s) + CO 2 (g)
d. CH3COOH (aq)
36
CH3COO-- (aq) + H+ (aq)
Didalam sistem kesetimbangan dissosiasi dikenal adanya derajad dissosiasi ( ) yang menyatakan seberapa bagian (persen) gas yang telah terurai pada saat tercapai kesetimbangan yang dinyatakan dengan rumusan, jumlah yang terurai = jumlah zat mula-mula Konsep derajad dissosiasi ini dapat membantu dalam perhitungan - perhitungan sistem kesetimbangan.
Contoh soal 8.1 Dalam ruang satu liter dipanaskan gas HI hingga terurai membentuk reaksi setimbang : 2 HI (g) H2 (g) + I2 (g) Pada suhu tertentu harga tetapan kesetimbangannya (Kc) adalah 4. Tentukan derajat disosiasinya ? Pembahasan mula - mula : terurai : saat setimbang :
K𝑐 =
[H2 ] [ I2 ]
2 HI (g) 1 mol mol (1 - ) mol
H2 (g) + I2 (g) --½ mol ½ mol ½ mol ½ mol
HI 2
= 4/5
atau 80%
9) Pergeseran Kesetimbangan Suatu sistem dalam keadaan setimbang cenderung mempertahankan kesetimbangannya, sehingga bila ada pengsruh dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi. Dalam hal ini dikenal dengan azas Le Chatelier yaitu, “jika dalam suatu sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi itu sekecil mungkin”. Beberapa aksi yang dapat menimbulkan perubahan pada sistem kesetimbangan antara lain,
37
a) Perubahan konsentrasi . Sesuai dengan azas Le Chatelier bila suatu sistem kesetimbangan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem ditambah (lebih pekat) maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan itu, dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu. Sebagai contoh pada sistem kesetimbangan antara larutan Fe3+ (kuning) , SCN (tak berwarna) dengan FeSCN2+ (merah ), dengan reaksi kesetimbangan : Fe3+ (aq) kuning
+ SCN – (aq)
FeSCN2+ (aq)
tak berwarna
merah
Jika ke dalam sistem tersebut ditambahkan larutan SCN konsentrasinya)
–
(yang lebih pekat
maka campuran akan semakin merah, karena SCN-- yang
ditambahkan akan bereaksi dengan Fe3+ dalam sistem dan membentuk FeSCN2+, ini berarti terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah kanan, yang berakibat bertambahnya [FeSCN --] dan berkurangnya [ Fe3+ ]. b) Perubahan Volume. Bila sistem kesetimbangan , Fe3+ (aq) kuning
+ SCN – (aq) tak berwarna
FeSCN2+ (aq) merah
Volumenya diperbesar dua kali dengan cara menambahkan air ke dalamnya maka warna merah larutan memudar (lebih muda), ini menunjukkan bahwa [FeSCN2+] berkurang sedangkan [Fe3+] dan [SCN
–
] bertambah, atau
kesetimbangan bergeser kekiri. Marilah sekarang kita selidiki untuk kesetimbangan, H2(g) + I2 (g)
2 HI (g)
Sebelum diadakan perubahan volume harga tetapan kesetimbangannya adalah [HI]2 K1 = [H2] [I2] Setelah volumenya diperbesar menjadi dua kali lebih besar maka terjadi perubahan konsentrasi sebagai berikut, [ HI ] menjadi = [HI]/2 [H2 ] menjadi = [H2]/2 [I2 ]
38
menjadi = [ I2 ]/2
harga tetapan kesetimbangan setelah diadakan perubahan volume menjadi K 2 ([HI]/2 )2 K2 = [H2]/2 [I2]/2 [HI]2/4 K2 = ([H2] [I2]) / 4
atau,
[HI]2 K2 = [H2] [I2] Ini menunjukkan bahwa adanya perubahan volume tidak menyebabkan pergeseran kesetimbangan untuk reaksi di atas. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa,
Bila suatu reaksi jumlah molekul-molekul atau partikel-partikel sebelum dan sesudah
reaksi
sama
perubahan
volume
tidak
menggeser
letak
kesetimbangan.
Untuk reaksi yang jumlah partikel - partikel sebelum dan sesudah reaksi tidak sama maka, bila volume diperbesar kesetimbangan akan bergeser menuju ke ruas yang jumlah molekul atau partikel (jumlah koefisien reaksi) yang besar. Bila volume diperkecil kesetimbangan akan bergeser menuju ke ruas yang jumlah molekul atau partikel (jumlah koefisien reaksi) yang kecil.
c) Perubahan Tekanan . Perubahan tekanan akan berpengaruh pada konsnetrasi gas-gas yang ada pada kesetimbangan, oleh karena itu pada sistem reaksi setimbang yang tidak melibatkan gas perubahan volume tidak menggeser letak kesetimbangaan. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan tekanan terhadap sistem kesetimbangan gas dapat diingat kembali tentang persamaan gas ideal PV = n RT P
= (n/V ) RT
Dari persamaan itu menunjukkan bahwa perubahan tekanan akan berakibat yang sebaliknya dengan perubahan volume, artinya bila tekanan diperbesar akan sama
39
pengaruhnya dengan bila volume diperkecil dan sebaliknya bila tekanan diperkecil akan berakibat yang sama dengan bila volume diperbesar. Jadi dapat disimpulkan bahwa,
Untuk reaksi kesetimbangan yang jumlah partikel sebelum reaksi sama dengan jumlah partikel sesudah reaksi, perubahan tekanan tidak akan menggeser letak kesetimbangan.
Untuk reaksi kesetimbangan yang jumlah partikel sebelum reaksi tidak sama dengan jumlah partikel sesudah reaksi jika, Tekanan diperbesar kesetimbangan akan bergeser ke jumlah partikel yang kecil Tekanan diperkecil kesetimbangan akan bergeser ke jumlah partikel yang besar.
Perhitungan
jumlah
kesetimbangan
partikel
yang
ini
mudah
hanya
berubah
dilakukan
terhadap
konsnetrasinya,
komponen
artinya
untuk
kesetimbangan heterogen jumlah partikel hanya dihitung untuk zat-zat yang masuk pada rumusan harga tetapan kesetimbangan. d) Perubahan Suhu. Perubahan suhu pada suatu reaksi setimbang akan menyebabkan terjadinya perubahan harga tetapan kesetimbangan (K). Untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan suhu terhadap pergeseran kesetimbangan berikut disajikan data harga K untuk berbagai suhu dari dua reaksi kesetimbangan yang berbeda,
N2 (g) + 3H 2 (g)
2 NH 3 (g)
H = - 92 kJ
Tabel 1. 3 Harga Kp pada berbagai suhu untuk reaksi setimbang
Suhu (K)
298
500
700
900
Kp ( x 1010)
6,76 x 105
3,55 x 10-2
7,76 x 10-5
1,00 x 10-6
H2 (g) + CO2 (g)
H2O (g) + CO (g)
H = + 41 kJ
Tabel 1. 4 Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Reaksi Setimbang
Suhu (K)
298
500
700
900
Kp
1,00 x 10-5
7,76 x 10-3
1,23 x 10-1
6,01 x 10-1
40
Dari kedua tabel tersebut terdapat perbedaan, pada reaksi pertama jika suhunya diperbesar harga Kp makin kecil, ini berarti zat hasil makin sedikit yang diakibatkan oleh terjadinya pergeseran reaksi kekiri. Pada reaksi kedua justru terjadi sebaliknya, yaitu bila suhunya diperbesar harga harga Kp menjadi makin besar, berarti jumlah zat hasil makin banyak yang diakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan kekanan.
Perbedaan dari
kedua reaksi tersebut adalah harga perubahan entalpinya. Untuk reaksi pembentukan gas NH3 perubahan entalpinya negatif ( Reaksi endoterm) yang menunjukkan bahwa reaksi kekanan melepaskan kalor. Sedangkan pada reaksi antara gas H2 dengan gas CO 2 harga perubahan entalpinya berharga postip (Reaksi endoterm) yang menunjukkan bahwa reaksi kekanan adalah reaksi yang menyerap kalor.
Dengan demikian pergeseran reaksi kesetimbangan akibat
perubahan suhu ditentukan oleh jenis reaksinya endoterm atau eksoterm. Menurut Azas Le Chatelier , JIka sistem dalam keadaan kesetimbangan terjadi kenaikan suhu, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah reaksi yang menyerap kalor (H positip). e) Penambahan Katalisator pada Reaksi Setimbang Reaksi pembuatan amonia dengan reaksi, N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
H = - 92 kJ
pada suhu 100o C akan mencapai keadaan setimbang bertahun - tahun. Bila kedalam reaksi tersebut diberi katalis serbuk besi yang dicampur dengan Al2O3, MgO, CaO, dam K2O, kesetimbangan akan dapat tercapai hanya dalam waktu 5 menit sampai 10 menit. Dengan demikian katalisator dapat mempercepat tercapainya suatu keadaan setimbang. Apakah pengaruhnya jika suatu reaksi yang sudah dalam keadaan setimbang ditambahkan katalistor ke dalamnya. Katalisator akan mempercepat laju reaksi pembentukan NH3 tetapi sekaligus juga akan mempercepat laju reaksi peruraiannya menjadi gas N2 dan gas H2 . Pengaruh ini sama kuatnya, dengan demikian dalam reaksi kesetimbangan katalisator
tidak
terjadi
pergeseran
letak
kesetimbangan
tetapi
hanya
mempercepat tercapainya keadaan setimbang.
41
10) Proses Kesetimbangan Dalam Industri Proses Industri umumnya akan mengikuti hukum ekonomi, yaitu dengan biaya yang sekecil-kecilnya untuk memperoleh untung sebanyak-banyaknya. Prinsip ini di dalam industri yang menghasilkan barang tentunya dapat diubah menjadi, dengan usaha dan beaya seminimal mungkin untuk menghasilkan barang industri sebanyak-banyaknya,
untuk
itu
faktor-faktor
yang
menghambat
atau
meperlambat pada proses itu diusahakan seminimal mungkin. Pada bagian ini akan dibahas bagaimana memproduksi ammonia (NH3) dan asam sulfat (H2SO4) dalam industri. Kedua bahan kimia tersebut dalam proses pembuatannya melibatkan reaksi setimbang , yang merupakan tahap paling menentukan untuk kecepatan produksi. a) Proses Haber Pada Pembuatan Amonia . Amoniak (NH3) merupakan senyawa penting dalam industri kimia, karena sangat luas penggunaannya, misalnya untuk pembuatan pupuk; asam nitrat dan senyawa nitrat untuk berbagai keperluan. Produksi amoniak di Indonesia dilakukan pada pabrik petrokimia di Gresik dan Kujang . Proses pembuatan amoniak dilakukan melalui reaksi : N2 (g) + 3H2 (g)
2 NH3 (g)
H = - 92 kJ
Cara ini mulai diperkenalkan oleh Fritz Haber dari Jerman pada tahun 1913, yang pada Perang Dunia I
terkena Blokade Tentara Sekutu sehingga pasokan
senyawa nitrat (Sendawa Chili , KNO 3) dari Amerika yang merupakan bahan pembuat amunisi tidak dapat masuk ke Jerman. Reaksi pembuatan ammonia ini merupakan reaksi setimbang, oleh sebab itu untuk mendapatkan amoniak sebanyak-banyaknya pada prosesnya digunakan Azas Le Chatelier, yaitu untuk menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan NH3 , konsentrasi N2 dan H2 diperbesar (dengan menaikkan tekanan kedua gas tersebut ), Faktor lain yang sangat penting untuk diperhatikan adalah suhu dan tekanan. Dilihat dari reaksinya yang eksoterm seharusnya proses tersebut dilakukan pada suhu rendah, tetapi jika dilakukan pada suhu rendah reaksi antara N2 dan H2 menjadi lamban, untuk itu dapat diatasi dengan memberi katalisator Fe yang diberi promotor (bahan yang lebih mengaktifkan kerja katalisator) Al2O3 dan K2O. Selain suhu faktor tekanan juga perlu diperhatikan, bila diperhatikan
42
dari persamaan reaksinya NH3 akan banyak terjadi pada tekanan tinggi, meskipun demikian harus juga memperhatikan biaya yang diperlukan bangunan pabriknya.
dan konstruksi
Dengan berbagai pertimbangan itu didapat kondisi
optimum, dimana pada kondisi tersebut akan diperoleh amonia yang secara ekonomis paling menguntungkan. Pada tabel berikut dipaparkan berbagai kondisi temperatur dan tekanan serta ammonia yang dapat dihasilkan. Tabel 1. 5 Persentase ammonia pada saat setimbang untuk berbagai suhu dan tekanan
Tekanan
Temperatur (o C) 200 atm.
300 atm
400 atm
500 atm
400
38,74
47,85
58,86
60,61
450
27,44
35,93
42,91
48,84
500
18,86
26,00
32,25
37,79
550
12,82
18,40
23,55
28,31
600
8,77
12,97
16,94
20,76
Dengan pertimbangan konstruksi pabrik, biaya
produksi dan berbagai
pertimbangan diatas, pembuatan amonia dengan kondisi optimum untuk operasional pabrik umumnya adalah tekanan antara 140 atm - 340 atm dan temperatur antara 400o C - 600 o C. b) Pembuatan Asam Sulfat Dengan Proses Kontak Asam sulfat merupakan bahan indutri kimia yang penting, yaitu sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk. Proses industri asam sulfat (H2SO4) sebenarnya ada dua cara yaitu dengan proses Kamar timbal dan Proses Kontak. Proses kamar timbal sudah ditinggalkan karena kurang menguntungkan. Proses kontak menghasilkan asam sulfat mencapai kadar 99% dengan biaya lebih murah, di Indonesia pabrik asam sulfat antara lain Petrokimia Gresik, Pusri Palembang dan Kujang Jawa Barat. Pembuatan asam sulfat meliputi tiga tahap yaitu, 1). Pembakaran belerang menjadi belerang dioksida, S (s)
+
O2 (g) SO2 (g)
2). Oksidasi SO 2 menjadi SO 3 , 2 SO2 (g) + O2 (g)
2 SO3 (g)
H = - 196 kJ
3). Mereaksikan SO 3 dengan air, 43
SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (l) Belerang dioksida yang dihasilkan harus benar-benar murni
sebab bila
mengandung pengotor akan mengganggu proses selanjutnya. Tahapan paling menentukan pada proses pembuatan asam sulfat adalah tahapan kedua, yaitu proses pengubahan SO 2 menjadi SO 3 . Reaksi pada proses ini merupakan reaksi kesetimbangan, maka untuk memperbanyak hasil harus memperhatikan azas Le Chatelier. 1). Reaksi tersebut menyangkut tiga partikel pereaksi ( 2 partikel SO 2 dan 1 partikel gas O 2 ) untuk menghasilkan 2 partikel SO 3 , jadi perlu dilakukan pada tekanan tinggi. 2). Reaksi kekanan adalah reaksi eksoterm ( H = - 196 kJ) berarti harus dilakukan pada suhu rendah, tetapi permasalahannya pada suhu rendah reaksinya menjadi lambat. Seperti pada pembuatan amonia permasalahan ini dapat diatasi dengan penambahan katalisator V2O5 Dari penelitian didapat kondisi optimum untuk proses industri asam sulfat adalah suhu antara 400o C - 450o C dan tekanan 1 atm. Hasil yang didapat berkadar 97 - 99% H2SO4 . Oleh karena pada kondisi tersebut sudah didapat hasil yang kadarnya cukup tinggi, maka tidak perlu dilakukan pada tekanan yang lebih tinggi, sebab hanya akan membuang beaya tanpa peningkatan hasil yang berarti.
D.
Aktifitas Pembelajaran
Agar lebih memahami larutan, faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi serta faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan dalam kegiatan pembelajaran I, anda dapat melakukan kegiatan praktikum berikut
I.
Membuat Larutan Accu Zuur 1)
Tujuan Percobaan Membuat accu zuur dengan konsentrasi asam sulfat 30% jika di laborotarium terdapat H2SO4 p.a (96 %).
44
Alat
Bahan
1. Pipet ukur
H2SO4 96 %
2. Labu ukur 100 mL
Aquadest
3. Bola hisap
Air zuur
4. Botol semprot 5. Densitymeter 2)
Cara Kerja 1)
Ambil sebanyak 31.5 ml H2SO4 (96%) dengan pipet ukur, kemudian labu ukur 50 ml diisi terlebih dahulu aquades selanjutnya baru dipipetkan H2SO4 ke dalam labu ukur kemudian encerkan dengan aquades sampai tanda batas (tepat 100 mL).
2)
Ukur berat jenis larutan H2SO4 yang diperoleh dari hasil praktik dengan densitymeter, ukur pula berat jenis air zuur dengan densitymeter
3)
Pengamatan Nama Bahan
Berat Jenis
H2SO4 hasil praktik Air Zuur 4)
Pertanyaan/Bahan diskusi 1.
Bagaimana cara menghitung volume H2SO4 96 % yang diperlukan dalam percobaan di atas?
2.
Apakah fungsi berat jenis pada percobaan di atas?
II. Laju Reaksi FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI 1.
Tujuan: Percobaan bertujuan menyelidiki pengaruh luas permukaan, suhu, konsentrasi dan katalisator terhadap laju reaksi.
45
2.
Alat dan Bahan Alat dan Bahan
Ukuran/satuan
Jumlah
-
1
-
1
Sumbat berlubang dan pipa kaca
100 cm 3
2
Silinder ukur
150 cm 3
5
Gelas kimia
1 liter
1
Gelas kimia plastik
-
1
Lampu spiritus
-
1
0 – 100oC
1
Termometer
-
1
Stop Watch
-
4
pipet tetes
keping
5g
batu pualam
serbuk
5g
3M
10 mL
2M
10 mL
1M
10 mL
0,1 M
200 mL
5%
150 mL
Larutan hidrogen peroksida
0,1 M
1 mL
larutan besi(III) klorida
0,1 M
1 mL
Tabung Y
Kaki tiga (tripod)
Larutan asam klorida
Larutan Natrium tiosulfat
larutan natrium klorida
3. Urutan Kerja Bagian 1: Pengaruh Luas permukaan terhadap laju reaksi
46
1) Masukkan 0,3 g kepingan batu pualam ke dalam salah satu kaki tabung Y , dan masukkan HCl 3 M sebanyak 5 mL ke dalam kaki pipa Y yang lain. Tutuplah mulut tabung dengan sumbat berpipa, kemudian reaksikan kedua zat tersebut dengan menggulkingkkannya sehingga HCL mengalir ke pualam. 2) Tampung gas yang terjadi pada silinder ukur seperti pada gambar disamping dan catat waktu yang diperlukan untuk menampung 10 mL gas . 3) Lakukan hal yang sama dengan langkah-1 dan mengganti keping pualam dengan serbuk pualam. 4) Lakukan hal yang sama dengan langkah-1 tetapi dengan mengganti HCl 3 M dengan HCl 2 M dan 1 M Bagian – 2 : Pengaruh Suhu Terhadap Laju Reaksi 1) Buatlah tanda silang pada sehelai kertas. 2) Masukkan 100 mL lautan Na2S2O3 0,1 M ke dalam gelas kimia I, ukur suhunya dan catat, tempatkan gelas kimia di atas tanda silang 3) Tambahkan 10 mL larutan HCl 0,3 M. Catat waktu sejak penambahan sampai tanda silang tidak terlihat dari atas larutan. 4) Masukkan 100 mL larutan Na2S2O3 0,1 M pada gelas kimia II dan panaskan sampai suhunya naik 10oC diatas suhu larutan yang pertama. 5) Letakkan diatas kertas yang ada tanda silangnya tadi kemudia tambahkan larutan HCl 0,3 M. 6) Catat waktu sejak penambahan sampai tanda silang tidak tampak lagi dari atas larutan. Bagian – 3 : Pengaruh Katalisator Terhadap Laju Reaksi 1) Masukkan masing-masing 25 mL larutan H2O2 5% ke dalam tiga gelas kimia terpisah. 2) Tambahkan 1 mL larutan NaCl 0,1 M ke dalam gelas kimia II dan 1 mL larutan FeCl3 0,1 M ke dalam gelas kimia III.
47
3) Pada gelas kimia I tidak ditambah apa-apa. Bagaimana kecepatan timbulnya gelembung gas pada ketiga gelas kimia tersebut?
4. Pengamatan Pengaruh Luas Permukaan dan Konsentrasi Asam Klorida (M)
Pualam 0,3 gram
3M
butiran sebesar pasir
3M
1 keping
2M
1 keping
1M
1 keping
Waktu ( detik)
Pengaruh Suhu Suhu Larutan
Waktu
Keterangan
Pengaruh Katalisator Tabung
Larutan
Pengamatan
Nomor I
H2O2
II
H2O2 + NaCl
III
H2O2 + FeCl3
5. Pertanyaan/Bahan diskusi 1) Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Faktor apa saja yang diselidiki di atas ? 2) Mengapa tanda silang dibuat ukurannya sama ? 3) Apa maksudnya pencatatan waktu reaksi berdasarkan pada tanda silang sampai tidak terlihat ? 4) Di dalam percobaan di atas sebutkan variabel – variabel apa saja yang merupakan variabel bebas, variabel terikat dan variabel terkendali ?
48
III. Kesetimbangan Kimia FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KESETIMBANGAN
1. Tujuan: Menyelidiki
faktor-faktor
yang
mempengaruhi
pergeseran
arah
kesetimbangan. Informasi : 1). Dalam keadaan setimbang konsentrasi zat – zat yang ada dalam sistem kesetimbangan selalu tetap. 2). Konsentrasi zat dalam kesetimbangan dapat berubah (bertambah atau berkurang) bila ke dalam sistem kesetimbangan dilakukan suatu aksi. 3). Bila larutan FeCl3
dan KSCN direaksikan
kesetimbangan : Fe3+(aq) + SCN –(aq)
akan terjadi reaksi
FeSCN2+(aq).
4). HPO42– dapat mengikat ion Fe3+ dalam suatu larutan : Fe3+(aq) + HPO42-(aq) Fe2(HPO4)3(s)
2. Alat dan Bahan Alat Nama alat/Ukuran
Bahan Jumlah
Nama Bahan (ukuran)
Jumlah
Tabung reaksi
7
Larutan FeCl3 1 M
5 cm 3
(sedang)
1
Larutan KSCN 1 M
5 cm 3
Rak tabung
2
Kristal Na2HPO4
3 butir
Pipet tetes
2
Air teh
10 cm 3
Gelas kimia 150 cm 3
1
akuades
200 cm 3
Silinder ukur 100 cm 3 Pengaduk 3. Langkah Kerja 1). Ambilah 50 cm 3 akuades dan masukkan ke dalam gelas kimia. 2). Teteskan ke dalam akuades tersebut masing-masing 3 tetes larutan KSCN 0,1 M dan FeCl3 0,1 M dan aduklah sampai warna tetap. 3). Bagi larutan terasebut ke dalam 5 tabung reaksi sama banyak. Tabung ke-1 digunakan sebagai pembanding.
49
4). Tambahkan berturut turut : a. Pada tabung – 2 : larutan FeCl3 1 M sebanyak 2 tetes. b. Pada tabung – 3 : larutan KSCN 1 M sebanyak 2 tetes. c. Pada tabung – 4 : kristal Na2HPO4 2 butir. d. Pada tabung – 5 : akuades 5 cm 3. 5). Bandingkan warna pada tabung 2, 3, dan 4 dengan warna tabung 1. 6). Bandingkan pula warna tabung 5 dengan tabung 1 (dilihat dari atas). 4. Hasil Pengamatan : No
Arti
Perlakuan
Tabung
perlakuan
Ditambah Fe
2
Ditambah SCN -
4
dibandingkan
Kesimpulan
dengan tabung-1
3+
1
3
Warna
Ditambah HPO42Ditambah air
5. Pertanyaan / Bahan Diskusi: 1). Bagaimana pengaruh penambahan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan ? 2). Bagaimana pengaruh pengurangan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan ? 3). Bagaimana
pengaruh
kesetimbangan?
50
perubahan
volume
terhadap
sistem
E.
Tugas
Kerjakan soal berikut! 1). Anda memiliki 1 cangkir jus jeruk murni.Anda menambahkan 4 cangkir air, sehingga total volume 5 cangkir. Berapa persen kadar jus jeruk? 2). Di dalam laboratorium tersedia larutan asam format (CHO 2H) 4,6%. (Ar H = 1, C = 12 dan O = 16) dengan massa jenis 1,01 g/mL. Tentukan molaritas larutan tersebut! 3). Larutan 40% NaNO 3 dengan massa jenis 1,36 g/mL. Hitunglah fraksi mol dan kemolalan dari NaNO 3! 4). Dari reaksi : 2NO (g) + 2H2(g)
N2(g) + 2H2O (g)
Diperoleh data sebagai berikut :
Orde reaksi data di atas adalah ..... 5). Suatu reaksi pada 15°C berlangsung hingga selesai selama 10
menit. Jika setiapkenaikan 15 C° laju reaksi menjadi 2 kali lebih cepat, maka reaksi diperkirakan akan selesai berapa lama jika suhu dinaikkan menjadi 75°C? 6). Pada reaksi 2H2 (g) + 2NO (g)
2H2O (g) + N2 (g)
kecepatannya adalah v = k [H2] [NO]2 dengan k = 1 x 10-6. Jika dalam suatu wadah bervolume 4 L direaksikan 4 mol H2 dan 2 mol NO, laju reaksi saat 60% NO bereaksi adalah…
51
7). Pada suhu tinggi, besi(III) hidrogen karbonat terurai menurut reaksi: Fe(HCO3)2(s) ⇄ FeO(s) + H2O(g) + 2 CO2(g) Tetapan kesetimbangan untuk reaksi di atas adalah … . 8). Dalam volume 5 liter terdapat 4,0 mol asam iodida, 0,5 mol yodium dan 0,5 mol hidrogen dalam suatu kesetimbangan. Maka tetapan kesetimbangan untuk reaksi pembentukan asam iodida dari iodium dan hidrogen adalah … 9). Diketahui reaksi kesetimbangan: 2 CO(g) + O2(g) ⇄ 2 CO2(g) Dalam ruang 2 liter direaksikan 5 mol CO dan 5 mol O 2. Jika pada saat setimbang terdapat 4 mol gas CO 2, maka besarnya Kc adalah … 10). Dalam suatu ruang dicampur 5 mol PCl3 dan 5 mol Cl2 menurut reaksi: PCl3(g) + Cl2(g) ⇄ PCl5(g). Setelah gas Cl2 bereaksi 20%, tercapai keadaan kesetimbangan. Bila Ptotal = 3 atm, maka harga tetapan kesetimbangan tekanan (Kp) adalah …
52
F. 1.
Rangkuman Konsentrasi zat dapat dinyatakan dalam persen, bpj, molaritas molalitas, normalitas dan fraksimol
2.
Laju reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksiper satuan waktu dinyatakan dengan persamaan 𝑙𝑎𝑗𝑢 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =
3.
𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑢
Persamaan laju reaksi dinyarakan dengan persamaan v = k [ A]m [B]n
4.
Orde reaksi adalah bilangan pangkat yang menyatakan naiknya laju reaksi akibat naiknya reaksi yang ditentukan dari hasil eksperimen
5.
Tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan reaksi disebut dengan tumbukan efektif.
6.
Semakin luas permukaan zat padat semakin banyak tempat terjadinya tumbukan antar partikel zat yang bereaksi sehingga reaksi semakin cepat
7.
Konsentrasi merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi lajureaksi. Semakin besar (pekat) konsentrasi suatu zat maka semakincepat laju reaksinya. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil atau encer suatu konsentrasi maka semakin kecil laju reaksinya.
8.
Temperatur juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi laju reaksi, semakin tinggi suatu temperatur, maka semakin kecepatan reaksinya. Begitu pula sebaliknya. Kenaikan laju reaksi ini disebabkan kenaikan suhu akan menyebabkan makin cepatnya molekul – molekulpereaksi bergerak sehingga memperbesarkemungkinan terjadi tabrakan antar molekul.
53
G.
Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Bandingkanlah hasil jawaban anda dengan kunci jawaban yang ada di bagian belakang modul ini. Hitunglah jumlah jawaban anda yang benar , gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar 1. Rumus : Jumlah jawaban anda Tingkat penguasaan =
x 100% 10
Arti :Tingkat penguasaan 90 % s / d 100%
= baik sekali
80 % s / d 89 %
= Baik
70% s / d 79 %
= sedang
69 %
= kurang
Jika tingkat penguasaan anda mencapai 80 % atau lebih berarti anda dapat meneruskan ke kegitan belajar selanjutnya . Tetapi bila tingkat penguasaan anda masih dibawah 80 % , anda harus mengulang kegiatan belajar ini , terutama bagian yang belum anda kuasai.
54
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 ASAM DAN BASA A. Tujuan Setelah menelaah kegiatan pembelajaran 2 ini, pembaca diharapkan dapat; 1.
Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Arrhenius, BronstedLowry, dan Lewis
2.
Menuliskan persamaan reaksi asam dan basa menurut Bronsted dan Lowry dan menunjukkan pasangan asam dan basa konjugasinya
3.
Mengidentifikasi sifat larutan asam dan basa dengan berbagai Indikator.
4.
Memperkirakan pH suatu larutan elektrolit yang tidak dikenal berdasarkan hasil pengamatan trayek perubahan warna berbagai Indikator asam dan basa.
5.
Menjelaskan pengertian kekuatan asam dan menyimpulkan hasil pengukuran pH dari beberapa larutan asam dan larutan basa yang konsentrasinya sama
6.
Menghubungkan kekuatan asam atau basa dengan derajad ionisasi () dan tetapan asam lemah (Ka) atau tetapan basa lemah (Kb)
7.
Menghitung pH larutan asam atau basa yang diketahui konsentrasinya.
8.
Menjelaskan penggunaan konsep pH dalam lingkungan sekitar.
9.
Menentukan konsentrasi asam atau basa dengan titrasi
10.
Menentukan kadar zat melalui titrasi.
11.
Menentukan Indikator yang tepat digunakan untuk titrasi asam dan basa
12.
Menentukan kadar zat dari data hasil titrasi
13.
Membuat grafik titrasi dari data hasil percobaan.
14.
Memahami fungsi larutan penyangga
15.
Memahami perhitungan pH dalam larutan penyangga
16.
Mendeskripsikan jenis-jenis garam sebagai garam bersifat asam, garam bersifat basa atau garam bersifat netral
17.
Memahami perhitungan pH dalam larutan garam
55
B.
Indikator
1. Menerapkan hukum perbandingan volum dalam perhitungan kimia 2. Menggunakan representasi simbolik dalam mendeskripsikan teori asam basa 3. Terampil menggunakan alat ukur, alat peraga, alat hitung, dan piranti lunak komputer untuk meningkatkan pembelajaran kimia 4. Menjelaskan cara penggunaan alat ukur kimia dengan baik 5. Merancang percobaan kimia untuk keperluan pembelajaran atau penelitian kimia 6. Melaksanakan percobaan kimia dengan cara yang benar
56
C. Uraian Materi 1.
Asam dan Basa
a. Konsep Asam dan Basa 1) Asam Basa Arrhenius Menurut Svante Arrhenius (1859-1897) asam adalah zat yang ketika ditambahkan ke air meningkatkan konsentrasi ion H+ yang ada. Basa adalah zat yang ketika ditambahkan ke air meningkatkan konsentrasi OH-
yang ada. HCl
adalah contoh dari asam Arrhenius dan NaOH adalah contoh dariHbasa 2O Arrhenius. HCl(g) H+(aq) + sumber :www.nobelprize.org
Gambar 2. 1 Svante
Cl- (aq)
H2O Na+(aq) + OH- (aq)
NaOH(g)
Arrhenius
Ion H+ yang dihasilkan oleh asam Arrhenius selalu dikaitkan dengan molekul air untuk membentuk ion H3O+ (ion hidronium). Untuk menunjukkan transfer ion H+ ke dalam air membentuk ion hidronium, H2O harus disertakan dalam persamaan kimia untuk ionisasi asam sebagai contoh:
H3O+(aq) + Cl- (aq)
HCl(g) + H2O(l)
2) Teori Asam dan Basa Bronsted-Lowry J.N Bronsted (Denmark) dan T.M Lowry (Inggris) mengajukan teori tentang asam dan basa sehingga teori asam dan basa mereka dikenal dengan Teori Asam Basa Bronsted Lowry.
Menurut
Bronsted
Lowry asam adalah donor proton (ion hidrogen) dan basa akseptor proton (ion hidrogen), teori asam basa Bronsted
Sumber :w ww.chemistrahmah.com
Gambar 2. 2 J.N. Bronsted dan Thomas Martin Lowry
Lowry tidak bertentangan dengan teori
57
asam basa Arrhenius hanya memperdalam pada kondisi yang lebih luas seperti pada kasus ammonia yang tidak memiliki ion hidroksida namun bersifat basa. Menurut Bronsted Lowry ammonia bertindak sebagai akseptor proton (basa) dan air bertindak sebagai donor proton (asam) seperti gambar berikut
Gambar 2. 3 Reaksi ionisasi ammonia dalam air
Pasangan konjugasi Ketika hidrogen klorida dilarutkan dalam air akan terionisasi menghasilkan ion hidronium dan ion klorida dan kita cenderung untuk menulis ini sebagai reaksi satu arah:
Sebenarnya reaksi antara HCl dan air adalah reversibel, tetapi hanya sampai batas yang sangat kecil. Dalam rangka untuk menggeneralisasi dan memikirkan reaksi berlangsung reversibel, asam dituliskan dengan HA,
Berpikir tentang reaksi kekanan: 1.
HA adalah asam karena mendonorkan sebuah proton (ion hidrogen) ke air.
2.
Air adalah basa karena menerima proton dari HA.
Berpikir tentang reaksi kekiri:
Ion H3O + adalah asam karena mendonorkan sebuah proton (ion hidrogen) ke ion A –.
Ion A - adalah basa karena menerima proton dari ion H3O +.
Reaksi reversibel mengandung dua asam dan dua basa yang saling berpasangan yangdisebut pasangan konjugasi.
58
Pasangan
asam
asam
basa
basa
Pasangan
Zat amfoter dan ampiprotik Zat amfoter adalah zat yang dapat bertindak baik sebagai asam atau basa, sebagai contoh sifat amfoter pada air digambarkan sebagai berikut: Air menangkap proton & bertindak Sebagai basa
H3O+
Air melepas proton & bertindak Sebagai asam
H2O
OH-
Zat ampiprotik adalah zat yang dapat menyumbangkan ion hidrogen (proton) dan juga menerima ion hidrogen (proton). “Protik" bagian dari kata mengacu pada ion hidrogen (proton) baik yang disumbangkan atau diterima. Semua zat amphiprotic juga amfoter tetapi belum tentu benar untuk sebaliknya. Ada zat amfoter yang tidak dapat menyumbangkan atau menerima ion hidrogen ketika mereka bertindak sebagai asam atau basa. Sebagai contoh beberapa oksida logam (seperti aluminium oksida) adalah amfoter karena bereaksi baik dengan asam maupun basa, aluminium oksida dinyatakan sebagai basa karena ion oksida (dari ionisasi aluminium oksida) menerima ion hidrogen membentuk air, tetapi untuk reaksi sebagai asam aluminium oksida tidak mengandung ion hidrogen untuk menyumbangkannya, tetapi aluminium oksida bereaksi dengan basa membentuk ion kompleks aluminat.
59
3) Teori Asam dan Basa Lewis Gilbert N. Lewis (1875-1946) menyatakan bahwa asam adalah akseptor pasangan elektron dan basa adalah donor pasangan elektron. Teori ini tidak bertentangan dengan teori asam basa Bronsted-Lowry, sebagai contoh pada reaksi penangkapan ion hidrogen oleh ion hidroksida, amonia dan air (basa Bronsted-Lowry) pada gambar 23: Sumber http//:chem1.com
Gambar 2. 4 G.N. Lewis
Gambar 2. 5 Reaksi penangkapan ion hidrogen
Dari gambar 13 ditunjukkan bahwa merupakan basa
ion hidroksida, amonia dan air yang
Bronsted Lowry menyediakan pasangan elektron untuk
digunakan bersama dengan ion hidrogen, sehingga dikatakan ion hidroksida,
60
amonia dan air merupakan basa Lewis. Hal ini menunjukkan secara konsisten bahwa teori asam Bronsted Lowry tidak bertentangan dengan teori asam basa Lewis. Untuk kasus yang lebih luas yang tidak dapat dijelaskan dengan teori asam dan basa Bronsted Lowry seperti pada reaksi antara ammonia dengan BF3 karena tidak melibatkan ion hidrogen dapat dijelaskan dengan teori asam dan basa Lewis seperti gambar 14
Gambar 2. 6 Reaksi antara NH3 dengan BF3
Dari gambar 14 ditunjukkan bahwa NH3 bertindak sebagai basa Lewis karena sebagai donor pasangan elektron sedangkan BF 3 bertindak sebagai asam Lewis karena sebagai akseptor pasangan elektron.
b. Derajat Keasaman 1) pH dan pOH Di daerah pertanian, keasaman suatu tanah sangat diperhatikan karena harus sesuai dengan tanaman yang akan diproduksi. Begitu pula di pabrik, keasaman air untuk industri sangat diperhatikan. Harga pH menunjukkan keasaman suatu larutan. Pengujiannya dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai cara misalnya dengan kertas lakmus, pH-meter, indikator universal, atau macammacam indikator asam-basa lainnya. Derajat keasaman dinyatakan sebagai pH. adalah ukuran logaritma dari konsentrasi ion hidrogen, awalnya didefinisikan oleh ahli biokimia Denmark Soren Peter Lauritz Sørensen pada tahun 1909.
61
pH = -log [H+] Seperti derajat keasaman kekuatan ion hidroksida atau basa dapat dinyatakan sebagai pOH dengan persamaan
pOH = -log [OH-] di mana log adalah basis-10 logaritma dan [OH-] adalah konsentrasi ion hidroksida dalam mol per liter larutan.
2) Hubungan pH dengan POH Molekul air dapat berfungsi baik sebagai asam dan basa. Molekul air dapat menerima ion hidrogen dari molekul air yang lain seperti gambar berikut
Gambar 2. 7 Reaksi ionisasi air
Dari gambar 15 sebuah ion hidronium dan ion hidroksida terbentuk. Ion hidronium adalah asam yang sangat kuat, dan ion hidroksida adalah basa yang sangat kuat. Secepat mereka terbentuk, mereka bereaksi untuk menghasilkan air kembali. Reaksi ionisasi dapat dituliskan sebagai
Atau dapat juga dituliskan sebagai berikut:
dengan menggunakan hukum kesetimbangan dinyatakan sebagai berikut
62
𝐻 + 𝑂𝐻 − 𝐾= 𝐻2 𝑂 maka
𝐾 𝐻2 𝑂 = 𝐻 + 𝑂𝐻
−
−
dinyatakan 𝐾𝑤 = 𝐻 + 𝑂𝐻 25 0C harga 𝐾𝑤 = 1 x 10
– 14
karena 𝐻2 𝑂 dianggap konstan maka dapat dengan Kw adalah tetapan air yang pada suhu
. Jika dinyatakan dengan logaritma
log 𝐾𝑤 = log 𝐻 + 𝑂𝐻
−
= log 𝐻 + + log 𝑂𝐻 −
Sehingga, 𝑝𝐾𝑤 = 𝑝 𝐻 + 𝑝 𝑂𝐻 karena 𝐾𝑤 = 10-14 maka 14 = 𝑝 𝐻 + 𝑝 𝑂𝐻
c. Kekuatan Asam Basa 1) Asam kuat dan basa kuat Harga Ka merupakan ukuran kekuatan asam. Asam kuat merupakan elektrolit kuat, asam kuat terionisasi sempurna di dalam air. Sebagian besar asam kuat merupakan asam anorganik, seperti asam klorida (HCl), asam nitrat (HNO 3), asam perklorat (HClO 4), dan asam sulfat (H2SO4). Sedangkan asam lemah mengalami ionisasi sebagian dalam air Suatu asam kuat adalah hampir 100% terionisasi (α =1 ) dalam larutan sehingga dapat dituliskan sebagai berikut
Hx A(aq)
x H+ (aq)
+ A x- (aq)
Sehingga [H+] untuk asam kuat dapat dinyatakan
[H+] = x . [HxA] dengan
x = valensi asam [Hx A] = konsentrasi asam dalam mol/liter larutan
Kekuatan basa ditentukan dari Kb nya. Basa kuat merupakan elektrolit kuat, dimana basa kuat terionisasi sempurna di dalam air. Seperti halnya pada asam, basa dibedakan menjadi basa kuat dan basa lemah. Basa, ditulis M(OH)y ,
63
merupakan senyawa ion yang mengalami ionisasi dalam air. Jadi kekuatan basa bergantung pada kelarutannya dalam air. Semakin mudah larut, makin besar kekuatan basanya. Contoh basa kuat adalah NaOH, KOH, RbOH, Ca(OH) 2, Sr(OH)2, dan Ba(OH)2, basa kuat hampir 100% terionisasi dalam larutan sehingga dapat dituliskan sebagai berikut
My+ (aq)
M(OH)y (aq)
+ yOH- (aq)
Sehingga [OH-] untuk basa kuat dapat dinyatakan
[OH-] = y . [M(OH)y] Dengan,
y = valensi basa [M(OH)y ] = konsentrasi basa dalam mol/liter larutan
pOH = - log [OH-]
pH = 14 - pOH
Contoh soal 1.2 1. Tentukan besar pH pada larutan H2SO4 0,1 M ! Pembahasan H2SO4 adalah asam kuat bervalensi dua maka [H+]
= X . [HxA]
= 2. 1,0 x 10-1 = 2,0 x 10-1 M pH
64
=
- log [H+]
=
- log 2,0 x 10-2
=
1 – log 2
2. Tentukan pH larutan dalam ; a. Larutan KOH 0,01 M b. Larutan Ca(OH)2 0,05 M Pembahasan a. OH-] = y . [M(OH)y ] = 1 . 1 x 10-2 = 1 x 10-2 M pOH = - log [OH-] = - log 1 x 10-2 =2 pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12
b.
[OH-]
= y . [M(OH)y ] = 2 . 5 x 10-2 = 1. 10-1 M pOH = - log [OH-] = - log 1 x 10-1 = 1 pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13
2) Asam lemah dan basa lemah Dalam larutan asam lemah terdapat dua macam kesetimbangan, yaitu kesetimbangan asam lemah dan kesetimbangan air. Kesetimbangan asam lemah dituliskan berikut. H+ (aq) + A- (aq)
HA (aq)
Sedangkan kesetimbangan air dituliskan sebagai persamaan berikut. H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
Ion H+ yang berasal dari HA lebih besar dibandingkan H+ yang berasal dari air sehingga kesetimbangan air bergeser ke kiri. Sebagai akibatnya [H+] dari air makin kecil dan dapat diabaikan terhadap H+ yang berasal dari HA. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi disosiasi asam dinyatakan sebagai berikut. 𝐾𝑎 =
𝐻 + 𝐴− HA
Karena [H+] = [A-], maka : 𝐾𝑎 = 𝐻+
2
= 𝐾𝑎
[HA]
𝐻+ HA
2
atau 𝐻 + = √𝐾𝑎 𝑥 𝐻𝐴
− log 𝐻 + = − log √𝐾𝑎 𝑥 𝐻𝐴 𝑝𝐻 = −
1 1 log Ka − log 𝐻𝐴 2 2
65
Asam lemah adalah zat yang memiliki derajat disosiasi antara 0 < α < 1, nilai [H+] dapat ditentukan sebagai berikut: Dari persamaan di atas [H+] = M α = [HA] α karena 𝐻 + = √𝐾𝑎 𝑥 𝐻𝐴 maka diperoleh hubungan
∝=
𝐾𝑎 𝐻𝐴
∝=
𝐾𝑏 𝑀𝑂𝐻
Persamaan-persamaan yang terdapat dalam perhitungan asam lemah bersesuaian dengan basa lemah, sehingga persamaan dalam basa lemah dinyatakan sebagai berikut:
𝑝𝑂𝐻 = −
1 1 log Kb − log 𝑀𝑂𝐻 2 2
𝑝𝐻 = − log 𝐻𝐴 − log ∝
𝑝𝐻 = − log 𝐻𝐴 − log ∝
Contoh soal 3.1 + HA(aq) + A-(aq) (aq) Reaksi : eksperimen daya Dari hasil hantar, diperolehH derajat ionisasi suatu asam
Mula-mula lemah HA 0,1 M padaMtemperature 25oC, 0,01 -Hitung pH larutannya ! Reaksi
Mα
Mα
Mα
Sisa
M (1- α )
Mα
Mα
Pembahasan
𝑝𝐻 = − log 𝐻𝐴 − log ∝ 𝑝𝐻 = − log 0,1 − log 0,01
𝑝𝐻 = 1 + 2 𝑝𝐻 = 3
66
Contoh soal 3.2 Suatu basa lemah MOH dengan konsentrasi 0,01 terionisasi sebanyak 1 %. Hitunglah tetapan kesetimbangan basa tersebut…. Pembahasan α = 1 % = 0,01
Kb = α2 . [MOH] = (1 x 10 -2)2 . 1 x 10-2 = 1 x 10-4 . 1 x 10-2
= 1 x 10-6
d. Indikator Asam Basa 1) Lakmus Lakmus adalah asam lemah memiliki molekul yang rumit yang akan kita sederhanakan menjadi “Hlit” (asam lemah) dan "Lit" (sisa molekul asam lemah). Ketika lakmus larut dalam air terjadi kesetimbangan sebagai berikut:
Hlit berwarna merah sedangkan ion Lit -berwarna biru. Sesuai prinsip Le Chatelier akan terjadi perubahan warna ketika menambahkan ion hidroksida atau ion hidrogen dalam keseimbangan ini. Ketika kertas lakmus dikenakan dalam larutan basa maka ion hidroksida akan bereaksi dengan ion hidrogen (hasil ionisasi kertas lakmus) sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga kertas lakmus berubah warna menjadi biru. Ketika kertas lakmus dikenakan dalam larutan asam maka ion hidrogen akan bertambah
sehingga kesetimbangan
bergeser ke kekiri dan kertas lakmus berubah warna menjadi merah
67
2)
Metil orange
Metil orange adalah salah satu indikator yang biasa digunakan dalam titrasi. Struktur dari metil orange dapat dilihat pada gambar 22
Gambar 2. 8 Struktur Metil Orange
Seperti halnya pada kertas lakmus, akan terjadi kesetimbangan yang sama antara dua bentuk metil orang, dengan H-Meor berwarna merah dan Meorberwarna kuning seperti pada reaksi berikut:
Seperti halnya pergeseran kesetimbangan yang terjadi pada kertas Lakmus ketika terjadi penambahan basa maka akan terjadi reaksi dengan ion hidrogen sehingga akan menggeser kesetimbangan ke kanan warna larutan menjadi kuning, Ketika terjadi penambahan asam akan menggeser kesetimbangan ke kiri warna larutan menjadi merah.
3) Fenolftalein Fenolftalein adalah indikator lain yang umum digunakan untuk titrasi
Dalam hal ini H-phph (asam lemah) tidak berwarna dan ion phph- adalah merah muda cerah. Menambahkan ion hidrogen akan menggeser posisi
68
kesetimbangan ke kiri, dan mengubah indikator menjadi tidak berwarna. Menambahkan ion hidroksida akan menghilangkan ion hidrogen dan akan mengeser kesetimbangan ke kanan, sehingga mengubah warna indikator menjadi merah muda.
4) Trayek pH indikator Batas pH yang menyatakan perubahan pH disebut trayek perubahan warna indikator. Berikut adalah beberapa indikator asam basa beserta trayek perubahan pH yang disajikan dalam tabel 2.1
Tabel 2. 1 Indikator asam basa
Trayek perubahan
Perubahan warna
Warna
(dari pH rendah ke pH tinggi)
Metil hijau
0.2 – 1.8
Kuning – biru
Timol hijau
1.2 – 2.8
Kuning – biru
Metil jingga
3.2 – 4.4
Merah – kuning
Metil merah
4.0 – 5.8
Tidak berwarna – merah
Metil ungu
4.8 – 5.4
Ungu – hijau
Bromokresol ungu
5.2 – 6.8
Kuning – ungu
Bromotimol biru
6.0 – 7.6
Kuning – biru
Lakmus
4.7 – 8.3
Merah – biru
Kresol merah
7.0 – 8.8
Kuning – merah
Timol biru
8.0 – 9.6
Kuning – biru
Fenolftalein
8.2 – 10.0
Tidak berwarna – merah jambu
Timolftalein
9.4 – 10.6
Tidak berwarna – biru
Alizarin kuning R
10.3 – 12.0
Kuning – merah
Klayton kuning
12.2 – 13.2
Kuning – kuning gading
Indikator
69
5) Titrasi Asam Basa Reaksi asam basa dapat digunakan untuk mengetahui konsentrasi asam atau basa dengan cara meneteskan larutan yang berlawanan
yang
sudah
diketahui
konsentrasinya ke dalam larutan yang belum diketahui konsentrasinya. Maksudnya larutan asam yang belum diketahui konsentrasinya dapat ditentukan konsentrasinya dengan cara ditetesi dengan larutan basa yang sudah diketahui konsentrasinya. Hal ini berlaku pula untuk sebaliknya. Penetesan dilakukan hingga larutan habis bereaksi. Saat basa atau asam yang Gambar 2. 9 Seperangkat Alat
dititrasi habis bereaksi disebut titik ekivalen.
Titrasi
Proses penentuan asam atau basa yang belum
diketahui konsentrasinya dengan larutan yang berlawanan yang sudah diketahui konsentrasinya disebut titrasi asam basa. Titik ekivalen dapat diketahui telah tercapai bila indikator yang ditambahkan ke dalam larutan yang dititrasi berubah warna. 1.
Titrasi Asam Kuat Dengan Basa Kuat Reaksi antara asam kuat, misalnya HCl dan basa kuat misalnya NaOH dapat di gambarkan oleh persamaan reaksi berikut. HCl(aq) + NaOH(aq)
NaCl(aq) + H2O(l)
Atau bila digambarkan dengan persamaan ion bersih H+(aq) + OH-(aq)
H2O(l)
Saat mencapai ekivalen pH larutan 7 seperti ditunjukkan dalam gambar 18 berikut:
70
Gambar 2. 10 Kurva titrasi 15 mL HCl 0.1 M dengan NaOH 0.1 M
Contoh soal 2.1 Sebanyak 10 mL larutan NaOH 0,01M dititrasi dengan larutan HCl 0,005 M. Berapakah volume HCl yang diperlukan untuk habis bereaksi dengan NaOH tersebut ? Hitunglah pH pada penambahan HCl 19 ; 19,5 ; 20 ; 20,5 ; dan 21 mL !
Pembahasan pH mula-mula = pH NaOH 0,01 M pH NaOH = 14 – (- log 0,01) = 12 Reaksi : NaOH (aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) Mol NaOH = M NaOH x V NaOH = 0,01 M x 10 mL = 0,1 mmol Sehingga 0,1 mmol NaOH ~ 0,1 mmol HCl ~ 0,1 mmol NaCl ~ 0,1 mmol H2O
Jadi volume HCl 0,005 M yang diperlukan untuk menitrasi 10 mL NaOH 0,01 M = 20 mL
71
Pada penambahan HCl = 19 mL Mol HCl = 0,005 M x 19 mL = 0,095 mmol NaOH sisa = 0,1 mmol - 0,095 mmol = 0,005 mmol [OH-] = 0,005 mmol : (10 + 19) mL = 1,7.10-4 M pH = 14 – (- log 1,7.10-4) = 10,24 Pada penambahan HCl = 19,5 mL Mol HCl = 0,005 M x 19,5 mL = 0,0975 mmol NaOH sisa = 0,1 mmol - 0,0975 mmol = 0,0025 mmol [OH-] = 0,0025 mmol : (10 + 19,5) mL = 1,4.10-4 M pH = 14 – (- log 1,4.10-4) = 10,10 Pada penambahan HCl = 20 mL Mol HCl = 0,005 M x 20 mL = 0,1 mmol Mol NaOH = mol HCl, sehingga pH larutan = 7 Pada penambahan HCl = 20,5 mL Mol HCl = 0,005 M x 20,5 mL = 0,1025 mmol HCl sisa = 0,1025 mmol - 0,1 mmol = 0,0025 mmol [H+] = 0,0025 mmol : (10 + 20,5) mL = 8,2.10-5 M pH = - log 8,2.10-5 = 4,08 Pada penambahan HCl = 21 mL Mol HCl = 0,005 M x 21 mL = 0,105 mmol HCl sisa = 0,105 mmol - 0,1 mmol = 0,005 mmol [H+] = 0,005 mmol : (10 + 21) mL = 1,6.10-4 M pH = - log 1,6.10-4 = 3,79
2.
Titrasi Asam Lemah dengan Basa Kuat Reaksi antara asam asetat (asam lemah) dengan NaOH (basa kuat). CH3COOH(aq) + NaOH(aq)
CH3COONa(aq) + H2O(l)
Reaksi ini dapat di sederhanakan menjadi CH3COOH(aq) + OH-(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l)
dan ion asetat bila terhidrolisis, maka akan terbentuk persamaan reaksi berikut : CH3COO-(aq) + H2O(l)
72
CH3COOH(aq) + OH-(aq
Saat titik ekivalen, natrium asetat terbentuk. pH larutan akan lebih besar dari 7 seperti ditunjukkan dalam gambar 19, hal ini sebagai akibat adanya ion OH- yang terbentuk oleh hidrolisis asam asetat.
Gambar 2. 11 Kurva titrasi antara 25 mLCH3COOH 0.1 M dengan NaOH 0.1 M
3. Titrasi Asam Kuat dengan Basa Lemah Kita ambil contoh reaksi antara asam kuat HCl dengan basa lemah NH3. HCl(aq) +
NH3(aq)
NH4Cl(aq)
NH3(aq)
NH4+(aq)
Atau lebih sederhana H+(aq)
+
Titik ekuivalen tercapai saat pH kurang dari 7 karena hidrolisis ion NH4+ NH4+(aq) + H2O(l)
NH3(aq)
+ H3O+(aq)
Atau lebih sederhana NH4+(aq)
NH3(aq) + H+(aq)
Karena larutan ammonia bersifat volatil, maka lebih mudah menambahkan HCl dari buret kedalam larutan ammonia. Gambar 20 menunjukkan kurva titrasi antara asam kuat dengan basa lemah.
73
Gambar 2. 12 Kurva titrasi antara 25 mL NH3 0.1 M dengan HCl 0.1 M
e. Larutan Penyangga Anda tentu pernah melihat cairan infus, pernahkah anda berfikir apa isi dari cairan infus, dan bagai mana sistem kerjanya?
Cairan infus berisi larutan
garam dan nutrisi yang diperlukan oleh tubuh. Agar cairan ini dapat sesuai dengan pH darah maka pada cairan infus terdapat larutan penyangga yang terdiri dari H2CO3 dan HCO3- yang berfungsi mempertahankan pH agar dapat diterima oleh tubuh. Larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari digunakan dalam berbagai bidang seperti biokimia, bakteriologi, kimia analis, industri farmasi, juga dalam fotografi dan zat warna. Dalam industri farmasi, larutan penyangga digunakan pada pembuatan obat-obatan, agar obat tersebut mempunyai pH tertentu dan tidak berubah. Darah mempunyai pH yang relatiftetap di sekitar 7,4. Hal ini dimungkinkan karena adanya sistem penyangga H2CO3 dan ion HCO 3- , sehingga meskipun setiap saat darah
kemasukan
berbagai
zat yang bersifat asam maupun
basa akan selalu dapat dinetralisir pengaruhnya terhadap perubahan pH. Bila darah kemasukan zat yang bersifat asam maka ion H+ dari asam tersebut akan bereaksi dengan ion HCO 3= dengan persamaan reaksi berikut
74
H+ (aq)
+ HCO 3- (aq)
H2CO3 (aq)
Sebaliknya bila darah kemasukan zat yang bersifat basa maka ion OH- akan bereaksi dengan H2CO3. Gambar 2. 13 Cairan infus
OH- (aq) +H2CO3 (aq)
HCO3- (aq) + H2O (I)
Larutan penyangga atau buffer merupakan sistem larutan yang mampu mempertahankan harga pH jika kedalam larutan tersebut ditambahkan sejumlah kecil asam, basa atau dilakukan pengenceran. Larutan penyangga terdiri dari asam lemah dan basa konjugasinya atau berisi basa lemah dengan asam konjugasinya. Penambahan asam akan menurunkan sedikit pH karena sedikit asam yang ditambahkan akan dinetralkan oleh komponen basa yang ada dalam larutan. Selain dibuat dengan mencampurkan asam lemah dengan basa konjugasinya, ataupun dari basa lemah dengan asam konjugasinya larutan penyangga dapat juga dibentuk dari reaksi asam basa. Larutan penyangga dapat dibentuk oleh asam lemah dengan basa kuat dengan syarat saat akhir reaksi asam lemah tersisa dan basa kuat habis bereaksi. Berlaku juga pada basa lemah dan asam kuat, saat akhir reaksi basa lemah harus tersisa dan asam kuat habis bereaksi. Sistem penyangga fosfat (H2PO4- dan HPO42-) merupakan sistem penyangga yang bekerja untuk menjaga pH cairan intra sel. Bila dari proses metabolisme dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, maka akan segera bereaksi dengan ion HPO 42--: HPO42- (aq
+
H+ (aq)
H2PO4(aq)
Dan bila proses metabolisme sel menghasilkan
senyawa
yang
bersifat basa, maka ion OH- akan bereaksi dengan ion H2PO4-
H2PO4- (aq) + OH (aq)
HPO42- (aq) +
H2O (l)
1) Larutan penyangga yang bersifat asam Larutan penyangga yang bersifat asam adalah larutan yang memiliki pH kurang dari 7. Larutan penyangga yang bersifat asam terbuat dari asam lemah
75
dan garammya (dari basa konjugasinya) atau hasil reaksi antara asam lemah berlebih dengan basa kuat.Sebagai contoh larutan penyangga asam etanoat dan natrium etanoat dapat dieroleh dari persamaan reaksi berikut: Mencampurkan larutan asam etanoat dan larutan garam natrium etanoat H+ (aq)
CH3COOH (aq)
Na+ (aq)
CH3COONa (aq)
+
CH3COO-(aq) CH3COO-(aq)
+
Mereaksikan larutan asam etanoat berlebih dengan larutan natrium
2.
hidoksida CH3COOH (aq) berlebih + NaOH (aq)
CH3COONa (aq) + H2O (l)
sehingga pada akhir reaksi, H+ (aq)
CH3COOH (aq)
Na+ (aq)
CH3COONa (aq)
+
CH3COO-(aq) CH3COO-(aq)
+
2) pH Larutan penyangga yang bersifat asam pH larutan penyangga asam etanoat dan larutan natrium etanoat dari contoh di atas dapat dinyatakan sebagai berikut H+ (aq)
CH3COOH (aq)
Na+ (aq)
CH3COONa (aq) 𝐾𝑎 =
+ +
CH3COO-(aq) CH3COO-(aq)
𝐻 + 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂− 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻
[CH3COO-] = [CH3COO-] dari asam lemah
+
[CH3COO-] dari garam
[CH3COO-] ≅ [CH3COO-] dari garam Maka [CH3COO-] = [CH3COONa] sehingga 𝐾𝑎 =
𝐻 + 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻
𝐻 + = 𝐾𝑎
76
𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎
𝐻 + = 𝐾𝑎
𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚
pH = 𝑝𝐾𝑎 + log
𝐻 + = 𝐾𝑎
𝐴𝑠𝑎𝑚 𝐺𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑠𝑎𝑚
Contoh soal 2.1 Asam asetat 0,15 mol (Ka = 2 × 10 − 5) dan 0,10 mol NaOH dilarutkan dalam air sehingga diperoleh larutan penyangga dengan volume 1 liter. Tentukan pH larutan penyangga tersebut! Pembahasan Reaksi
CH3COOH(aq)
+ NaOH (aq)
Awal
0.15 mol
0.10 mol
Reaksi
0.10 mol
0.10 mol
Sisa
0.05 mol
-
CH3COONa (aq) 0.10 mol
+ H2O (l) 0.10 mol
0.10 mol
Tersisa 0,05 mol CH3COOH (asam lemah) dan 0,10 mol CH3COONa (garam). Dari sini dapat ditentukan [H+] dengan rumus berikut:
Sehingga [H+] nya 𝐻 + = 2 × 10−5 × 𝐻 + = 10−5
0.05 𝑚𝑜𝑙 0.10 𝑚𝑜𝑙
Terakhir pH larutan adalah pH = − log 𝐻 + = − log 10−5 = 5
77
Contoh soal 2.2 pH larutan dari campuran 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M dengan 100 ml larutan CH3COONa 0,1 M (Ka CH3COOH = 2 x 10−5) adalah.... Pembahasan 100 mL CH3COOH 0,1 M → 10 mmol 100 mL CH3COOH 0,1 M → 10 mmol [H+] dan pH nya: 10 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝐻 + = 2 𝑥 10 −5 × 10 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝐻 + = 2 𝑥 10 −5
𝑝𝐻 = − log 𝐻 + 𝑝𝐻 = − log 2 𝑥 10 −5 = 5 − log 2
Bagaimana larutan penyangga yang bersifat asam bekerja? Penambahan asam pada larutan penyangga yang bersifat asam Larutan penyangga akan menghilangkan sebagian besar penambahan ion hidrogen yang baru. Ion hidrogen bereaksi dengan ion etanoat menghasilkan asam etanoat melalui reaksi berikut.
Karena sebagian besar ion hidrogen yang baru dihilangkan, pH tidak akan berubah terlalu banyak, tetapi karena kesetimbangan ikut terlibat, pH akan sedikit menurun. Penambahan basa pada larutan penyangga yang bersifat asam Larutan basa mengandung ion hidroksida dan larutan penyangga menghilangkan ion hidroksida tersebut melalui 2 proses. 1.
Penghilangan ion hidroksida melalui reaksi dengan asam etanoat Ion hidroksida bereaksi dengan molekul asam etanoat. Keduanya akan bereaksi untuk membentuk ion etanoat dan air.
78
Karena sebagian besar ion hidroksida dihilangkan, pH tidak berubah terlalu besar. 2.
Penghilangan ion hidroksida melalui reaksi dengan ion hidrogen Harus diingat bahwa beberapa ion hidrogen berasal dari ionisasi asam aetanoat.
Ion hidroksida akan bereaksi dengan ion hidrogen membentuk air. Selama hal itu terjadi, ujung kesetimbangan menggantikannya. Hal ini tetap terjadi sampai sebagian besar ion hidrogen dihilangkan.
Kesetimbangan bergeser untuk menggantikan berkurangnya ion hidrogen
CH3COOH(aq)
CH3COO-(aq)
+
H+(aq)
Ion hidrogen akan beraksi dengan ion hidroksida membentuk air
Karena melibatkan reaksi kesetimbangan, tidak semua ion hidroksida dapat dihilangkan. Air yang terbentuk terionisasi kembali memberikan beberapa ion hidrogen dan ion hidroksida.
79
Contoh soal 2.3 Hitunglah pH larutan berikut : a. Penyangga yang terdiri dari CH3COOH 1,0 M dan CH3COONa 1,0 M (Ka CH3COOH = 1,8 x 10 5) b. Perubahan pH larutan karena penambahan 0,1 mol HCI ke dalam 1 L larutan ini. (anggap penambahan HCI tidak merubah volume larutan)
Pembahasan 𝑎.
𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 0.1 = 1.8 𝑥 10−5 0.1
𝐻 + = 𝐾𝑎 𝐻+
𝐻 + = 1.8 𝑥 10−5 𝑝𝐻 = − log 𝐻 + 𝑝𝐻 = 5 − 𝑙𝑜𝑔 1.8
𝑝𝐻 = 4.74 b.
Setelah ditambahkan HCI, terjadi ionisasi sempurna HCI HCl (aq) → H+(aq) + Cl- (aq) 0.1 M 0.1 M 0.1 M Mula-mula dalam larutan terdapat 1 mol CH3COOH dan 1 mol CH3COOyang terdapat dalam 1 L air. Setelah terjadi reaksi netralisasi antara HCI dengan CH3COO-, dengan reaksi CH3COO-(aq) + H+ (aq) → CH3COOH (aq) 0.1 M 0.1 M 0.1 M Jumlah mol asam asetat dan ion asetat berubah menjadi: CH3COOH = (1,0 + 0,1) mol = 1,1 mol CH3COO = (1,0 — 0,1 ) mol = 0,9 mol Sehingga konsentrasi ion H+ dapat kita hitung [asam] 𝐻 + = 𝐾𝑎
𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚
𝐻 + = 1,8 × 10−5
1,1 0,9
𝐻 + = 2,2 × 10−5
80
𝑝𝐻
= − log 𝐻 +
𝑝𝐻
= − log 2,2 × 10−5
𝑝𝐻
= 5 − log 2,2
𝑝𝐻
= 4,66
3) Larutan penyangga yang bersifat basa Larutan penyangga yang bersifat basa adalah larutan yang memiliki pH lebih dari 7. Larutan penyangga yang bersifat basa terbuat dari basa lemah dan garammya (dari asam konjugasinya) atau hasil reaksi antara basa lemah berlebih dengan asam kuat.Sebagai contoh larutan penyangga basa adalah campuran asam kuat HCl dengan basa lemah NH3 dapat diperoleh dari persamaan reaksi berikut: H+ + Cl-
HCl
Amonia adalah basa lemah, dan reaksi kesetimbangan sebagai berikuti:
NH4+ (aq) + Cl- (aq)
NH4Cl(aq)
Penambahan amonium klorida pada kondisi ini menyebabkan
kelebihan ion
ammonium. Berdasarkan Prinsip Le Chatelier, hal itu akan menyebabkan kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, Sehingga larutan akan mengandung beberapa hal yang penting:
Banyak amonia yang tidak bereaksi;
Banyak ion amonia dari amonium klorida;
Cukup ion hidroksida untuk menghasilkan larutan yang bersifat basa.
4) pH Larutan penyangga yang bersifat basa
pH larutan penyangga larutan amonia dan amonium klorida dari contoh di atas dapat dinyatakan sebagai berikut
NH4+ (aq) + Cl- (aq)
NH4Cl(aq)
𝑁𝐻 4 + 𝑂𝐻− 𝐾𝑏 = 𝑁𝐻 3 [𝑁𝐻 4 +] = [𝑁𝐻 4 +] dari basa lemah
+
[𝑁𝐻 4 +] dari garam
[𝑁𝐻 4 +] ≅ [𝑁𝐻 4 +] dari garam Maka [𝑁𝐻 4 +] = [𝑁𝐻 4 𝐶𝑙 sehingga
𝐾𝑏 =
𝑁𝐻 4 𝐶𝑙 𝑂𝐻− 𝑁𝐻 3
𝑂𝐻− = 𝐾𝑏
𝑁𝐻 3 𝑁𝐻 4 𝐶𝑙
81
𝑶𝑯− = 𝑲𝒃
𝒎𝒐𝒍 𝒃𝒂𝒔𝒂 𝒎𝒐𝒍 𝒈𝒂𝒓𝒂𝒎
Contoh soal 4.1 Basa lemah NH3 0,01 mol (Kb = 1 × 10 − 5) dan 0,005 mol HCl dilarutkan dalam air sehingga diperoleh larutan penyangga dengan volume 1 liter. Tentukan pH larutan penyangga tersebut! Pembahasan Reaksi : Awal Reaksi Sisa
NH3 (aq) 0.01 mol 0.005 mol 0.005 mol
+
HCl (aq) 0.005 mol 0.005 mol -
NH4Cl (aq)
0.10 mol 0.005 mol
Tersisa 0,005 mol NH3 (basa lemah) dan 0,005 mol NH4Cl (garam). Dari sini dapat ditentukan [H+] dengan persamaan berikut:
Sehingga [OH-] nya 0.005 𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻 − = 10−5 0.005 𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻 − = 10−5 𝑚𝑜𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑎 − = 𝐾𝑏 𝑂𝐻 pOH larutan adalah: 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 pOH = − log [OH-] : = − log 10 −5 =5 pH = 14 – POH = 14 – 5 = 9
82
Contoh soal 4.2 pH larutan dari campuran 100 mL larutan NH4OH 0,1 M dengan 100 ml larutan NH4Cl 0,1 M (Kb NH4OH = 10−5) adalah.... Pembahasan 100 mL NH4OH 0,1 M → 10 mmol 100 mL NH4Cl 0,1 M → 10 mmol [OH−] , pOH dan pH nya: 10 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻 − = 10 −5 × 10 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻 − = 10 −5 𝑝𝑂𝐻 = − 𝑙𝑜𝑔 𝑂𝐻 − pOH = − log 10 −5 = 5 pH = 14 – pOH = 14 – 5 = 9 larutan penyangga yang bersifat basa bekerja? Bagaimana
Penambahan asam pada larutan penyangga yang bersifat basa Terdapat dua proses yang dapat menghilangkan ion hidrogen 1. Penghilangan ion hidrogen melalui reaksi dengan amonia Sebagian besar ion hidrogen bereaksi dengan molekul amonia. Keduanya akan bereaksi untuk membentuk ion amonium.
2. Penghilangan ion hidrogen melalui reaksi dengan ion hidroksida Harus diingat bahwa beberapa ion hidroksida yang ada berasal dari reaksi antara amonia dan air.
Ion hidrogen dapat bereaksi dengan ion hidroksida tersebut menghasilkan air.. Hal ini terus terjadi sampai sebagian besar ion hidrogen dihilangkan.
83
Kesetimbangan bergeser untuk menggantikan berkurangnya ion hidroksida
NH3(aq)
+
H2O(l)
NH4+(aq)
+
OH-(aq)
Ion hidroksida akan beraksi dengan ion hidrogen membentuk air
Karena reaksi di atas merupakan kesetimbangan, tidak semua ion hidrogen dapat dihilangkan. Penambahan basa pada larutan penyangga yang bersifat basa Ion hidroksida dari alkali dihilangkan melali reaksi yang sederhana dengan ion amonium.
Karena amonia yang terbentuk merupakan basa lemah, amonia akan bereaksi dengan air (reaksi sedikit reversible). Hal ini berarti bahwa sebagian besar (tetapi tidak semuanya) ion hidrogen dapat dihilangkan dari larutan.
84
Contoh soal 4.3 Hitunglah pH larutan berikut : a. Penyangga yang terdiri dari larutan NH3 1,0 M dan larutan NH4Cl 1,0 M (Kb NH3 = 1 x 10-5) b. Perubahan pH larutan karena penambahan 0,1 mol HCI ke dalam 1 L larutan ini. (anggap penambahan HCI tidak merubah volume larutan) Pembahasan
a.
𝑂𝐻 − = 𝐾𝑏
𝑏𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑂𝐻 − = 1 𝑥 10−5
1 1
𝑂𝐻 − = 1 𝑥 10−5 𝑝𝑂𝐻 − = − log 𝑂𝐻 − 𝑝𝑂𝐻 − = 5 − 𝑙𝑜𝑔 1 𝑝𝑂𝐻 = 5 𝑝𝐻 = 14 − 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐻 = 14 − 5 𝑝𝐻 = 9
b.
Setelah ditambahkan HCI, terjadi ionisasi sempurna HCI HCl (aq)
→
H+(aq)
+
Cl- (aq)
0.1 M 0.1 M 0.1 M Mula-mula dalam larutan terdapat 1 mol NH3 dan 1mol NH4Cl yang terdapat dalam 1 L air. Setelah terjadi reaksi netralisasi antara HCI dengan NH3, dengan reaksi NH3(aq)
+
HCl (aq)
→
0.1 M 0.1 M Jumlah mol NH3 dan NH4Cl berubah menjadi: NH3
= (1,0 - 0,1) mol
NH4Cl (aq)
0.1 M
= 0.9 mol
NH4Cl = (1,0 + 0,1)mol = 1.1 mol Sehingga konsentrasi ion OH- dapat kita hitung [asam] 𝑏𝑎𝑠𝑎 𝑂𝐻 − = 𝐾𝑎 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 0.9 𝑂𝐻 − = 1 × 10 −5 1.1 𝑂𝐻 − = 8.1 × 10−4 𝑝𝑂𝐻 = − log 𝑂𝐻 − 𝑝𝑂𝐻 = − log 8,1 × 10 −4 𝑝𝑂𝐻 = 4 − log 8.1 𝑝𝑂𝐻 = 3.09 𝑝𝐻 = 14 − 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐻 = 14 − 3.09 𝑝𝐻 = 10,91 85
D.
Aktifitas Pembelajaran
Agar lebih memahami larutan larutan asam basa, anda dapat melakukan kegiatan praktikum berikut:
Sifat Larutan Radiator Kendaraan 1. Tujuan Menentukan sifat asam dan basa dari air radiator yang biasa digunakan pada kendaraan
2. Alat dan bahan
1.
Berbagai jenis air radiator
botol air mineral bekas 220 mL
Betadin
pipet tetes
HCl 0.1 M
NaOH 0.1 M
Prosedur kerja 1)
Masukkan larutan HCl 0.1 M setinggi kira-kira 1 cm dalam botol air mineral bekas, kemudian tambahkan betadin 3 tetes amati perubahan warnanya
2)
Masukkan larutan NaOH 0.1 setinggi kira-kira 1 cm dalam botol air mineral bekas kemudian tambahkan betadin 3 tetes amati perubahan warnanya
3)
Masukkan air yang biasa digunakan sebagai air radiator setinggi kirakira 1 cm dalam botol air mineral bekas kemudian tambahkan betadin 3 tetes amati perubahan warnanya
2.
Pengamatan Nama Bahan
Perubahan warna setelah ditambahan betadin
HCl NaOH
No. 1
86
Jenis air radiator
Perubahan warna setelah ditambahan betadin
2 3 4 5
3.
Pertanyaan/Bahan diskusi 1) Apakah fungsi HCl dalam percobaan no 1 di atas ? 2) Apakah fungsi NaOH dalam percobaan no 2 di atas ? 3) Bagaimanakah jenis air radiator yang paling bersifat asam/basa dari percobaan yang anda lakukan ?
E.
Tugas 1. Jelaskan Pengertian Asam Basa menurut Arrhenius ! 2. HCl(l) + H2O(l)
H3O(l) + Cl-(l)
Yang menjadi asam dan basa berturut – turut adalah …. 3. Berapakah pH dari H2SO4 0,01 M ? 4. Berapakah pH dari NaOH 0,01 M ? 5. Hitunglah konsentrasi ion H+ dalam larutan NH3 0,1 M jika kb NH3 = 10-7 ! 6. Hitunglah pH dari CH3COOH 0,5 M; ka = 1,8 x 10-4! 7. Berapakah massa kaffein C8H10N4O2 yang harus dilarutkan kedalam air, hingga volume 100 mL agar dihasilkan larutan dengan pH 12. Jika K b kaffein 4 x 10-4? (Ar H= 1, C=12, N=14, dan O =16) ? 8. Berapakah pH dari 50 mL CH3COOH 0,2 M dengan 50 mL NaOH 0,1 M (k a CH3COOH = 2 x 10-5) ? 9. Kedalam 1 liter terdapat 0,4 mol CH3COOH dan 0,2 mol CH3COONa. Ka CH3COOH = 1,8 x 10-5. a. Tentukan pH campuran ! b. berapakah pH larutan jika kedalam lautan ditambahkan 1 mL HCl 1 M ! 10. Dicampur 400 mL HA 0,9 M dengan 900 mL LOH 0,1 M (k a HA = 10-7, Kb LOH = 10-5). Tentukan : a. pH sebelum dicampur b. pH campuran
87
F.
Rangkuman
Asam Arrhenius adalah zat yang di dalam air melepaskan ion H+.
Basa Arrhenius adalah zat yang di dalam air melepaskan ion OH-.
Kelemahan teori asam basa Arrhenius adalah tak mampu menjelaskan fakta bahwa ada basa yang tidak memiliki ion OH-.
Asam Bronsted-Lowry adalah zat yang dapat menyumbangkan proton (H+).
Basa Bronsted-Lowry adalah zat yang dapat menerima proton (H+).
Kelemahan dari teori asam Bronsted-Lowry adalah adanya asam dan basa yang tidak melibatkan proton.
Asam Lewis adalah zat yang dapat menerima pasangan elektron bebas.
Basa Lewis adalah zat yang dapat menyumbangkan pasangan elektron bebas.
Asam dan basa kuat adalah asam atau basa yang terionisasi sempurna dalam air
Asam dan basa lemah adalah asam atau basa yang terionisasi sebagian dalam air
Konsentrasi Ion H+ dalam asam kuat [H+] = x .[Hx A]
Konsentrasi Ion H+ dalam asam lemah [H+]= √K a HA
Konsentrasi ion OH- dalam basa kuat [OH-]= y .[M(OH)y ]
Konsentrasi ion OH- dalam basa lemah [OH-]= √K b MOH
Hubungan nilai Ka dengan derajat disosiasi adalah
∝=
HA
Hubungan nilai Kb dengan derajat disosiasi adalah
∝=
𝐾𝑏 MOH
Kekuatan asam dan basa sangat ditentukan oleh Ka dan Kb nya
Indikator asam basa adalah zat yang dapat berubah warna dalam asam dan basa
88
𝐾𝑎
Larutan peyangga adalah larutan yang tersusun dari asam atau basa lemah dengan asam atau basa konjugatnya. Fungsi larutan penyangga adalah untuk menjaga dan mempertahankan nilai pH suatu larutan.
pH larutan penyangga asam dapat dihitung dengan persamaan
pH = 𝑝𝐾𝑎 + log
pOH larutan penyangga basa dapat dihitung dengan persamaan
pOH = 𝑝𝐾𝑏 + log
G.
𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑠𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 𝑚𝑜𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑎
Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Bandingkanlah hasil jawaban anda dengan kunci jawaban yang ada di bagian belakang modul ini.Hitunglah jumlah jawaban anda yang benar , gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar 2. Rumus : Jumlah jawaban anda Tingkat penguasaan =
x 100% 10
Arti :Tingkat penguasaan 90 % s / d 100%
= baik sekali
80 % s / d 89 %
= Baik
70% s / d 79 %
= sedang
69 %
= kurang
Jika tingkat penguasaan anda mencapai 80 % keatas berarti anda dapat meneruskan ke kegiatan belajar selanjutnya . Tetapi bila tingkat penguasaan anda masih dibawah 80 % , anda harus mengulang kegiatan belajar ini , terutama bagian yang belum anda kuasai.
89
90
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 A. Tujuan Setelah menelaah kegiatan pembelajaran ini, pembaca diharapkan dapat; 1.
Memahami katagori sumber-sumber air
2.
Memahami standarisasi penyediaan air bersih
3.
Memahami penyebab penurunan permukaan air tanah
4.
Memahami metode-metode dalam pemanenan air hujan
5.
Memahami keuntungan dari pemanenan air hujan
6.
Memahami perbedaan air sadah dan air lunak
7.
Memahami perbedaan air sadah karbonat dan non karbonat
8.
Memahami metode-metode pelunakan air sadah
9.
Memahami pengaruh air sadah terhadap boiler
10.
Memahami instalasi pengolahan air bersih
11.
Memahami klasifikasi struktur padatan
12.
Memahami kegunaan dari jenis-jenis struktur padatan
13.
Memahami struktur Kristal BCC, FCC dan HCP
B.
Indikator
1.
Mengidentifikasi sumber-sumber air
2.
Menganalisis pengolahan sumber air bersih
3.
Menjelaskn penyebab penurunan permukaan air tanah
4.
Menganalisis metode-metode dalam pemanenan air hujan
5.
Menjelaskan keuntungan dari pemanenan air hujan
6.
Mengidentifikasi perbedaan air sadah dan air lunak
7.
Menjelaskan perbedaan air sadah karbonat dan non karbonat
8.
Menganalisis metode-metode pelunakan air sadah
9.
Menjelaskan pengaruh air sadah terhadap boiler
10.
Menjelaskan klasifikasi struktur padatan
11.
Meenjelaskan kegunaan dari jenis-jenis struktur padatan
12.
Mengidentifikasi struktur Kristal BCC, FCC dan HCP
13.
Menentukan kedalaman dan keluasan materi kimia untuk SMK
91
14.
Menerapkan hasil penentuan kedalaman dan keluasan materi kimia dalam pembelajaran
15.
Inovasi yang kreatif dalam penerapan disiplin ilmu alam lain dalam pelajaran kimia
16.
Terampil menggunakan alat ukur, alat peraga, alat hitung, dan piranti lunak komputer untuk meningkatkan pembelajaran kimia
17.
Menjelaskan cara penggunaan alat ukur kimia dengan baik
18.
Merancang percobaan kimia untuk keperluan pembelajaran atau penelitian kimia
19.
92
Melaksanakan percobaan kimia dengan cara yang benar
C. Uraian Materi 1.
TEKNOLOGI AIR
a. Berapa Banyak Air Yang Dibutuhkan Oleh Tubuh Manusia? Tubuh memerlukan pasokan air yang cukup setiap harinya agar organ vital dalam tubuh dapat berfungsi dengan baik, dan racun yang ada didalam tubuh tidak mengendap dan segera dikeluarkan dalam bentuk
keringat,
urine
dan
kotoran
lainnya. Kebutuhan asupan air orang dewasa pria antara 3 liter atau setara dengan 13 gelas (cangkir), sedangkan untuk wanita dewasa antara 2.2 liter setara dengan 9 gelas (cangkir)
setiap
harinya. Disamping
itu
keberadaan air mengandung mineral-mineral yang diperlukan tubuh. Terdapat tujuh mineral penting yang membuat air putih harus dikonsumsi tubuh. Ketujuh mineral yang terkandung dalam air putih yaitu Fluorida, Natrium, Kalsium, Magnesium, Silika, dan Zinc.
b. Sumber-Sumber Air Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia, baik untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari maupun untuk kepentingan lainnya seperti pertanian dan indutri. Saat ini masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industry, domestic, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Oleh karena itu keberadaan sumber-sumber air harus memenuhi syarat kuantitas, kualitas, dan kontinuitas perlu dipelihara dan dilestarikan. Secara garis besar sumber-sumber air dapat dikategorikan sebagai berikut: 1. Air laut 2. Air atmosfir, air materiologik 3. Air permukaan
93
4. Air tanah
1) Air laut Komposisi kimia air laut dapat dilihat pada tablel berikut. Tabel 3. 1 Komposisi kimia air laut
Sumber www.oceanplasma.org
Kadar garam NaCl dalam air laut 10.800 ppm sementara itu konsentrasi maksimum yang diperbolehkan dalam air 5 mg/l. Kadar yang berlebihan menyebabkan air menjadi asin rasanya dan rasa asin akan bertambah akibat adanya limbah yang mencemari air laut. Adanya logam-logam berat seperti
94
arsenik (As), timbal (Pb), merkuri (Hg), dan kadmium (Cd) yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup dalam air laut keberadaanya memang belum mencapai nilai ambang batas karena kadar maksimum Arsen (dikenal sebagai racun; Chronic effect) yang masih diperbolehkan dalam air 0,05 mg/l, kadar maksimum Timbal (Pb) yang masih diperbolehkan dalam air 0,05 mg/l, kadar maksimum Merkuri (Hg) yang masih diperbolehkan dalam air minum 0,002 mg/l, dan kadar maksimum Cadmium yang masih diperbolehkan dalam air 0,01 mg/l, namun kadar logam ini akan semakin meningkat dengan bertambahnya pencemaran. Logam berat sendiri dalam kadar tertentu sebenarnya merupakan unsur esensial yang dibutuhkan setiap makhluk hidup, namun ketika melebihi nilai ambang akan bersifat racun. Dengan keadaan ini maka air laut tak dapat memenuhi syarat untuk digunaka n sebagai air minum.
2) Air atmosfir, air meteriologik (air hujan) Komposisi kimia air hujan utamanya H2O, mencapai 99.9 persen massa. Sisanya bisa bermacam-macam, dari asam sulfat, asam nitrat, dan senyawa asam lainnya yang bisa berasal dari industri atau gunung berapi. Bisa juga karbon dalam bentuk abu ringan (fly ash) yang berasal dari industri atau gunung berapi. Bisa juga silika, yang merupakan debu yang berasal dari gurun seperti gurun sahara. Jadi, banyak faktor yang mempengaruhi, terutama
lokasi
kejadian
hujan
dan
arah
angin.
Silika dan fly ash keduanya adalah debu yang mengikat molekul-molekul air sehingga terjadi hujan. Ingat, hujan berasal dari proses presipitasi, bukan pengembunan. Presipitasi adalah proses pengikatan banyak molekul-molekul di permukaan molekul lain sehingga terbentuk molekul yang dipusatnya terdapat molekul asing. Jika hujan terjadi di lingkungan yang bersih, massa pengotor itu terlampau sedikit, biasanya tidak berpengaruh pada lingkungan. Akan menjadi masalah jika pengotor tertentu (seperti senyawa asam), terdapat dalam jumlah besar. Silika tidak pernah berada dalam jumlah besar dalam
air
hujan,
namun
fly
ash
masih
mungkin.
Untuk mengetahui apakah air hujan dapat diminum, bisa dilakukan dengan mengukur pH air hujan. Jika pHnya rendah, maka banyak senyawa asam yang terlibat. Dengan tingginya pencemaran akan semakin sulit sekali
95
mencari air hujan dengan pH tepat 7.0, di mana itu adalah pH air murni. Untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum, keperluan rumah tangga atau industri hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak pengotor selain itu air hujan juga mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, air hujan juga mempunyai sifat lunak dan boros terhadap pemakaian sabun.
3) Air Permukaan Adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang kayu, daun-daun, kotoran industri dan sebagainya. Air permukaan ada 2 macam yakni: a) air sungai b) air rawa/ danau a. Air sungai Dalam penggunaanya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali sebagai akibat buangan limbah industri, limbah penduduk, limbah peternakan, bahan kimia dan unsur hara yang terdapat dalam air serta gangguan kimia dan fisika yang dapat mengganggu kesehatan manusia. Pencemar sungai dapat diklasifikasikan sebagai organik, anorganik, radioaktif, dan asam/basa. Zat yang seringkali dijumpai
di
sungai
adalah
pestisida,
deterjen,
PCBs, dan
PCPs
(polychlorinated phenols). Pestisida dgunakan di pertanian, kehutanan dan rumah tangga. PCB, walaupun telah jarang digunakan di alat-alat baru, masih terdapat di alat-alat elektronik lama sebagai insulator, PCP dapat ditemukan sebagai pengawet kayu, dan deterjen digunakan secara luas sebagai zat pembersih di rumah tangga. b. Air rawa/danau Kebanyakan air rawa berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk. Dengan adanya pembusukan ini maka kadar zat organis tinggi, maka umumnya Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O 2 kurang sekali (anaerob), maka unsur-unsur Fe dan Mn ini akan larut. Dan untuk pengambilan air, sebaiknya pada kedalaman tertentu di tengah-tengah agar endapan-endapan Fe dan Mn tak
96
terbawa.
4) Air Tanah a. Air tanah dangkal Terjadi karena daya proses peresapan air di permukaan tanah.Air tanah dangkal dapat pada kedalaman 15,00 m. Sebagai sumur air minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas cukup dan tergantung pada musim. b. Air tanah dalam Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Kualitas dari air tanah dalam pada umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempuran dan bebas dari bakteri. Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca (HCO3 )2 dan Mg (HCO 3)2. Dan jika melalui batuan granit , maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan Mn (HCO 3 ). Disebut pula air tanah dalam yaitu air yang tersimpan di dalam lapisan tanah; termasuk air sumur gali dan sumur bor. c. Mata air Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan , tanah. Mata air yang berasal dari dalam tanah hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas/ kualitasnya sama dengan keaadaan air dalam Berdasarkan keluarnya( munculnya permukaan tanah ) terbagi atas : -
rembesan, di mana air keluar dari lereng-lereng
-
umbul, di mana air keluar ke permukaan pada suatu dataran.
c. Penurunan Permukaan Air Tanah 1) Pengertian Muka Air Tanah Air hujan yang diserap oleh permukaan tanah dan meresap lewat lapisan-lapisan dibawahnya sampai lapisan jenuh disebut Air Tanah. Banyaknya air yang dapat diserap dan diresapkan tergantung dari porositas permukaan lapisan-lapisan tanah. Air yang ada didalam tanah (subsurface water) dapat dibagi kedalam dua bagian yaitu zone tidak jenuh air (unsaturatedzone) dan zone air jenuh (saturated
97
zone). Batas antara kedua zone inilah yang disebut sebagai Muka Air Tanah (Phreatic Surface). Muka air tanah dapat didefinisikan sebagai semua titik yang terletak di zone saturated yang masih mempunyai tekanan sama dengan tekanan atmosfer (gambar 33).
Gambar 3. 1 Penampang air dalam tanah sumber keluarga.blogspot.com
Air yang berhasil meresap ke bawah tanah akan terus bergerak ke bawah sampai dia mencapai lapisan tanah atau batuan yang jarak antar butirannya sangat sempit yang tidak memungkinkan bagi air untuk melewatinya. Lapisan ini disebut lapisan aquitard dan bersifat impermeabel. Air yang datang kemudian akan menambah volume air yang mengisi rongga-rongga antar butiran dan akan tersimpan disana.Penambahan volume air akan berhenti seiring dengan berhentinya hujan. Air yang tersimpan di bawah tanah itu disebut air tanah. Sementara air yang tidak bisa diserap dan berada di permukaan tanah disebut air permukaan. Permukaan air tanah disebut water table, sementara lapisan tanah yang terisi air tanah disebut zona saturasi air. Model aliran air tanah itu sendiri akan dimulai pada daerah resapan air tanah atau sering juga disebut sebagai daerah imbuhan air tanah (recharge zone). Daerah ini adalah wilayah tempat air yang berada di permukaan tanah baik air hujan ataupun air permukaan mengalami proses penyusupan (infiltrasi) secara gravitasi melalui lubang pori tanah/batuan atau celah/rekahan pada tanah/batuan.Dalam perjalanannya aliran air tanah ini seringkali melewati suatu lapisan akifer yang diatasnya memiliki
98
lapisan penutup yang bersifat kedap air (impermeabel). Hal ini mengakibatkan perubahan tekanan antara air tanah yang berada di bawah lapisan penutup dan air tanah yang berada diatasnya. Perubahan tekanan inilah yang didefinisikan sebagai air tanah tertekan (confined aquifer) dan air tanah bebas (unconfined aquifer). Dalam kehidupan sehari-hari pola pemanfaatan air tanah bebas sering kita lihat dalam penggunaan sumur gali oleh penduduk, sedangkan air tanah tertekan dalam sumur bor yang sebelumnya telah menembus lapisan penutupnya.Sumber daya air tanah memiliki beberapa keunggulan yaitu secara hygienis lebih sehat karena telah mengalami proses filtrasi secara alamiah, cadangan dan mutunya juga relatif tetap sepanjang tahun, dan apabila air tanah tersedia di tempat tersebut, pengambilannya tanpa memerlukan peralatan mahal.Selain itu, sumber daya air tanah juga memiliki kekurangan yaitu pemanfaatannya harus dengan membuat sumur bor/gali karena terdapat di bawah permukaan tanah, keterdapatan tidak merata pada setiap tempat, dan cadangannya juga terbatas atau tidak mencukupi untuk keperluan air minum perkotaan atau air irigasi / industri yang cukup besar.
2) Penyebab Penurunan Muka Air Tanah a) Pemompaan Air Tanah Pemompaan air tanah dilakukan
untuk berbagai macam keperluan
diantaranya pemanfaatan air tanah untuk irigasi, air minum dan lain sebagainya. Bila diadakan pemompaan air tanah, maka muka air tanah sekitar lubang pemompaan akan turun, hal ini dapat diketahui dengan mengadakan pengamatan muka air pada lubang-lubang bor (piezometer) disekitar lubang (sumur) pemompaan. Besarnya penurunan muka air ini menunjukkan basarnya debit konstan yang dapat dipompa dengan memperhatikan sifat tanahnya.
99
Gambar 3. 2 Permukaan air tanah Sumber fastrans22.blogspot.com
b) Pengaruh tektonik juga menjadi faktor penurunan muka air tanah. Pengaruh tektonik disini adalah pengaruh dari suatu gempa yaitu gempa tektonik. Gempa akan membentuk crack atau rekahan-rekahan. Pada saat gempa terjadi goyangan-goyangan yang dibeberapa tempat justru terlihat air yang menyembur. Namun setelah goyangan gempa reda banyak dilaporkan sumursumur kering, dan mata air yang sudah tidak mengeluarkan air lagi. Mata-air (sumur) banyak yang menjadi kering. Hal ini disebabkan karena ada crack atau rekahan yang membuat air tanah dangkal “jatuh” ke lapisan dibawahnya, terjadi equilibrium dimana ada air yang masuk ke zona lain yang bertekanan lebih rendah (tinggi muka airnya lebih rendah). Untuk lebih jelas, perhatikan gambar 35 berikut ini
100
Gambar 3. 3 Pengaruh tektonik terhadap penurunan permukaan air tanah Sumber fachmadinblog.wordpress.com
c) Intrusi Air Laut Intrusi diartikan sebagai perembesan air laut ke daratan, bahkan sungai sungai. Suatu kawasan yang awalnya air tanahnya tawar kemudian berubah menjadi lagang dan asin seperti air laut. Intrusi dapat berakibat rusaknya air tanah yang tawar dan berganti menjadi asin. Penyebabnya, antara lain penebangan pohon bakau, penggalian karang laut untuk dijadikan bahan bangunan dan kerikil jalan. Pembuatan tambak udang dan ikan yang memberikan peluang besar masuknya air laut jauh ke daratan. Apabila keseimbangan hidrostatik antara air bawah tanah tawar dan air bawah tanah asin di daerah pantai terganggu, maka akan terjadi pergerakan air bawah tanah asin/air laut ke arah darat dan terjadilah intrusi air laut. Terminologi intrusi pada hakekatnya hanya setelah ada aksi, yaitu pengambilan air bawah tanah yang mengganggu keseimbangan hidrostatik. Adanya intrusi air laut ini merupakan permasalahan pada pemanfaatan air bawah tanah di daerah
101
pantai, karena berakibat langsung pada mutu air bawah tanah sehingga terjadi penurunan muka air tanah atau bidang pisometrik di daerah pantai
d. Pemanenan Air Hujan Mengapa memanen air hujan dan disimpan dalam tanah? Air
merupakan
salah
satu
kebutuhan
utama
untuk
pertumbuhan
tanaman
yang
sehat. Akan tetapi di daerah iklim arid dan semi-arid, kekurangan air sering terjadi akibat kurangnya curah hujan. Di daerah seperti ini, Sumber w ww.merdeka.com
Gambar 3. 4 Air hujan
laju
evapoprasi
yang
tinggi
selama musim tanaman juga lazim terjadi. Hujan di daerah-daerah iklim (semi-arid), biasanya berupa hujan lebat. Kondisi tanah yang ada tidak dapat menyerap semua air hujan yang volumenya besar dalam waktu singkat. Akibatnya hujan di daerah-daerah (semiarid) ini biasanya dibarengi dengan volume air limpasan-permukaan (runoff) yang besar. Faktor-faktor klimatik di daerah arid dan semi-arid ini memngisyaratkan bahwa kita harus dapat memanfaatkan jumlah curah hujan yang terbatas seefisien mungkin. Salah satu cara untuk dapat melakukan hal ini adalah memanfaatkan air limpasan permukaan (runoff) dengan jalan “PEMANENAN AIR”. Cara lain adalah memperbesar infiltrasi dan penyimpanan air hujan dalam tanah (penyimpanan dan konservasi lengas tanah).
1) Definisi Pemanenan Air Hujan Rain harvesting atau pemanenan air hujan adalah kegiatan menampung airhujan secara lokal dan menyimpannya melalui berbagai teknologi, untuk penggunaan masa depan untuk memenuhi tuntutan konsumsi manusia atau kegiatan manusia. Definisi yang lain pemanenan air
hujan (rainwater
harvesting) adalah
pengumpulan, penyimpanan dan pendistribusian air hujan dari atap, untuk penggunaan di dalam dan di luar rumah maupun bisnis.
102
Menurut peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 12 tahun 2009 pasal 1 ayat 1: Pemanfaatan air hujan adalah serangkaian kegiatan mengumpulkan, menggunakan, dan/atau meresapkan air hujan ke dalam tanah. Sedangkan pada pasal 3 disebutkan, kolam pengumpul air hujan adalah kolam atau wadah yang dipergunakan untuk menampung air hujan yang jatuh di atap bangunan (rumah, gedung perkantoran atau industri) yang disalurkan melalui talang.
2) Metode-Metode Pemanenan Air Hujan Pemanenan air hujan dapat dilakukan dengan metode sebagai berikut
a. Pemamenan air hujan melalui atap b. Sistem penampungan air hujan dan sumur resapan c. Pemamenan air hujan dengan Embung
e. Air Sadah Pernahkah anda memperhatikan dasar ketel yang selalu anda gunakan untuk memasak air? Semakin lama dasar ketel tersebut akan semakin tebal. Mengapa? Kerak yang terbentuk pada dasar ketel akan menyebabkan penghantaran panas terhambat, sehingga untuk memanaskan air akan membutukan pemanasan yang lebih lama. Kerak yang terbentuk pada dasar ketel disebabkan oleh air sadah. Air sadah adalah air yang mengandung ion Ca2+ atau Mg2+. Air sadar bukan merupakan air yang berbahaya, karena memang ion-ion tersebut dapat larut dalam air. Akan tetapi dengan kadar Ca2+ yang tinggi akan menyebabkan air menjadi Sumber www.kompasiana.com
Gambar 3. 5 Kerak pada panci
keruh. Walaupun tidak berbahaya, ternyata air sadah dapat menyebabkan beberapa kerugian seperti sabun menjadi kurang berbuih. Hal ini
103
terjadi karena ion Ca2+ atau Mg2+ dapat bereaksi dengan sabun membentuk endapan. Ca2+ (aq) + 2RCOONa (aq) –> Ca(RCOO)2(s) + 2Na+ (aq) Dengan terbentuknya endapan, maka fungsi sabun sebagai pengikat kotoran menjadi kurang atau bahkan tidak efektif. Sabun akan berbuih kembali setelah semua ion Ca2+ atau Mg2+ yang terdapat dalam air mengendap. Lain halnya dengan detergen, detergen tidak bereaksi dengan ion Ca2+ atau Mg2+ sehingga detergen tidak terpengaruh oleh air sadah.Air sadah dapat menyebabkan terbentuknya kerak. Menurut kandungan mineralnya, air dikelompokkan menjadi beberapa jenis yaitu air sadah dan air lunak. Air sadah adalah air yang mengandung beberapa garam-garam mineral yang konsentrasinya cukup tinggi. Sedangkan air lunak adalah air yang sedikit sekali mengandung garamgaram mineral seperti kalsium dan magnesium. Kesadahan (hadrness) adalah gambaran kation logam divalen (valensi dua). Kation-kation ini dapat bereaksi dengan sabun (soap) membentuk endapan (presipitasi) maupun dengan anionaniaon yang terdapat di dalam air membentuk endapan atau karat pada peralatan logam. Pada perairan tawar, kation divalen yang paling berlimpah adalah kalsium dan magnesium, sehingga kesadahan pada dasarnya ditentukan oleh jumlah kalsium dan magnesium. Kalsium dan magnesium berikatan dengan anion penyusun alkalinitas, yaitu bikarbonat dan karbonat. yang berasosiasi dengan ion logam, kesadahan dibedakan menjadi kesadahan karbonat dan kesadahan non-karbonat.
1) Kesadahan Kalsium dan Magnesium Kesadahan perairan dikelompokkan
menjadi kesadahan
kalsium dan
kesadahan magnesium karena pada perairan alami kesadahan lebih banyak disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium. Kesadahan kalsium dan magnesium sering kali perlu diketahui untuk menentukan jumlah kapur dan soda abu yang dibutuhkan dalam proses pelunakan air. Pada penentuan nilai kesadahan(baik kesadahan total, kesadahan kalsium, maupun kesadahan magnesium), keberadaan besi dan mangan dianggap sebagai pengganggu karena dapat bereaksi dengan pereaksi yang digunakan.
104
Oleh karena itu, kesadahan ion kalsium menjadi lebih besar daripada kadar ion magnesium.
2) Kesadahan Karbonat dan Non-karbonat Pada kesadahan karbonat, kalsium dan magnesium berasosiasi dengan ion CO 32dan HCO3-. Pada kesadahan 24
-,
berasosiasi dengan SO , Cl
non-karbonat, dan NO
. 3
kalsium
Kesadahan
sensitif terhadap panas dan mengendap dengan mudah
dan
magnesium
karbonat
sangat
pada suhu tinggi.
Oleh karena itu kesadahan karbonat disebut juga kesadahan sementara. Kesadahan non-karbonat disebut kesadahan permanen karena kalsium dan magnesium yang berikatan dengan sulfat dan klorida tidak mengendap dan nilai kesadahan tidak berubah meskipun pada suhu yang tinggi. Kesadahan air berkaitan erat dengan kemampuan air untuk membentuk busa. Semakin besar kesadahan air, semakin sulit bagi sabun untuk membentuk busa karena terjadi presipitasi. Busa tidak akan terbentuk sebelum semua kation pembentuk kesadahan mengedap. Pada kondisi ini, air mengalami pelunakan (softening) atau penurunan kesadahan yang disebabkan oleh sabun. Perairan yang berada di sekitar batuan karbonat memiliki nilai kesadahan tinggi.Perairan
lunak yang bersifat asam memiliki kandungan
kalsium,
magnesium, karbonat dan sulfat yang rendah. Jika dipanaskan, perairan lunak akan mengakibatkan terjadinya korosi pada perairan logam. Pada perairan sadah (hard) kandungan kalsium, magnesium, karbonat, dan sulfat biasanya tinggi. Jika dipanaskan perairan sadah akan membentuk deposit. Tabel 3. 2 Derajat kesadahan
Drajat Kesadahan
Ca (ppm)
Mg (ppm)
CaCO 3 mg/L
Lunak
< 50
< 2,9
1-75
Agak sadah
50-100
2,9-5,9
75-150
Sadah
100-200
5,9-11,9
150-300
Sangat sadah
>200
> 11,9
> 300
Nilai kesadahan air diperlukan dalam penilaian kelayakan perairan untuk kepentingan domestik dan industri. Kesadahan yang tinggi dapat menghambat sifat toksik dari logam berat karena kation-kation penyusun kesadahan( kalsium dan magnesium) membentuk senyawa kompleks dengan logam berat tersebut.
105
Air permukaan biasanya memiliki nilai kesadahan yang lebih kecil daripada air tanah. Perairan dengan nilai kesadahan kurang dari 120 mg/liter CaCO 3 dan lebih dari 500 mg/liter CaCO 3 dianggap kurang baik bagi peruntukan domestik, perairan, dan industri. Namun, air sadah lebih disukai oleh organisme daripada air lunak
3) Penentuan Kesadahan Air dengan kompleksometri EDTA Kompleks dibentuk melalui reaksi ion logam, sebuah kation, dengan sebuah anion atau molekul netral yang larut namun sedikit terdisosiasi.Titrasi kompleksometri adalah titrasi berdasarkan pembentukan senyawa kompleks antara kation dengan zat pembentuk kompleks. Salah satu zat pembentuk kompleks yang banyak digunakan dalam titrasi kompleksometri adalah garam dinatrium etilndiamina tetraasetat (dinatrium EDTA). EDTA merupakan salah satu jenis asam amina polikarboksilat. EDTA sebenarnya adalah ligan seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan suatu ion logam lewat kedua nitrogen dan keempat gugus karboksil-nya atau disebut ligan multidentat yang mengandung lebih dari dua atom koordinasi per molekul. Suatu EDTA dapat membentuk senyawa kompleks yang mantap dengan sejumlah besar ion logam sehingga EDTA merupakan ligan yang tidak selektif. Dalam larutan yang agak asam, dapat terjadi protonasi parsial EDTA tanpa pematahan sempurna kompleks logam, yang menghasilkan produk baru seperti CuHY-. EDTA akan membentuk kompleks yang stabil dengan semua logam kecuali logam alkali seperti natrium dan kalium. Logam alkali tanah seperti kalsium dan magnesium membentuk kompleks yang tidak stabil dengan EDTA pada pH rendah, karena titrasi logam-logam ini dengan EDTA dilakukan pada larutan buffer ammonia pH 10. Persamaan reaksi umum pada titrasi kompleksometri adalah:
Mn+ + Na2EDTA
(MEDTA)n-4 + 2H+ [1]
Untuk mendeteksi titik akhir titrasi digunakan zat warna. Indikator zat warna ditambahkan pada larutan logam pada saat awal sebelum dilakukan titrasi dan akan membentuk kompleks berwarna dengan sejumlah logam kecil. Indikator yang dapat digunakan untuk titrasi kompleksometri ini antara lain: Mureksida, Biru Tua Solokrom atau Kalkon, Kalmagit, Kalsikrom, Hitam Solokrom (Hitam Eriokrom T), dan Jingga xilenol
106
Contoh soal Penentuan Kesadahan total dari Ca2+, Ca2 dan Mg2+, Mg2+ Hasil titrasi kompleksometri air limbah industri otomotif penentukan kesadahan total Ca2+ sebanyak 25 mL sampel dititrasi dengan EDTA 0.01 M memerlukan VEDTA = 5,1 mL, sedang pada penentuan kesadahan total
Ca2 dan Mg2 memerlukan VEDTA = 10,3 mL, Hitung kesadahan total dari Ca2+, Ca2 dan Mg2+, Mg2+ Pembahasan Penentuan kesadahan total Ca2 V sampel
= 25 mL
MEDTA = 0,01 M VEDTA
= 5,1 mL
BM Ca2+ = 40 Ditanya
: Kadar Ca2+ dalam sampel?
Ca2+
= =
(VEDTA1 x MEDTA) × BM Ca × 1000 Vsampel (5,1 × 0,01) ×40 × 1000 25
= 81,6 ppm Penentuan Kesadahan total Ca2+ dan Mg2+ V sampel
= 25 mL
MEDTA = 0,01 M VEDTA
= 10.3 mL
BM CaCO3
= 100
Ditanya
: Kadar Ca2+ dan Mg2+ dalam sampel?
Pembahasan Ca2+ dan Mg2+
=
(VEDTA x MEDTA) × BM CaCO3 × 1000 Vsampel
=
(10.3 × 0,01) × 100 × 1000 25
= 412 ppm Penentuan Kesadahan total Mg2+ Kadar Ca2+sampel
= 81,6 ppm
Kadar Ca2+ dan Mg2+sampel = 412 ppm
107
BM Mg2+
= 24,3
BM CaCo3
= 100
Ditanya : Kadar Mg2+ dalam sampel? Pembahasan Mg2+
= [(Kadar Ca2+ dan Mg2+sampel) – Kadar Ca2+sampel)] × = [(412) – 81,6) ×
BM Mg2+ BM CaCo3
24,3 100
]
= 330,4 × 0,243 = 80,2872 ppm
4) Pelunakan air sadah Pelunakan (pengurangan kesadahan air) adalah penghilangan ion tertentu dalam air yang dapat bereaksi dengan zat lain, yang mengakibatkan distribusi air serta penggunaanya terganggu. Pelunakan air berarti menghilangkan penyebab kesadahan dengan tujuan (1) mengurangi penggunaan sabun, biaya, waktu, dan tenaga pencucian, (2) meningkatkan efisiensi penyaringan, (3) mencegah terjadinya kerak dalam pipa atau ketel uap (4) menghilangkan warna yang ditimbulkan oleh besi atau mangan dan (5) mengurangi sifat korosif air dan memperbaiki sifat air. Prinsip pelunakan air pada berbagai metoda adalah sama, yaitu menghilangkan sifat garam penyebab kesadahan, kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan cara pendidihan air, sedangkan kesadahan tetap dengan cara ini tidak dapat dilakukan. Sadah tetap berupai garam-garam Mg dan Ca - sulfat, nitrat dan klorida dapat diubah menjadi garam karbonat yang tidak larut,
yang
kemudian
dipisahkan
dengan
pengendapan
dan
penyaringan. Ada beberapa jenis proses pengolahan yang dapat digunakan untuk melunakkan air. Pada setiap proses pengolahan, hasil akhir yang diharapkan adalah sama. Air yang dilunakkan harus mempunyai suatu kesadahan (hardness) sekitar 80 hingga 90 mg/L sebagai kalsium karbonat (CaCO 3). Metode pelunakan air sadah dapat dilakukan dengan metode demineralisasi, penggunaan resin penukar ion dan osmosis balik. a) Demineralisasi Air Mineral adalah air yang diambil langsung dari sumber mata air alam tanpa melalui pemompaan atau tekanan. Sangat penting untuk diketahui jenis mineral 108
yang terkandung di dalam air yang kita minum. Jika tubuh kita kekurangan beberapa jenis mineral, jenis air ini mungkin yang kita butuhkan. Tetapi mengkonsumsi secara berlebihan dan terus menerus juga dapat membahayakan kesehatan.Air Demineralisasi adalah jenis air tanpa kandungan logam berat seperti nitrat, kalsium dan magnesium setelah melalui proses dimana electron dalam air dinetralisir. Terdapat beberapa jenis proses demineralisasi antara lain : * Proses destilasi * Deinonisasi * Filtrasi membran (nano filtration) * Elektrodialisis Demineralisasi merupakan proses penghilangan mineral-mineral yang terlarut di dalam air, umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi : penukar kation dan penukar anion. Caranya untuk menghilangkan kandungan ion – ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni. Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi. Tujuan dari demineralisasi adalah untuk mengukur kualitas air demin dengan cara menentukan besarnya pH, Total Dissolved Solid (TDS), CaHardness, Total Hardness, dan Alkalinitas dari sampel air demineralisasi hasil proses pengolahan kation anion exchanger serta membandingkan hasil sebelum dan sesudah demineralisasi dengan standar. Cara Demineralisasi Garam dari air dapat juga dapat dihilangkan dengan memakai ion. Unit penukar ion dilengkapi dengan penyaring pasir. Penukar ion terdiri dari penukat kation dan penukar anion. Penukar kation yang mengambil ion positif dari air dan penukar anion mengambil ion negatif dari air. Bahan penukar ini adalah resin yang apabila telah jenuh dapat diaktifkan kembali setelah diregenerasi. Penukar kation di regenerasi dengan asam sulfat (H2SO4) sedang penukar anion diregenerasi dengan menggunakan natrium hidroksida (NaOH).
109
Gambar 3. 6 Demineralisasi melalui sistem pertukaran ion
b) Penggunaan Resin ( Softener ) Resin adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai tingkat yang tinggi yang
mengandung
ikatan-
ikatan hubung silang (crosslinking) serta gugusan yang mengandung
ion-ion
yang
dapat dipertukarkan . Resin pertukaran
ion
merupakan
bahan sintetik yang berasal dari aneka ragam bahan, alamiah maupun
sintetik,
maupun memperagakan Gambar 3. 7 Resin penukar ion
organik anorganik, perilaku
pertukaran ion dalam analisis
laboratorium dimana keseragaman dipentingkan dengan jalan penukaran dari suatu ion. Pertukaran ion bersifat stokiometri, yakni satu H+ diganti oleh suatu Na+.
Pertukaran ion adalahsuatu proses kesetimbangan dan jarang
berlangsung lengkap, namun tak peduli sejauh mana proses itu terjadi,
110
stokiometrinya bersifat eksak dalam arti satu muatan positif meninggalkan resin untuk tiap satu muatan yang masuk. Ion dapat ditukar yakni ion yang tidak terikat pada matriks polimer disebut ion lawan (Counterion). Resin dapat digunakan dalam suatu analisis jika resin itu harus cukup terangkai silang, sehingga keterlarutan yang dapat diabaikan, resin itu cukup hidrofilik untuk memungkinkan difusi ion-ion melalui strukturnya dengan laju yang terukur dan berguna. Selain itu, resin juga harus menggunakan cukup banyak gugus penukar ion yang dapat dicapai dan harus stabil kimiawi dan resin yang sedang mengembang, harus lebih besar rapatannya daripada air.Berdasarkan gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion.
Resin penukar kation, mengandung kation yang dapat dipertukarkan.
Resin penukar anion, mengandung anion yang dapat yang dapat dipertukarkan.
Jenis – jenis Resin Penukar Ion Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat dibedakan sebagai berikut: A. Resin Penukar Kation Asam Kuat Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H, regenerasi dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4. B. Resin Penukar Kation Asam Lemah Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat (RCOOH). Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat, tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal dari garam bikarbonat untuk membentuk asam karbonat atau dengan kata lain resin ini hanya dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus fungsinya. C. Resin Penukar Anion Basa Kuat Resin penukar kation asam kuat siklus hydrogen akan mengubah garam – garam terlarut menjadi asam dan resin penukar anion basa kuat akan menghilangkan asam-asam tersebut, termasuk asam silikat dan asam karbonat.
111
D. Resin Penukar Anion Basa Lemah Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat seperti HCl dan H2SO4 tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah seperti asam silikat dan asam karbonat. Oleh sebab itu resin penukar anion basa lemah acap kali disebut sebagai acid adsorbers. c) Pelunakan Osmosis Balik (Reverse - Osmosis Softening) Sesuai dengan namanya, osmosis balik (RO) adalah suatu proses yang berlawanan dengan osmosis. Osmosis balik adalah proses pemisahan yang menggunakan tekanan untuk memaksa pelarut melalui suatu membran semipermeabel sehingga meninggalkan zat terlarut (solute) di satu sisi dan diikuti mengalirnya pelarut ke sisi yang lain. Dengan kata lain, kebalikan osmosis memaksa pelarut dari larutan yang konsentrasinya tinggi mengalir ke larutan yang konsentrasinya lebih rendah dengan memberi tekanan melebihi tekanan osmotiknya.
Gambar 3. 8 Pelunakan dengan reverse osmosis
Proses tersebut menjadikan zat terlarut terendap di lapisan yang dialiri tekanan sehingga zat pelarut murni bisa mengalir ke lapisan berikutnya. Membran seleksi itu harus bersifat selektif atau bisa memilah yang artinya bisa dilewati zat pelarutnya (atau bagian lebih kecil dari larutan) tapi tidak bisa
112
dilewati zat terlarut seperti molekul berukuran besar dan ion-ion. Pada proses pelunakan dengan osmosis balik ini, air sadah yang mengandung ion Ca2+ dan Mg2+ diberi tekanan dari satu sisi dan kemudian melewati membrane semipermeable sehingga yang berhasil lolos melewati membran tersebut adalah air yang telah terbebas dari kesadahaannya di sisi yang lain.
5) Pengaruh kesadahan terhadap boiler Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran
bahan
bakar
(sumberpanaslainnya)
sehingga
terjadi
perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini : Tabel 3. 3 Persyaratan air umpan boiler
Parameter
Satuan
Pengendalian Batas
Ph
Unit
10.5 – 11.5
Konduktivitas
µmhos/cm
5000, max
TDS
Ppm
3500, max
P – alkalinitas
Ppm
-
M – alkalinitas
Ppm
800, max
O – alkalinitas
Ppm
2.5 x SiO2, min
T. Hardness (kesadahan)
Ppm
90, max
Silika
Ppm
150, max
Besi
Ppm
2, max
Residu phospat
Ppm
20 – 50
113
Residu sulfit
Ppm
20 – 50
pH condensate
Unit
8.0 – 9.0 Sumber : Pullman Kellogs (1980)
Dari tabel di atas kesadahan air umpan boiler yang dipersyaratkan maksimum 90 ppm, karena pengaruh kesadahan air umpan terhadap boiler dapat menyebabkan hal-hal berikut: a) Kerak atau Scaling Kerak terjadi saat kondisi temperatur dan bahan kimia yang ada seperti garamgaram mineral didalam air disebabkan karena presipitasi dan bentuk endapan padat. Padatan tersebut dapat bergerak dan membentuk lapisan-lapisan pada permukaan logam dari pipa dan peralatan yang digunakan di industri. Kerak merupakan suatu persoalan karena pertukaran panas dan isolasi pada peralatan proses atau pipa-pipa menjadi kurang efisien dan memboroskan energi. Kerak juga mempersempit lebar pipa dan karena itu menaikkan energi yang digunakan dalam memompa air melalui pipa. Problema Kerak di Ketel Bertekanan Rendah Ketel bertekanan rendah kebanyakan menggunakan air bebas sadah sebagai air umpannya. Komponen – komponen di dalam air yang menyebabkan kerak di permukaan pemanas di dalam ketel terutama adalah komponen – komponen kesadahan (Ca dan Mg) serta silika – silika. Selain itu, kerak – kerak tersebut dapat pula menghambat proses perpindahan panas, disebabkan karena memiliki daya hantar panas yang rendah. Tidak hanya efisiensi perpindahan panas yang turun, namun adanya kerak juga dapat menimbulkan panas lokal yang berlebihan dari sisi pemanasan yang berakibat dapat mengurangi material pipa dan akhirnya dapat mengakibatkan hal – hal yang tidak diinginkan seperti embrittlement, peledakan pipa, dan lain – lain. Problema Kerak di Ketel Bertekanan Sedang / Tinggi Umumnya, air umpan ketel adalah air bebas mineral, sehingga komponen penyebab kerak terutama adalah berasal dari produk – produk korosi yang terkandung dalam air umpan dan kondensat. Keberadaan kerak akan sangat menghambat perpindahan panas.
114
b) Korosi. Corrosion (korosi) terjadi saat logam teroksidasi (sebagai contoh karat besi) dan lambat laun integritas peralatan pabrik disepakati. Produk korosi dapat menyebabkan persoalan serupa pada kerak, tetapi korosi dapat juga menuju pada kebocoran, yang mana sistem bertekanan dapat menuju pada kegagalan malapetaka. Korosi pada Ketel Bertekanan Rendah a.
Problema di Perpipaan Air Umpan
Dalam air umpan yang netral maupun alkalis dan mengandung O , Fe dapat terlarut dengan reaksi sebagai berikut : Fe
Fe2+ + 2e
H2O + 1/2 O2 +2e Fe2+ + 2OH-
(1) 2OH-
Fe(OH)2
4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O b.
(2) (3) 4Fe(OH)3 (4)
Korosi di Dalam Ketel
Oksida besi yang melapisi baja (sebagai bahan konstruksi ketel) dapat terkelupas karena mutu air yang jelek atau karena adanya thermal-stress Metode untuk mencegah korosi dapat dilakukan antara lain : Menghilangkan O 2 di dalam air umpan ketel Mengatur pH , danalkalinitas Mencegah adanya hasil korosi yang masuk ke dalam air ketel. Mengurangi pH kondensat Melindungi permukaan pipa – pipa kondensat dengan sistem pembentukan lapisan proteksi dari beberapa jenis bahan lain dan tertentu. Korosi pada Ketel Bertekanan Sedang/Tinggi a.
Korosi pada Sistem Perpipaan Air Umpan
Air umpan yang digunakan umumnya adalah air bebas mineral, sehingga korosi yang terjadi pada perpipaan sebelum deaerator kemungkinannya kecil sekali. Korosi dapat terjadi pada deaerator dan sistem perpipaan setelah itu, hal ini disebabkan karena adanya O 2 terlarut, pH, abrasi, dan adanya ammonia. Pipa – pipa pemanas air umpan ketel tekanan tinggi lazimnya terbuat dari Cu-Ni, carbon
115
steel, stainless steel atau yang lain. Bila kadar O 2 Air umpan naik, akibat rendahnya efisiensi kerja deaerator, korosi pada pipa – pipa Cu-Ni dan karbonsteel akan terjadi. c) Carry over (priming dan foaming) Carry over yang besar dihasilkan dari priming dan foaming. Faoming dapat digambarkan sebagai pembentukan sejumlah buih di dalam ketel, yang disebabkan oleh kesalahan gelembung-gelembung uap untuk bersatu dan pecah. Hal ini disertai oleh kenaikan kandungan uap air yang agak banyak di dalam uap yang dikeluarkan oleh ketel. Priming ditandai oleh sejumlah besar air yang keluar dari ketel bersama-sama dengan uap, umumnya dalam letupan-letupan yang tidak continue (intermittent) yang membahayakan pipa-pipa uap, turbine dan mesin-mesin. Hal ini dapat terjadi secara bersama-sama dengan foaming. Permukaan air ketel yang tinggi membantu terjadinya priming. Foaming dan priming umumnya disebabkan oleh konsentrasi bahan-bahan padat yang terlarut dan bahan-bahan padat yang mengendap tinggi (pengaruh kesadahan), mungkin diiringi adanya minyak dan sabun di dalam air, dan mendadak kapasitas di dalam ketel berubah. Keadaan ini dapat dicegah dengan mereduksi konsentrasi air ketel dengan blowdown, menghilangkan sumber-sumber kontaminasi sumber air pengisi, pembersihan ketel secara berkala dan pengaturan batas permukaan air.Untuk menghilangkan gangguan-gangguan ini, penting untuk menyelidiki setiap air yang akan digunakan sebagai pengisi ketel dan menentukan setiap sifat dari air dan menentukan cara terbaik untuk pengolahannya
f. Instalasi Pengolahan Air Bersih di Perkotaan 1) Penyediaan Air Bersih (Air Minum) Pengertian air bersih menurut Ketentuan Umum PERMENKES RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 adalah air yang digunakan untuk keperluan seharihari dan dapat diminum setelah dimasak. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum.
116
Persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas fisik, kimia, biologis dan radiologist, sehingga apabila dikosumsi tidak menyebabkan efek samping. Sedangkan
pengertian air minum menurut Ketentuan Umum
PERMENKES RI No.907/MENKES/SK/VII/2002 adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan (bakteriologis, kimiawi, radioaktif, dan fisik) dan dapat langsung diminum. Air baku adalah air yang digunakan sebagai sumber/bahan baku dalam penyediaan air bersih. Sumber air baku yang dapat digunakan untuk penyediaan air bersih yaitu air hujan, air permukaan (air sungai, air danau/rawa), air tanah (air tanah dangkal, air tanah dalam, mata air). Standar kualitas air bersih yang ada di Indonesia saat ini menggunakan Permenkes RI No.
416/Menkes/Per/IX/1990
tentang
Syarat-syarat dan
Pengawasan Kualitas Air, PP RI No.82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air
dan
Pengendalian
Pencemaran
Air,
serta
Kepmenkes
RI
No.
907/MENKES/SK/VII/2002 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum untuk standar kualitas air minum.
117
Tabel 3. 4 Standar kualitas air bersihPermenkes RI No. 416/Menkes/Per/IX/1990
Industri penyamakan kulit
menghasilkan limbah cair yang mengandung sisa
bahan penyamak kimia sepertisodium sulfide, krom, kapur dan amoniak dalam jumlah besar. Air buangan limbah industri penyamakan kulit umumnya
118
mengandung kromium. Senyawa kromium dalam limbah cair penyamakan kulit berasal dari proses penyamakan kulit, dimana dalam proses penyamakan kulit menggunakan senyawa kromium sulfat antara 60-70 %.Penggunaan kromium sulfat dengan kadar sebanyak itu menyebabkan tidak semua larutan kromium sulfat terserap oleh kulit (hides) pada saat proses penyamakan kulit, sehingga sisanya dikeluarkan dalam bentuk cairan sebagai limbah cair. Limbah kromium yang dihasilkan dapat berupa kromium trivalen [Cr(III)] dan kromium heksavalen [Cr(VI)]. Adanya limbah kromium dalam konsentrasi tinggi dalam limbah penyamakan kulit akan menimbulkan pencemaran lingkungan dan akan berdampak buruk bagi kesehatan. Karena kelebihan kromium yang ada di dalam tubuh akan mengakibatkan berbagai gangguan pada kulit, saluran pernafasan, ginjal, dan hati. Disamping itu limbah kromium trivalent akan menimbulkan masalah jika teroksidasi menjadi ion kromium bervalensi enam (heksavalen) yang bersifat toksik (parameter kimia no 8 pada tabel 14)
2) Pengolahan air bersih Secara umum, pengolahan air bersih terdiri dari 3, yaitu pengolahan secara fisika, kimia, dan biologi. Pada pengolahan secara fisika, biasanya dilakukan secara mekanis, tanpa adanya
penambahan bahan kimia. Contohnya
adalah
pengendapan, filtari, adsorpsi, dan lain-lain. Pada pengolahan secara kimiawi, terdapat penambahan bahan kimia untuk sterilisasi seperti klor, tawas, dan lainlain, biasanya digunakan untuk menyisihkan logam-logam berat yang terkandung dalam air. Pada pengolahan
secara biologis, biasanya memanfaatkan
mikroorganisme sebagai media pengolahnya. Penyediaan air bersih diperkotaan biasanya melakukan pengolahan secara fisika dan kimiawi dalam proses penyediaan air bersih. Secara umum, skema pengolahan air bersih di daerahdaerah di Indonesia terdapat 3 bagian penting dalam sistem pengolahannya.
1) Bangunan Intake Bangunan intake ini berfungsi sebagai bangunan pertama untuk masuknya air dari sumber air. Pada umumnya, sumber air untuk pengolahan air bersih, diambil dari sungai. Pada bangunan intake ini biasanya terdapat bar screen yang berfungsi untuk menyaring benda-benda yang ikut tergenang dalam air.
119
Selanjutnya, air akan masuk ke dalam sebuah bak yang nantinya akan dipompa ke bangunan selanjutnya, yaitu WTP (Water Treatment Plant). 2) Water Treatment Plant Water Treatment Plant atau lebih populer dengan akronim WTP adalah bangunan utama pengolahan air bersih. Biasanya bagunan ini terdiri dari 4 bagian, yaitu : bak koagulasi, bak flokulasi, bak sedimentasi, dan bak filtrasi. . a. Koagulasi Dari bangunan intake, air akan dipompa ke bak koagulasi. Pada proses koagulasi ini dilakukan proses destabilisasi partikel koloid, karena pada dasarnya air sungai atau air-air kotor biasanya berbentuk koloid dengan berbagai partikel koloid yang terkandung di dalamnya. Destabilisasi partikel koloid ini bisa dengan penambahan bahan kimia berupa tawas, ataupun dilakukan secara fisik dengan rapid mixing (pengadukan cepat), hidrolis (terjunan atau hydrolic jump), maupun secara mekanis (menggunakan batang pengaduk). Biasanya pada WTP dilakukan dengan cara hidrolis berupa hydrolic jump. Lamanya proses adalah 30 - 90 detik. b. Flokulasi Setelah dari unit koagulasi, selanjutnya air akan masuk ke dalam unit flokulasi. Unit ini ditujukan untuk membentuk dan memperbesar flok. Teknisnya adalah dengan dilakukan pengadukan lambat (slow mixing). c. Sedimentasi Setelah melewati proses destabilisasi partikel koloid melalui unit koagulasi dan unit flokulasi, selanjutnya perjalanan air akan masuk ke dalam unit sedimentasi. Unit ini berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel koloid yang sudah didestabilisasi oleh unit sebelumnya. Unit ini menggunakan prinsip berat jenis. Berat jenis partikel koloid (biasanya berupa lumpur) akan lebih besar daripada berat jenis air. Dalam bak sedimentasi, akan terpisah antara air dan lumpur. d. Filtrasi Setelah proses sedimentasi, proses selanjutnya adalah filtrasi. Unit filtrasi ini, sesuai dengan namanya, adalah untuk menyaring dengan media berbutir. Media berbutir ini biasanya terdiri dari antrasit, pasir silika, dan kerikil silika denga ketebalan berbeda. Dilakukan secara grafitasi.
120
3) Sterilasasi Biasanya untuk proses tambahan, dilakukan disinfeksi berupa penambahan chlor, ozonisasi, UV, pemabasan, dan lain-lain sebelum masuk ke bangunan selanjutnya, yaitu reservoir. Klorinasi adalahpemberian senyawa klor pada air sebagai desinfektan. Klorinasi merupakan Desinfeksi yang paling umum digunakan. Klorin yang digunakan dapat berupa bubuk, cairan atau tablet. Bubuk klorin biasanya berisi kalsium hipoklorit, sedangkan cairan klorin berisi natrium hipoklorit. Desinfeksi yang menggunakan gas klorin disebut sebagai klorinasi. Sasaran klorinasi terhadap air minum adalah penghancuran bakteri melalui germisidal dari klorin terhadap bakteri. Konsentrasi klorin yang ditambahkan adalah 1 mg/l = 1 ppm. Bermacam-macam zat kimia seperti ozon (O 3), klor (Cl2), klordioksida (ClO 2), dan proses fisik seperti penyinaran sinar ultraviolet, pemanasan dan lain-lain, digunakan sebagai Desinfeksi air. Klor berasal dari gas klor Cl2, NaOCl, Ca(OCl2) (kaporit), atau larutan HOCl (asam hipoklorit). Breakpoint chlorination (klorinasi titik retak) adalah jumlah klor yang dibutuhkan sehingga semua zat yang dapat dioksidasi teroksidasi , amoniak hilang sebagai gas N2 , dan masih ada residu klor aktif terlarut yang konsentrasinya dianggap perlu untuk pembasmi kuman-kuman. Klorin sering digunakan sebagai desinfektan untuk menghilangkan mikroorganisme yang tidak dibutuhkan, terutama bagi air yang diperuntukkan bagi kepentingan domestik. Beberapa alasan yang menyebabkan klorin sering digunakan sebagai desinfektan adalah sebagai berikut: 1. Dapat dikemas dalam bentuk gas, larutan, dan bubuk. 2. Relatif murah. 3. Memiliki daya larut yang tinggi serta dapat larut pada kadar yang tinggi (7000mg/l). 4. Residu klorin dalam bentuk larutan tidak berbahaya bagi manusia, jika terdapat dalam kadar yang tidak berlebihan. 5. Bersifat sangat toksik bagi mikroorganisme, dengan cara menghambat aktivitas metabolisme mikroorganisme tersebut. Kelebihan dan kelemahan Desinfeksi dengan klorin: Berikut ini kelebihan menggunakan metode penambahan klor untuk Desinfeksi air : 121
1. Merupakan metode konvensional yang murah sehingga sering digunakan masyarakat 2. Relatif lebih mudah karena langsung ditambahkan ke air 3. Klor, terutama HOCl umumnya sangat efektif untuk inaktivasi patogen dan bakteri indikator 4. Keuntungan dari klorin dalam dibandingkan dengan ozon adalah bahwa residu tetap dalam air untuk jangka waktu. Fitur ini memungkinkan klorin untuk bepergian melalui sistem pasokan air, efektif mengendalikan kontaminasi patogen arus balik. Penggunaan klor juga memiliki kelemahan, antara lain: 1. Klor menimbulkan bau yang tajam 2. Menghasilkan THM (trihalometan) yang bersifat karsinogenik 3. Tidak dapat menjernihkan air atau menghilangkan kekeruhan 4. Prosesnya mudah terpengaruh senyawa lain seperti nitrogen anorganik maupun organik, besi, mangan, dan hidrogen sulfide
5. Tingkat racun yang tinggi dari gas klorin, bahkan pada konsentrasi kecil sekalipun, oleh karenanya memerlukan pengawasan lingkungan kerja yang ketat dan penerapan sistem kesehatan-keselamatan kerja yang sangat baik.
122
2.
ZAT PADAT
Garam dapur dianggap sebagai pemicu penyakit darah tinggi alias hipertensi, mempercepat datangnya osteoporosis pada perempuan, dan juga dapat menimbulkan gangguan pada sel-sel jaringan tubuh, bahkan bisa mematikan fungsi sel. Berdasarkan hasil penelitian Dr. Lewis K Dahl dari setiap orang hanya memerlukan sekitar 2 gr atau ½ sendok teh garam setiap hari. Natrium beredar ke seluruh tubuh mengikuti aliran darah dengan menumpang pada butir-butir darah. Bila kekurangan pasokan natrium Gambar 1. Kristal Garam dapur butir-butir darah merah akan mengempis. Sebaliknya, bila kelebihan butir darah merah akan mengembang dan merobek pembuluh darah.
a. Struktur zat padat Garam dapur atau natrium klorida (NaCl) adalah salah contoh padatan yang bersifat kristalin. Sifat-sifat zat padat tergantung pada jenis atom penyusunnya dan struktur materialnya. Berdasarkan struktur penyusunnya dalam zat padat dikenal dua macam zat padat, yaitu kristal dan amorf.
Pada kristal pola susunan atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul mempunyai struktur tetap secara teratur dalam pola tiga dimensi dan pola-pola ini berulang secara periodik dalam rentang yang panjang tak berhingga.
Pada struktur amorf menyerupai pola hampir sama dengan kristal, akan tetapi pola susunan atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul yang dimiliki tidak teratur dengan jangka yang pendek.
Amorphous atau zat amorf (a:tidak,morf:bentuk) terbentuk
karena
proses
pendinginan yang terlalu cepat sehingga atom-atom tidak dapat dengan tepat menempati lokasi kisinya. Bahan seperti gelas, nonkristalin ataupun vitrus memiliki struktur yang identik dengan amorf. Susunan dua-dimensional simetris dari dua jenis atom yang berbeda antara kristal dan amorf pada kuarsa SiO 2 ditunjukan pada gambar 36 123
Gambar 3. 9 Struktur kristal dan amorf kuarsa SiO2 Sumber www.artinaid.com
1) Klasifikasi Struktur Padatan Kristal a) Kristal Ionik Zat padat dapat diklasifikasi atas dasar tipe ikatan, yaitu ionik, kovalen, metalik, dan van der Waals, dan atas dasar simetri kristal dalam hal hubungan antar panjang dan sudut sumbu-sumbu kristal, yaitu kubus, tetragonal, ortorombik, heksagonal, rombohedral, monoklinik, dan triklinik. Klasifikasi kristal atas dasar tipe ikatan berdasarkan pada sifat-sifat hantaran listrik, kekerasan, titik leleh, dan sebagainya sesuai dengan sifat-sifat kimiawi atom-atom yang terlibat. Klasifikasi kristal atas dasar sifat simetrinya bergantung pada refleksi kristal terhadap sinar-X untuk menentukan sudut-sudut antar muka atau oleh difraksi sinar-X untuk menentukan keteraturan internal. Untuk mempermudah dalam melukiskan sifat simetri suatu kristal diperkenalkan konsep sumbu-sumbu kristalografi. Sumbu-sumbu ini biasanya menunjuk pada arah yang penting dalam kristal sebagaimana didefinisikan oleh permukaan-permukaan kristal yang bersangkutan. Tiga sumbu a, b, dan c, dan sudut-sudut , , dan cukup untuk melukiskan klas suatu kristal
124
Gambar 3. 10 Posisi sumbu dan Sudut dalam Suatu Bangun Kristal
Dalam beberapa hal sumbu c diarahkan sejajar dengan arah unit kristal yang bersangkutan, misalnya arah memanjang atau memendek. Sumbu-sumbu a dan b yang keduanya tidak sebidang dengan sumbu c mewakili arah terpilih kristal yang bersangkutan. Bidang-bidang kristal dilukis menurut perpotongannya dengan sumbu-sumbu tersebut. Atas dasar perbedaan ukuran ketiga sudut dan ulangan jarak ketiga sumbu tersebut terdapat tujuh klas kristal sebagaimana ditunjukkan dalam tabel 15, kristal garam dapur tersusun atas ion-ion natrium dan ion klorin yang tersusun secara teratur dan berulang sehingga untuk mempermudah mempelajari struktur ksristalnya akan lebih mudah jika kristal tersebut menjadi bagian terkecil yang disebut dengan sel satuan atau kisi kristal. Tabel 3. 5 Jenis klas kristal dan kondisi unit sel
Klas
Kondisi Sumbu dan Sudut Unit Sel
Kubus
a = b = c ; = = = 90O
Ortorombik
a b c ; = = = 90O
Tetragonal
a = b c ; = = = 90O
Monoklinik
a b c ; = = 90O
Triklinik
a b c ; 90O
Heksagonal
a = b c ; = = 90O; = 120O
Rombohedral (Trigonal)
a = b = c ; = = 90O
Struktur kristal dapat dibedakan berdasarkan tipe kisi Bravais atau kisi ruang yang dibangun berdasarkan pada sifat simetri unit sel dan translasi yang diperlukan dalam memperoleh titik-titik ekivalen di dalam unit sel yang bersangkutan.
125
Hasilnya adalah empat belas macam bangun geometri kisi Bravais sebagaimana ditunjukkan pada tabel 12. Tabel 3. 6 Empat belas macam bangun geometri Kisi Bravais
Jenis-jenis kisi kristal
Kisi Bravais
1. triklinik
Sel satuan
Pusat muka
Sel satuan
Pusat muka
Sel satuan
Pusat badan
2. monoklinik
3. ortorombik
4. rombohedral
5. tetragonal
126
Pusat badan
Pusat semua muka
Jenis-jenis kisi kristal
Kisi Bravais
6. hexagonal
Sel satuan)
Pusat badan
Pusat semua muka
7. kubus
Dalam kristal ionik, seperti logam halida, oksida, dan sulfida, kation dan anion disusun bergantian, dan padatannya diikat oleh ikatan elektrostatik. Banyak logam halida melarut dalam pelarut polar misalnya NaCl melarut dalam air, sementara logam oksida dan sulfida, yang mengandung kontribusi ikatan kovalen yang signifikan, biasanya tidak larut bahkan di pelarut yang paling polarsekalipun. Struktur dasar kristal ion adalah ion yang lebih besar (biasanya anion) membentuk susunan terjejal dan ion yang lebih kecil (biasanya kation) masuk kedalam lubang oktahedral atau tetrahedral di antara anion. Kristal ionik diklasifikasikan kedalam beberapa tipe struktur berdasarkan jenis kation dan anion yang terlibat dan jarijari ionnya. Setiap tipe struktur disebut dengan nama senyawa khasnya, jadi struktur garam dapur tidak hanya merepresentasikan struktur NaCl tetapi juga senyawa lainnya. .
127
Beberapa jenis struktur kristal senyawa padat 1. Kristal NaCl Struktur kristal garam dapur Natrium klorida NaCl adalah senyawa khas yang dalam strukturnya anion Cl- disusun dalam ccp dan kation Na+ menempati lubang oktahedral (O h). Setiap kation Na+ dikelilingi oleh enam anion Cl-. Struktur yang sama akan dihasilkan bila posisi anion dan kation dipertukarkan. Dalam hal ditukar posisinya, setiap anion Cl- dikelilingi oleh enam kation Na+. Jadi, setiap ion berkoordinasi 6 dan akan memudahkan bila strukturnya dideskripsikan sebagai struktur (6,6). Jumlah ion dalam sel satuan dihitung dengan menjumlahkan ion seperti diperlihatkan dalam gambar. Ion di dalam kubus dihitung satu, ion di muka kubus dibagi dua kubus, di sisi digunakan bersama empat kubus dan di pojok digunakan bersama oleh 8 kubus. Sehingga untuk struktur NaCl ada 4 ion Cl dalam sel satuan NaCl yang didapatkan dengan mengalikan jumlah ion dalam sel dengan satu, di muka dengan 1/2, dan di sisi dengan 1/4 dan di sudut dengan 1/8. Jumlah ion Na+ dalam sel satuan juga 4 dan rasio jumlah Cl- dan Na+ cocok dengan rumus NaCl (Gambar 33).
Gambar 3. 11 Struktur NaCl Sumber www.diechemie.blogspot.com
128
b) Kristal logam Kisi kristal logam terdiri atas atom logam yang terikat dengan ikatan logam. Elektron valensi dalam atom logam mudah dikeluarkan (karena energi ionisasinya yang kecil) menghasilkan kation. Bila dua atom logam saling mendekat, orbital atom terluarnya akan tumpang tindih membentuk orbital molekul. Bila atom ketiga mendekati kedua atom tersebut, interaksi antar orbitalnya terjadi dan orbital molekul baru terbentuk. Jadi, sejumlah besar orbital molekul akan terbentuk oleh sejumlah besar atom logam, dan orbital molekul yang dihasilkan akan tersebar di tiga dimensi. Karena orbital atom bertumpangtindih berulang-ulang, elektronelektron di kulit terluar setiap atom akan dipengaruhi oleh banyak atom lain. Elektron semacam ini tidak harus dimiliki oleh atom tertentu, tetapi akan bergerak bebas dalam kisi yang dibentuk oleh atom-atom ini. Jadi, elektron-elektron ini disebut dengan elektron bebas.Sifat-sifat logam yang bemanfaat seperti kedapattempa-annya, hantaran listrik dan panas serta kilap logam dapat dihubungkan dengan sifat ikatan logam. Misalnya, logam dapat mempertahankan strukturnya bahkan bila ada deformasi. Hal ini karena ada interaksi yang kuat di berbagai arah antara atom (ion) dan elektron bebas di sekitarnya (Gambar 34 ).
Gambar 3. 12 Deformasi sruktur logam Sumber www.chemguide.com
129
Kristal Molekular Kristal dengan molekul terikat oleh gaya antarmolekul sejenis gaya van der Waals disebut dengan kristal molekul. Kristal yang didiskusikan selama ini tersusun atas suatu jenis ikatan kimia antara atom atau ion. Namun, kristal dapat terbentuk, tanpa bantuan ikatan, tetapi dengan interaksi lemah antar molekulnya. Bahkan gas mulia mengkristal pada temperatur sangat rendah. Argon mengkristal dengan gaya van der Waaks, dan titik lelehnya -189,2°C. Padatan argon berstruktur kubus terjejal. Molekul diatomik sejenis iodin tidak dapat dianggap berbentuk bola. Walaupun tersusun teratur di kristal, arah molekulnya bergantian (Gambar 35). Namun, karena strukturnya yang sederhana, permukaan kristalnya teratur. Ini alasannya mengapa kristal iodin memiliki kilap.
Gambar 3. 13 Struktur kristal iodin
Strukturnya berupa kisi ortorombik berpusat muka. Molekul di pusat setiap muka ditandai dengan warna lebih gelap. Pola penyusunan kristal senyawa organik dengan struktur yang lebih rumit telah diselidiki dengan analisis kristalografi sinarX. Bentuk setiap molekulnya dalam banyak kasus mirip atau secara esensi identik dengan bentuknya dalam fasa gas atau dalam larutan. c) Kristal Kovalen Banyak kristal memiliki struktur mirip molekul-raksasa atau mirip polimer. Dalam kristal seperti ini semua atom penyusunnya (tidak harus satu jenis) secara berulang saling terikat dengan ikatan kovelen sedemikian sehingga gugusan yang dihasilkan nampak dengan mata telanjang. Intan adalah contoh khas jenis kristal seperti ini, dan kekerasannya berasal dari jaringan kuat yang terbentuk oleh ikatan kovalen orbital atom karbon hibrida sp3 (Gambar 36). Intan stabil sampai 3500°C, dan pada temperatur ini atau di atasnya intan akan menyublim. Kristal semacam silikon karbida (SiC)n atau boron nitrida (BN)n memiliki struktur yang
130
mirip dengan intan. Contoh yang sangat terkenal juga adalah silikon dioksida (kuarsa; SiO 2) (Gambar 36). Silikon adalah tetravalen, seperti karbon, dan mengikat empat atom oksigen membentuk tetrahedron. Setiap atom oksigen terikat pada atom silikon lain. Titik leleh kuarsa adalah 1700 °C.
Sumber www.chemguide.com
Gambar 3. 14 Struktur kristal intan
Sudut ∠C-C-C adalah sudut tetrahedral, dan setiap atom karbon dikelilingi oleh empat atom karbon lain.
Sumber www.chemguide.com
Gambar 3. 15 Struktur kristal silikon dioksida
Bila atom oksigen diabaikan, atom silikon akan membentuk struktur mirip intan. Atom oksigen berada di antara atom-atom silikon.
131
d) Kristal Cair Kristal memiliki titik leleh yang tetap yaitu kristal akan mempertahankan suhu dari awal hingga akhir proses pelelehan. Sebaliknya, titik leleh zat amorf berada di nilai suhu yang lebar, dan suhu selama proses pelelehan akan bervariasi. Terdapat beberapa padatan yang berubah menjadi fasa cairan buram pada temperatur tetap tertentu yang disebut temperatur transisi sebelum zat tersebut akhirnya meleleh. Fasa cair ini memiliki sifat khas cairan seperti fluiditas dan tegangan permukaan. Namun, dalam fasa cair, molekul-molekul pada derajat tertentu mempertahankan susunan teratur dan sifat optik cairan ini agak dekat dengan sifat optik kristal. Material seperti ini disebut dengan kristal cair. Molekul yang dapat menjadi kristal cair memiliki fitur struktur umum, yakni molekul-molekul ini memiliki satuan struktural planar semacam cincin benzen. Di Gambar 38 ditunjukkan beberapa contoh kristal cair.
Gambar 3. 16 Beberapa contoh kristal cair
Dalam kristal-kristal cair ini, dua cincin benzen membentuk rangka planar. Terdapat tiga jenis kristal cair: smektik, nematik, dan kholesterik. Kristal cair digunakan secara luas untuk tujuan praktis semacam layar TV atau jam tangan. Keteraturan dalam kristal adalah tiga dimensi. Dalam kristal cair smektik dapat dikatakan keteraturannya di dua dimensi, dan dinematik satu dimensi.
2) Sifat-sifat dan kegunaan dari struktur kristal Sifat-sifat dan kegunaan dari struktur Kristal dapat dilihat pada tabel 18 berikut:
132
Tabel 3. 7 Sifat-sifat dan kegunaan dari struktur Kristal molekuler, ionic, kovalen dan logam
Molekuler
Ionik
Kovalen
Logam
Satuan
Molekul atau
Ion positif dan
Atom-atom
Ion positif
kimia pada
atom
negatif
Gaya yang
Gaya London
Gaya tarik
Ikatan kovalen
Gaya tarik
mengikat
dipol-dipol
elekrostatik
elektrostatik
zat padat
ikatan hidrogen
antara ion +
antara ion +
dan ion -
dan lautan
tempat kisi
elektron. Beberapa
Lunak,
Keras rapuh,
Sangat keras,
Keras sampai
sifat
umumnya titik
titik leleh
titik leleh tinggi,
lunak, titik leleh
leleh rendah,
tinggi , bukan
bukan
rendah sampai
bukan konduktor
konduktor
konduktor
tinggi,
listrik
kecuali bila
konduktor yang
telah
baik
dilelehkan Beberapa
CO2, (es kering),
NaCl (garam),
SiC
Na, Fe, Cu,
contoh
H2O(es),
CaCO3
(karborundum),
Hg,dll
C12H22O11(gula)
(gamping
C (berlian), WC
kapur),
( tungsten
MgSO4 (
karbida
garam inggris)
digunakan sebagai alat pemotong
3) Struktur Kristal Struktur kristal yang umumnya terbentuk pada logam murni yaitu BCC, FCC dan HCP. Terbentuknya struktur kristal BCC, FCC, HCP tersebut dipengaruhi oleh temperatur. Berubahnya temperatur dapat merubah struktur kristal tersebut.
133
Contohnya besi pada temperatur dibawah 910 derajat celcius strukturnya akan membentuk BCC jika temperaturnya 910-1400 derajat celcius maka susunannya akan berubah menjadi FCC dan jika temperaturnya berubah menjadi 1400 derajat celcius maka susunannya akan berubah menjadi BCC lagi. Untuk pengertian dari masing-masing struktur tersebut adalah : a) Kubus Berpusat Badan (body centered cubic/BCC)
Sumber www.chemguide.com
Gambar 3. 17Struktur kristal kubus berpusat badan (BCC): (a) gambaran model bola pejal sel satuan BCC, (b) Sel satuan BCC digambarkan dengan bola padat kecil, (c) Sel satuan BCC yang berulang dalam padatan kristalin
Gambar 2. Contoh logam yang mempunyai struktur kristal BCC antara lain Fe , Cr, Li, Mo, W, V. Dari gambar sel satuan terlihat bahwa atom pusat dikelilingi oleh 8 atom terdekat
dan
dikatakan
mempunyai
bilangan
koordinasi 8. Dari gambar
isolated unit cell terlihat bahwa ada satu atom utuh terletak di tengah sel satuan dan 1/8 atom terdapat pada tiap-tiap sudut sel satuan, sehingga dalam satusel satuan BCC terdapat 2 atom Berdasarkan gambar 48 atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal ruang. Hubungan panjang sisi kristal BCC (a), dengan jari-jari atomnya (R) diberikan sebagai berikut:
Dari gambar hard sphere unit cell dimana sel satuan BCC digambarkan sebagai bola faktor penumpukan atom (atomic facking faktor) dapat dihitung dengan formula :
134
𝐴𝑃𝐹 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑎𝑡𝑜𝑚 − 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑒𝑙 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑒𝑙 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛
dari hasil perhitungan diperoleh harga APF untuk sel satuan BCC adalah 68%, artinya 68% dari volume sel satuan BCC tersebut ditempati oleh atom-atom dan sisanya sebesar32% merupakan tempat kosong. Jadi struktur kristal BCC bukan merupakan struktur yang padat b) Kubus Berpuasat Muka (face centered cubic /FCC)
Sumber www.chemguide.com
Gambar 3. 18 Struktur Kristal Kubik berpusat Muka (FCC)
Dari gambar 40 terlihat bahwa sel satuan FCC terdiri dari satu titik kisi pada setiap sudut dan satu titik kisi pada setiap sisikubus, contoh logam yang mempunyai struktur kristal FCC antara lain Fe , Al, Cu, Ni, Pb. Setiap atom pada struktur kristal FCC dikelilingi oleh 12 atom, jadi bilangankoordinasinya adalah 12. Hard sphere unit cell terlihat bahwa atom-atomdalam struktur Kristal FCC tersusun dalam kondisi yang cukup padat. Ini terbukti dengantingginya harga APF dari sel satuan FCC yaitu 74% dibandingkan dengan APF sel satuan BCC.Sel satuan FCC mempunyai 8 x 1/8 (pada sudut kubus) + 6 x ½ ( pada pusat sisi kubut) = 4
135
atom per sel satuan. Hubungan antara panjang sisi kubus a, dengan jari-jari R dapat ditentukan denganmenggunakan formula
𝑎=
4𝑅 √2
c) Hexagonal closed packed (HCP)
www.chem.ufl.eduGambar 3. 19 Struktur Sel Satuan Hexagonal Close -Packed
Setiap atom pada struktur kristal HCP dikelilingi oleh 12 atom, sama dengan FCC mempunyai bilangan koordinasinya adalah 12 sebagai contoh logam yang mempunyaistruktur kristal HCP antara lain Cd, Co, Mg, Ti, Zn, Zr. Dari gambar 50 terlihat bahwa dalam sel satuan, atom-atom dalam struktur kristal HCPtersusun dalam kondisi yang cukup padat. Ini terbukti dengan tingginya harga APF dari selsatuan HCP yaitu 74% . Sel satuan HCP mempunyai 6 atom per sel satuan, yaitu 2 x 6 x 1/6 ( pada sudut lapisan bawah dan atas + 2 x ½ ( pada pusat lapisan bawah dan at as) + 3 (lapisan tengah)
136
D.
Aktifitas Pembelajaran
Agar lebih memahami kesadahan larutan, anda dapat melakukan kegiatan praktikum berikut Penentuan Kesadahan Total Air Radiator dengan Metode EDTA a)
Alat-alat yang digunakan
N0. 1
Nama Alat
No
Nama Bahan
1
air sumur
2 3 4 5
batang pengaduk beakerglass botol aquadest buret corong
2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Erlemeyer gelas arloji kertas saring labu ukur neraca analitik pipet tetes pipet volume statif dan klem gelas arloji termometer
6 7 8
ammonia (NH3) ammonium klorida (NH4Cl) aquadest (H2O) etiendiamintetraasetat (HO2CCH2)2NHCH2CH2N(CH2CO2CO2H)2) indikator EBT-NaCl indikator Murexide (NH4C8H4N5O6)-NaCl natrium hidroksida (NaOH)
b) A.
Prosedur percobaan Preparasi larutan - membuat larutan seng sulfat 0,01 M sebanyak 100 mL - membuat larutan buffer pH 10 sebanyak 100 mL (6,75 gram amonium klorida ditambahkan dengan 57 mL larutan amonium pekat) - membuat larutan natrium hidroksida 2 M sebanyak 100 mL - membuat larutan EDTA 0,01 M sebanyak 500 mL - membuat campuran EBT-NaCl dan Murexide-NaCl.
B. Standarisasi larutan EDTA 0,01 M - memipet 25 mL larutan seng sulfat 0,01 M, memasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL - menambahkan kurang lebih 75 mL aquadest dan 2 mL larutan buffer pH 10
137
- mengocok lalu menambahkan sedikit indikator EBT-NaCl sampai warna larutan merah anggur - mentitrasi dengan larutan EDTA 0,01 M sampai warna larrutan menjadi biru - mengulangi percobaan sampai 3 kali. C. Menentukan kesadahan total - memipet 25 mL larutan sampel air radiator, memasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL - menambahkan 20 tetes larutan NaOH 2 M dan sedikit indikator MurexideNaCl - mentitrasi dengan larutan EDTA sampai terjadi warna merah anggur - melakukan percobaan sampai 3 kali. c) Data Pengamatan Data pengamatan standarisasi larutan EDTA Keterangan
I
II
II
I
II
III
Volume larutan seng sulfat dititrasi (mL) Volume larutan EDTA - peniter (mL) Volume rata-rata larutan seng sulfat dititrasi (mL) Data pengamatan penentuan kesadahan total Keterangan Volume larutan dititrasi – sampel air radiator (mL) Volume larutan EDTA - peniter (mL) Volume rata-rata larutan yang dititrasi-sampel (mL)
Perhitungan Menghitung Molaritas EDTA VZnSO4 × MZnSO4 = VEDTA × MEDTA Menghitung kesadahan total Ca2+ dan Mg2+
=
(VEDTA1 x MEDTA) × BM CaCO3 × 1000 25
Pertanyaan/Bahan diskusi 1) Berapa hasil kesadahan total dari percobaan di atas ? 2) Apakah nilai kesadahan air radiator pada percobaan dalam katagori aman ?
138
E.
Tugas
1. Sebutkan klasifikasi dalam sumber-sumber air ! 2. Sebutkan ciri-ciri air tanah dalam! 3. Sebutkan 4 jenis persyaratanyang harus dipenuhi dari air baku air bersih ! 4. Sebutkan penyebab penurunan muka air tanah ! 5. Sebutkan metode-metode pemanenan air hujan! 6. Apakah perbedaan kesadahan tetap dan sadah sementara ? 7. Apakah kelebihan EDTA pada penetapan sadah ? 8. Sebutkan Jenis – jenis Resin Penukar Ion ! 9. Jelaskan pengaruh kesadahan terhadap boiler: 10. Mengapa kristal iodin tampak mengkilap?
139
F. 1.
2.
Rangkuman Secara garis besar sumber-sumber air dapat dikategorikan sebagai berikut: 1)
Air laut
2)
Air Atmosfir, air materiologik
3)
Air permukaan
4)
Air tanah
Penyediaan Air Bersih (Air Minum) menurut Permenkes RI No. 416/Menkes/Per/IX/1990 harus memenuhi: 1) Persyaratan kualitas 2) Persyaratan kuantitas 3) Persyaratan kontinuitas 4) Persyaratan tekanan
3.
Muka air tanah dapat didefinisikan sebagai semua titik yang terletak di zone saturated yang masih mempunyai tekanan sama dengan tekanan atmosfer, Penyebab penurunan muka air tanah adalah pemompaan air tanah, pengaruh tektonik, dan intrusi air laut
4.
Pemanenan air hujan (rainwater harvesting) adalah pengumpulan, penyimpanan dan pendistribusian air hujan dari atap, untuk penggunaan di dalam dan di luar rumah maupun bisnis
5.
Air sadah dapat menyebabkan terbentuknya kerak.Menurut kandungan mineralnya, air dikelompokkan menjadi beberapa jenis yaitu air sadah dan air lunak. Air sadah adalah air yang mengandung beberapa garam-garam mineral yang konsentrasinya cukup tinggi. Sedangkan air lunak adalah air yang sedikit sekali mengandung garam-garam mineral seperti kalsium dan magnesium, Pengaruh kesadahan terhadap boiler dapat menyebabkan scaling. Korosi dan carry over
6.
Instalasi pengolahan air bersih di perkotaan meliputi kegiatan Intake, water treatment plant, dan reservoir.
7.
Pada water treatment plant meliputi kegiatan koagulasi, flokulasi sedimentasi, filtrasi dan sterilasasi.
8.
Berdasarkan struktur penyusunnya dalam zat padat dikenal dua macam zat padat, yaitu kristal dan amorf
140
9.
Struktur padatan Kristal dapat diklasifikasian menjadi kristal ionic, kristal logam, kristal molekuler, kristal kovalen dan kristal cair.
10. Struktur kristal logam umumnya berbentuk BCC, FCC dan HCP
G.
Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Bandingkanlah hasil jawaban anda dengan kunci jawaban yang ada di bagian belakang modul ini.Hitunglah jumlah jawaban anda yang benar , gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar 3. Rumus : Jumlah jawaban anda Tingkat penguasaan =
x 100% 10
Arti :Tingkat penguasaan 90 % s / d 100%
= baik sekali
80 % s / d 89 %
= Baik
70% s / d 79 %
= sedang
69 %
= kurang
Jika tingkat penguasaan anda mencapai 80 % keatas berarti anda dapat meneruskan ke kegitan belajar selanjutnya . Tetapi bila tingkat penguasaan anda masih dibawah 80 % , anda harus mengulang kegiatan belajar ini , terutama bagian yang belum anda kuasai.
141
EVALUASI 1. Larutan H2SO4 0,4% (Mr = 98) dengan massa jenis 1,225 gram/mL mempunyai molaritas sebesar… A. 0,005 M
D. 0,450 M
B. 0,050 M
E. 0,600 M
C. 0,500 M 2. Bila 4 gram NaOH dilarutkan ke dalam air sehingga volumenya menjadi 1 L, maka konsentrasi ion Na+ dalam larutan adalah… A. 1,8 M
D. 4 M
B. 0,10 M
E. 1 M
C. 0,18 M 3. Untuk membuat 4 gram besi (III) sulfat (Mr = 400) dari besi (III) oksida, diperlukan larutan H2SO4 0,1 M sebanyak… A. 10 mL
D. 300 mL
B. 30 mL
E. 600 mL
C. 100 mL 4. Sebanyak 10 gram NaOH (Mr = 40) terlarut dalam 90 gram air. Fraksi mol NaOH adalah… A. 1/21
D. 21/20
B. 10/21
E. 22/20
C. 20/21 5. Larutan urea (Mr = 60) dengan persentase berat 10% memiliki molalitas sebesar… A. 0,185 m
D. 0,54 m
B. 1,65 m
E. 0,25 m
C. 1.05 m 6. Jika kemolalan urea (Mr = 60) 0,4 molal, maka % massa urea sebesar… A. 35 %
D. 3,4%
B. 34 %
E. 2,4%
C. 24 %
142
7. Bila persentase berat fruktosa sebesar 20% dan bobot molekul fruktosa 180, maka molalitas larutan fruktosa adalah… A. 1,85 m
D. 0,54 m
B. 1,65 m
E. 0,25 m
C. 1.39 m 8. Berikut ini adalah data hasil percobaan laju reaksi dari reaksi : 2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g) [NO] (mol/L
[H2] (mol/L)
Laju Reaksi (mol/L detik) 0,30 0,05 1,6 0,30 0,15 4,8 0,10 0,25 0,5 0,20 0,25 2,0 Reaksi tersebut mempunyai orde reaksi total sebesar …. A. 1
D. 4
B. 2
E. 5
C. 3 9. Berikut adalah tabel data laju reaksi: 2NO(g) + Br2(g) 2NOBr(g) [NO]
[Br2]
Laju reaksi
(mol/L)
(mol/L)
(mol/L detik)
0,10
0,05
6
0,10
0,10
12
0,10
0,20
24
0,20
0,05
24
0,30
0,05
54
Rumus laju reaksinya adalah … . A. V = k [NO][Br2]
D. V = k [NO]2
B. V = k [NO]2[Br2]2
E. V = k [NO2][Br2]2
C. V = k [NO]2[Br2] 10. Suatu reaksi yang menghasilkan gas dilakukan pada berbagai suhu, setiap suhu naik 5oC ternyata waktu yang diperlukan untuk menghasilkan 1 liter gas tersebut menjadi setengah dari waktu semula. Bila pada suhu 25oC untuk
143
mendapatkan 1 liter gas tersebut memerlukan waktu 40 menit, maka pada suhu 35oC untuk mendapatkan 1 liter gas diperlukan waktu … . A. 20 menit
D. 2,5 menit
B. 10 menit
E. 1,25 menit
C. 5 menit 11. Uap bensin lebih mudah terbakar daripada bensin cair, faktor yang menyebabkan perbedaan ini adalah.. A. konsentrasi
D. katalisator
B. suhu
E. entalpi
C. luas permukaan 12. Reaksi tingkat (orde) tiga mempunyai satuan tetapan laju reaksi …. A. detik-1
D. mol2 dm -6detik-1
B. mol-2 dm 2 detik-1
E. mol-3 dm 9detik-1
C. mol-2 dm 6 detik-1 13. Fungsi katalisator adalah untuk …. A. menaikkan energi kinetik molekul pereaksi B. menurunkan energi pengaktifan dari seluruh reaksi C. mengubah jalannya reaksi sehingga energi aktivasinya turun D. meningkatkan frekwensi tumbukan antar partikel yang bereaksi E. menaikkan energi aktivasi dan energi kinetik molekul yang bereaksi 14. Suatu sistem reaksi dalam keadaan setimbang bila …. A. reaksinya berlangsung dua arah pada waktu bersamaan B. Reaksi berlangsung dalam dua arah dalam laju reaksi yang sama C. jumlah mol zat yang ada pada keadaan setimbang selalu sama D. masing-masing zat yang bereaksi sudah habis E. jumlah zat yang terbentuk dalam reaksi sama dengan pereaksi
144
15. Gas A, B dan C masing-masing 0,4 mol, 0,6 mol dan 0,2 mol
dicampurkan dalam ruang tertutup dan terjadi reaksi kesetimbangan 3A(g) + B(g)
2 C(g)
Pada saat setimbang 0,3 mol gas A telah bereaksi, maka gas B yang ada dalam keadaan setimbang adalah … A. 0,5 mol
D. 0,2 mol
B. 0,4 mol
E. 0,1 mol
C. 0,3 mol 16. Pada toC dalam ruang yang volumenya 10 liter dipanaskan 0,6 mol gas SO 3 hingga terdissosiasi 50% menurut persamaan reaksi : 2 SO3(g)
2SO2(g) + O2(g)
Harga tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut adalah … . A. 0,010
D. 0,025
B. 0,015
E. 0,030
C. 0,020 17. Pada temperatur tertentu, dalam ruang 1 liter terdapat kesetimbangan : 2 SO3(g)
2SO2(g) + O2(g)
Semula terdapat 0,5 mol gas SO 3 dan setelah tercapai kesetimbangan perbandingan jumlah mol SO 3 terhadap O 2 adalah 4 : 3. Harga tetapan kesetaimbangannya adalah A. 2,25
D. 0,60
B. 0,23
E. 6,00
C. 0,33 18. Bila harga K untuk reaksi kesetimbangan 2SO 2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) adalah 25, maka pada kondisi yang sama harga K untuk reaksi SO 3(g) ⇄ SO2(g) + O2(g) adalah . . . . A. 1/3
D. 1/9
B. 1/5
E. 1/27
C. 1/7
145
19. Pada sistem kesetimbangan yang manakah perubahan tekanan tidak menyebabkan pergeseran … A. 2SO3 (g)
2SO2 + O2(g)
B. N2(g) + O2(g)
2NO(g)
C. N2(g) + 3H2(g)
2NH3 (g)
D. PCl5 (g)
PCl3(g) + Cl2(g)
E. 2H2(g) + O2(g)
2H2O (g)
20. Diketahui reaksi: H2S + H2O
H3O+ + HS–
HS– + H2O
H3O+ + S2–
Spesi yang bersifat amfiprotik adalah ... . A. H2S
D. HS–
B. H2O
E. S2–
C. H3O+ 21. Dari reaksi: H2CO3 + H2O
H3O+ + HCO3–
Yang merupakan pasangan asam basa konjugasi adalah …. A. H2CO3 dan H2O
D. H2O dan HCO 3–
B. H2CO3 dan H3O+
E. H3O+ dan HCO3–
C. H2CO3 dan HCO3– 22. Campuran larutan HCl 0,1 M dengan larutan NH4OH 0,2 M [Kb = 1 x 10–5] mempunyai pH = 9, maka perbandingan volum HCl dengan volum NH4OH adalah ... . A. 1 : 1
D. 2 : 3
B. 1 : 2
E. 3 : 2
C. 2 : 1 23. Untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 5, maka ke dalam 50 ml larutan asam asetat 0,2 M (Ka = 1 x 10–5) harus ditambahkan larutan NaOH 0,5 M sebanyak ... . A. 5 ml
D. 20 ml
B. 10 ml
E. 25 ml
C. 15 ml
146
24. Untuk menetralkan 25 ml larutan H2SO4 0,1 M diperlukan 20 ml larutan NaOH, maka konsentrasi larutan NaOH adalah ... . A. 0,10 M
D. 0,25 M
B. 0,15 M
E. 0,50 M
C. 0,20 M 25. Air sadah sementara bersifat sebagai berikut,kecuali:
A. kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan B. kesadahannya dapat dihilangkan dengan penambahan zat kimia pelunak C. merugikan karena dapat menyebabkan pengerakan pada ketel D. menjadikan sabun busanya berlimpah-limpah E. racun, tidak boleh untuk keperluan minum . 26. Prinsip pelunakan air (mengilangkan kesadahan air ) adalah … A. mengendapkan garam-garam kalsium dan atau magnesium
B. menghilangkan kandungan karbonat atau bikarbonat C. melarutkan endapan dalam air sebagai garam bikarbonat D. menambahkan kandungan oksigen ke dalam air
E. membunuh bakteri patogen yang ada di dalam air 27. Air sadah tetap dapat dihilangkan kesadahannya dengan:
A. Pemanasan
D. tawas
B. natrium karbonat
E. batu kapur
C. karbon aktif 28. Hasil titrasi kompleksometri air sumur sebanyak 5 mL dititrasi dengan EDTA 0.01 M ternyata mencapai ekivalen ketika penambahan VEDTA = 2 mL, kesadahan total Ca2+ dan Mg2+ adalah …. A. 100 ppm
D. 400 ppm
B. 200 ppm
E. 500 ppm
C. 300 ppm 29. Sangat keras, titik leleh tinggi, bukan konduktor adalah sifat dari struktur kristal … A. atom
D. logam
B. molekul
E. kovalen
C. ion
147
30. Suatu sel satuan 68% dari volume sel satuan ditempati oleh atom-atom dan sisanya sebesar 32% merupakan tempat kosong. Adalah ciri-ciri dari struktur kristal …. A. BCC
D. FCP
B. FCC
E. PCB
C. HCP Kunci Evaluasi 1. B
11. C
21. C
2. B
12. B
22. A
3. D
13. B
23. D
4. A
14. B
24. D
5. A
15. A
25. D
6. E
16. B
26. A
7. C
17. C
27. B
8. C
18. B
28. D
9. C
19. B
29. E
10. B
20. D
30. A
148
Kunci Jawaban Kegiatan Belajar I 1). 1 cangkir jus jeruk murni / 5 cangkir volume total = 0,2 Kadar jus jeruk =0.2 x 100% = 20 % 2). Massa larutan = 1000 mL x 1,01 g/mL = 1010 g Massa zat terlarut = % massa x massa larutan = 4,6/100 x 1010 g = 46,46 g Mol CHO2H yang larut dalam 1 liter larutan = 46,46 g/46 g/mol = 1,01 mol Molaritas = 1,01 mol / 1 liter larutan = 1.01 M 3). Massa larutan = 1000 mL x massa jenis = 1000 mL x 1,36 g/mL = 1360 gram NaNO3 yang terlarut dalam 1 liter larutan
Massa molar NaNO 3 = 85 g/mol
Jumlah air dalam larutan = massa larutan – massa NaNO 3 = (1360-544) gram = 816 g = 816 / 18 = 45,33 mol a. Fraksi mol NaNO 3
149
b. Kemolalan
4). Berdasarkan data percobaan
Reaksi terhadap NO orde = 1 Reaksi terhadap H2 orde = 1 Orde reaksi = 1 + 1 = 2
5). Menggunakan skala
150
15 0C
30 0C
45 0C
60 0C
75 0C
10 menit
5 menit
2.5 menit
1.25 menit 0.625 menit
Atau,
6). Persamaan laju reaksinya
7).
Kc = [H2O] [CO2]2
8).
Persamaan reaksi H2 (g) Setimbang
+
0.5 mol
I2 (g) 0.5 mol
2 HI (g) 4 mol
Saat setimbang [H2] = 0.5/5 mol /L ; [I2] = 0.5/5 mol/L ; [HI] = 4/5 mol/L Kc
=
Kc =
HI
2
H2 I2 0.8 2 0.1 x 0.1
Kc = 64
151
9).
Persamaan reaksi 2 CO (g)
+
O2 (g)
2 CO2 (g)
mula-mula
5 mol
5 mol
- mol
Reaksi
4 mol
2 mol
4 mol
Setimbang
1 mol
3 mol
4 mol
Saat setimbang [CO] = 1/2 mol /L ; [O 2] = 3/2 mol/L ; [CO2] = 4/2 mol/L Kc
=
Kc =
CO 2 2 𝐶𝑂 2 O 2
22 0.5 2 x 1.5
Kc = 10.6 10). Persamaan reaksi PCl3 (g)
+
Cl2 (g)
PCl5 (g)
mula-mula
5 mol
5 mol
- mol
Reaksi
1 mol
1 mol
1 mol
Setimbang
4 mol
4 mol
1 mol
(P)PCl3 = 4/9 x 3 atm = 4/3 atm (P)Cl2 = 4/9 x 3 atm = 4/3 atm (P)PCl5 = 1/9 x 3 atm = 1/3 atm (P)𝑃𝐶𝑙 5 Kp = (P)𝑃𝐶𝑙 3 (P)𝐶𝑙 2 Kp
=
1/3 4/3 𝑥 4/3
Kp
=
3 16
Kunci Jawaban Kegiatan Belajar II 1. Asam → Zat yang dalam air melepaskan ion H+ Basa → Senyawa yang dalam air dapat menghasilkan Ion Hidroksida (OH-) 2. Asam adalah pengertian menurut Bronsted dan Lowry, sedangkan basa adalah pengertian menurut Lewis
152
3. HCl + H2O Asam
↔
Basa
4. H2SO4
H3O +
Cl-
Asam Konjugasi Basa konjugasi
→
2H+ + SO42-
[H+] = x . M
pH = - log [H+]
= 2 x 10-2
= - log 2 x 10-2 = 2 – log 2 = 1,7
→
5. NaOH
+
-
Na + OH
[OH-] = y . M
pOH = - log [OH-]
= 1 x 10-2
= - log 10-2 =2 pH = 14 - 2 = 12
= √ 𝑘𝑏 × 𝑀
6. [H+]
= √10−7 × 10−1 = √10−8 = 10-4 7. pH
= 12
pOH =14 – pH pOH =14 – 12 pOH = 2 berarti [OH-] = 1 x 10-2 M = √4 x 10 −4 Mb ( persamaan dikuadratkan di dua ruas)
1 x10-2 (1 x10-2)2
= 4 x 10-4 M 1 x 10 −4
M
=
M
= 2,5 x 10-1 M
mol kaffein
4 x 10 −4
= M . V = 2,5 x 10-1 M . 0,01 Liter = 2,5 x 10-3 mol
Massa kaffein
= mol . Mr = 2,5 x 10-3 mol . 194 gram/mol
153
= 0.485 gram 8. Persamaan reaksi CH3COOH
+ NaOH →
CH3COONa +
H2O -
Mula-mula
10 mmol
5 mmol
-
Reaksi
5 mmol
5 mmol
5 mmol
5 mmol
Sisa
5 mmol
-
5 mmol
5 mmol
[H+]
pH
𝑎
=
ka x
=
2 x 10-5
=
2 x 10-5 x
𝑔
5 5
= - log 2 x 10-5 = 5 – log 2 0,4
9. a. [H+] = 1,8 x 10-5 x
0,2
= 3,6 x 10-5 pH = - log 3,6 x 10-5 = 5 – log 3,6 b. Persamaan reaksi CH3COONa
→
CH3COOH
+
NaCl
Mula-mula
0.2 mol
0.001 mol
0.4 mol
-
Reaksi
0.001 mol
0.001 mol
0.001 mol
0.001 mol
Sisa
0.199 mmol
0.401 mmol
0.001 mol
[H+] = 1,8 x 10-5 x
0,401 𝑚𝑜𝑙 0,199 𝑚𝑜𝑙
= 3,627 x 10-5 pH = - log 3,627 x 10-5 = 5 – log 3,627 10. a. [H+] = √ 𝑘𝑎 × 𝑀 = √10−7 × 9 × 10−1 = √9 × 10−6 = 3 x10-3
154
+ HCl
-
pH = - log 3 x 10-3 = 3 – log 3 [OH-] = √𝑘𝑏 × 𝑀 = √10−5 × 10−1 = √10−4 = 10-2 pOH = - log 10-2 =2 pH = 14 - 2 = 12
𝑘𝑤×𝑘𝑎
b. [H+] = √
𝑘𝑏
10 −14 ×10 −7
=√
10 −5
10 −7
=√
10 −5
= √10 −2 = 10-1 M
pH = - log 10-1 =1
Kunci Jawaban Kegiatan Belajar III 1. Klasifikasi sumber-sumber air meliputi: 1) Air laut 2) Air Atmosfir, air materiologik 3) Air permukaan 4) Air tanah
155
2. Ciri-ciri air tanah dalam, yaitu: 1) Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama 2) Kualitas dari air tanah dalam pada umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempuran dan bebas dari bakteri 3) Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca (HCO3 )2 dan Mg (HCO3)2. Dan jika melalui batuan granit , maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan Mn (HCO 3 )2 3. Persyaratan kualitas air baku air bersih, yaitu: 1) Persyaratan kualitas 2) Persyaratan kuantitas 3) Persyaratan kontinuitas 4) Persyaratan tekanan 4. Penyebab penyebab penurunan muka air tanah, yaiyu: 1) Pemompaan Air Tanah 2) Pengaruh tektonik 3) Intrusi Air Laut 5. Metode-metode pemanenan air hujan, yaitu: 1) Pemamenan Air Hujan Melalui Atap 2) Sistem Penampungan Air Hujan Dan Sumur Resapan 3) Pemamenan Air Hujan Dengan Embung
6. Perbedaan kesadahan sementara dan sadah tetap, yaitu: Kesadahan sementara adalah kesadahan karbonat sangat sensitif terhadap panas dan mengendap dengan mudah pada suhu tinggiKesadahan non-karbonat disebut kesadahan permanen atau tetap karena kalsium dan magnesium yang berikatan dengan sulfat dan klorida
156
tidak mengendap dan nilai kesadahan tidak berubah meskipun pada suhu yang tinggi 7. Kelebihan EDTA pada penetapan sadah, yaitu: 1) selalu membentuk kompleks ketika direaksikan dengan ion logam 2) kestabilannya dalam membentuk kelat sangat konstan sehingga reaksi berjalan sempurna (kecuali dengan logam alkali) 3) dapat bereaksi cepat dengan banyak jenis ion logam 4) telah dikembangkan indikatornya secara khusus 5) mudah diperoleh bahan baku primernya 6) dapat digunakan baik sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi 8. Jenis – jenis Resin Penukar Ion, yaiut: 1) resin penukar kation asam kuat 2) resin penukar kation asam lemah 3) resin penukar anion basa kuat 4) resin penukar anion basa lemah 9. Pengaruh kesadahan terhadap boiler: 1) scaling 2) Korosi 3) Carry over 10. Kristal iodin tampak mengkilap karena permukaan kristalnya sangat teratur
157
158
PENUTUP Melalui pembelajaran berbasis modul, diharapkan membantu peserta dapat belajar secara mandiri, mengukur kemampuan diri sendiri, dan menilai dirinya
sendiri, baik dalam
memahami
konsep
dasar, praktek
dan
implementasinya. Semoga modul ini dapat digunakan sebagai raferensi tambahan dalam proses pembelajaran, baik teori maupun praktik. Tak lupa dalam kesempatan ini, penulis mohon saran dan kritik yang membangun terhadap demi sempurnanya penyusunan modul ini di masamasa yang akan datang. Semoga modul ini memberikan manfaat bagi peserta dan pembaca budiman lainnya.
159
160
GLOSARIUM Anion: ion bermuatan listrik negatif. Autokatalis: zat hasil reaksi yang bertindak sebagai katalis. Asam kuat: senyawa asam yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya. Asam lemah: senyawa asam yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Biner: senyawa yang terbentuk dari dua jenis unsur. Bentuk molekul: suatu gambaran geometris yang dihasilkan jika inti atom-atom terikat dihubungkan oleh garis lurus, berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul. Biokatalis: katalis yang bekerja pada proses metabolisme, yaitu enzim. Basa kuat: senyawa basa yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ionionnya Basa lemah: senyawa basa yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Disosiasi: penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain yang lebih sederhana. Derajat disosiasi: perbandingan antara jumlah mol yang terurai dengan jumlah mol mula-mula. Energi pengaktifan atau energi aktivasi: energi minimum yang yang diperlukan untuk
berlangsungnya suatu reaksi.
Fraksimol: perbandingan mol antara zat terlarut dengan jumlah mol semua komponen Hidrolisis: reaksi suatu ion dengan air. Hidrolisis garam: reaksi antara komponen garam yang berasal dari asam/basa lemah dengan air. Hidrolisis parsial: hidrolisis yang terjadi pada garam yang terbentuk dari asam kuat-basa lemah atau asam lemah-basa kuat. Hidrolisis total: hidrolisis yang terjadi pada garam yang terbentuk dari asam lemah-basa lemah.
161
Ikatan ion: ikatan kimia yang terjadi karena adanya serah-terima elektron dari atom logam ke atom nonlogam. Ikatan kovalen: ikatan kimia yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron secara bersama-sama oleh dua atau lebih atom nonlogam Ikatan kovalen koordinasi: ikatan kovalen di mana pasangan elektron yang dipakai bersama hanya berasal dari salah satu atom yang berikatan. Ion sisa asam: ion negatif yang terbentuk dari asam setelah melepaskan ion H+ dalam reaksi ionisasi. Kation: ion bermuatan listrik positif. Katalisator: zat yang dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan, tetapi tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap). Laju reaksi: laju berkurangnya jumlah molaritas reaktan atau laju bertambahnya jumlah molaritas produk per satuan waktu. Molaritas: jumlah mol zat yang terlarut dalam satu liter larutan. Molalitas: jumlah mol zat yang terlarut dalam satu kilogram pelarut Normalitas: jumlah mol-ekivalen zat terlarut per liter larutan Orde reaksi atau tingkat reaksi: bilangan pangkat pada persamaan reaksi yang bersangkutan. Orde reaksi total: jumlah bilangan pangkat konsentrasi pereaksi-pereaksi. Part per million: massa zat terlarut (dalam mg) dalam 1000 mL larutan Persen massa: jumlah massa terlarut dibagi massa larutan dalam persen Penetralan: reaksi antara larutan asam dengan larutan basa menghasilkan garam dan air Persamaan laju reaksi: persamaan yang menyatakan hubungan antara konsentrasi pereaksi dengan laju reaksi. pH: bilangan yang menyatakan tingkat atau derajat keasaman suatu larutan. Reaksi reversibel: reaksi kimia yang dapat balik ( zat-zat produk dapat kembali menjadi zat-zat semula). Reaksi ireversibel: reaksi kimia yang tidak dapat balik (zat-zat hasil reaksi tidak dapat kembali lagi menjadi zat-zat semula). Reaksi endoterm: reaksi kimia yang membutuhkan/menyerap kalor. Reaksi eksoterm: reaksi kimia yang melepaskan/membebaskan kalor.
162
Titik akhir titrasi: titik dalam titrasi yang ditandai dengan perubahan warna indikator, di mana indikator yang layak untuk titrasi harus dipilih agar titik akhirnya sedekat mungkin dengan titik setara dari reaksi titrasi. Titik setara: kondisi yang menunjukkan penetralan asam oleh basa, dan sebaliknya. titik ekuivalen: kondisi di mana pada suatu titrasi, jika telah di campur jumlah ekuivalen yang sama dari pereaksi. Valensi asam: jumlah ion H+ yang dapat dihasilkan oleh 1 molekul asam dalam reaksi ionisasi.
163
164
DAFTAR PUSTAKA Chang, Raymond. 2010. General Chemistry: The Essential Concepts. Ten Edition. Boston: Mc Graw -Hill. Day, R. A., dan Underwood, A. L. 2002.Analisis Kimia Kuantitatif.Edisi ke-6. Jakarta: Erlangga Effendi, Hefiai. 2003. Telaah Kualitas Air. Jogjakarta: Kanisius. Kementerian Negara Lingkungan Hidup. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.03 Tahun 2010 Tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri. Kotz, John C., Paul M. Treichel, dan Johnn R. Townsend.2010 Chemistry and Chemical Reactivity. Seven Edition. Canada: Brooks/Cole. Mark, L. (2003), Dictionary of Chemist, Second Edition, New York : McGraw Hill Pohan, Martin. 2010. Mengenal Waste Water Treatment Plant. Kuliah Umum HIMATEK, Departemen Teknik Kimia USU. Subramanian, Thiru K, V. Rajendran, M. Govindarajan, R. Rajagopalan, A. Meera, C. Natarajan, dan K. Karunakaran.2011. ENGINEERING CHEMISTRY: DIPLOMA COURSE IN ENGINEERING. First Edition. Government of Tamilnadu. Tro, Nivaldo J. 2008. Chemistry a Moleculer Approach. New Jersy: Person Education Inc. Sumber dari Internet www.chemguide.com www.chemistry.about.com www.chem.duke.edu www.chem.ufl.edu www. chem-is-try.org www.foodc\hem-studio.com www.chemistrahmah.com www.fphoto.photoshelter.com www.highered.mheducation.com
165
www.imgbuddy.com www.kisisehat.com www.merdeka.com www.nobelprize.com
166
Lampiran 1 Tabel pasangan asam basa konjugasi
Acid HClO 4 H2SO 4 HCl HNO 3 H3O + H2CrO 4 H2C2O 4 (oxalic acid) [H2SO 3] = SO2(aq) + H2O HSO4H3PO 4 Fe(H2O ) 63+ H2C8H 4O 4 (o-phthalic acid) H2C4H 4O 6 (tartaric acid) Hg(H2O) 62+ Sn(H2O) 32+ HCO 2H (formic acid) Cr(H2O) 63+ Hg2(H2O) 22+ C6H5CO 2H (benzoic acid) HC2O 4- (hydrogen oxalate) HC4H4O 6- (hydrogen tartrate) CH3CO 2H (acetic acid) Al(H2O) 63+ Be(H2O) 42+ HC8H4O 4- (hydrogen phthalate) Cd(H2O) 62+ Cu(H2O) 62+ H2CO 3 HCrO 4H2S H2PO 4HSO3HOCl Pb(H2O) 32+ HOBr H3BO 3 or B(OH) 3 NH4+ Zn(H2O ) 42+ Ni(H2O) 62+ HCO 3Co(H2O) 62+ HClO 4 H2SO 4 HCl HNO 3
Base ClO4HSO4ClNO 3H2O HCrO 4HC2O 4HSO3SO 42H2PO 4Fe(H2O ) 5OH 2+ HC8H4O 4HC4H4O 6Hg(H2O) 5OH + Sn(H2O) 2O H+ HCO 2Cr(H2O) 5O H2+ Hg2(H 2O)OH + C6H5CO 2C2O 42C4H4O 62CH3CO 2Al(H2O) 5OH 2+ Be(H2O) 3O H+ C8H4O 42Cd(H2O) 5OH + Cu(H2O) 5OH + HCO 3CrO 42HSHPO 42SO 32OClPb(H2O) 2O H+ OBrB(OH) 4NH3 Zn(H2O ) 3OH + Ni(H2O) 5OH + CO 32Co(H2O) 5OH + ClO4HSO4ClNO 3-
Ka (25 oC)
1.8 x 10-1 5.90 x 10-2 1.71 x 10-2 1.20 x 10-2 7.52 x 10-3 1.84 x 10-3 1.30 x 10-3 1.04 x 10-3 2.6 x 10-4 ~2 x 10-4 1.9 x 10-4 1.6 x 10-4 ~1 x 10-4 6.46 x 10-5 6.40 x 10-5 4.55 x 10-5 1.76 x 10-5 1.4 x 10-5 ~1 x 10-5 3.1 x 10-6 8.32 x 10-7 ~5 x 10-7 4.3 x 10-7 3.20 x 10-7 1.2 x 10-7 6.23 x 10-8 6.0 x 10-8 2.8 x 10-8 1.3 x 10-8 2.06 x 10-9 5.8 x 10-10 5.65 x 10-10 2.5 x 10-10 ~6 x 10-11 5.61 x 10-11 ~4 x 10-11
167
H3O + H2CrO 4 H2C2O 4 (oxalic acid) [H2SO 3] = SO2(aq) + H2O HSO4H3PO 4 Fe(H2O ) 63+ H2C8H 4O 4 (o-phthalic acid) H2C4H 4O 6 (tartaric acid) Hg(H2O) 62+ Sn(H2O) 32+ HCO 2H (formic acid) Cr(H2O) 63+ Hg2(H2O) 22+ C6H5CO 2H (benzoic acid) HC2O 4- (hydrogen oxalate) HC4H4O 6- (hydrogen tartrate) CH3CO 2H (acetic acid) Al(H2O) 63+ Be(H2O) 42+ HC8H4O 4- (hydrogen phthalate) Cd(H2O) 62+ Cu(H2O) 62+ H2CO 3 HCrO 4H2S H2PO 4HSO3HOCl Pb(H2O) 32+ HOBr H3BO 3 or B(OH) 3 NH4+ Zn(H2O ) 42+ Ni(H2O) 62+ HCO 3Co(H2O) 62+ HClO 4
H2O HCrO 4HC2O 4HSO3SO 42H2PO 4Fe(H2O ) 5OH 2+ HC8H4O 4HC4H4O 6Hg(H2O) 5OH + Sn(H2O) 2O H+ HCO 2Cr(H2O) 5O H2+ Hg2(H 2O)OH + C6H5CO 2C2O 42C4H4O 62CH3CO 2Al(H2O) 5OH 2+ Be(H2O) 3O H+ C8H4O 42Cd(H2O) 5OH + Cu(H2O) 5OH + HCO 3CrO 42HSHPO 42SO 32OClPb(H2O) 2O H+ OBrB(OH) 4NH3 Zn(H2O ) 3OH + Ni(H2O) 5OH + CO 32Co(H2O) 5OH + ClO4-
1.8 x 10-1 5.90 x 10-2 1.71 x 10-2 1.20 x 10-2 7.52 x 10-3 1.84 x 10-3 1.30 x 10-3 1.04 x 10-3 2.6 x 10-4 ~2 x 10-4 1.9 x 10-4 1.6 x 10-4 ~1 x 10-4 6.46 x 10-5 6.40 x 10-5 4.55 x 10-5 1.76 x 10-5 1.4 x 10-5 ~1 x 10-5 3.1 x 10-6 8.32 x 10-7 ~5 x 10-7 4.3 x 10-7 3.20 x 10-7 1.2 x 10-7 6.23 x 10-8 6.0 x 10-8 2.8 x 10-8 1.3 x 10-8 2.06 x 10-9 5.8 x 10-10 5.65 x 10-10 2.5 x 10-10 ~6 x 10-11 5.61 x 10-11 ~4 x 10-11
HPO 42Al(H2O) 3(O H) 3(s) Ca(H2O) 62+ Zn(H2O) 4(OH) 2(s) H2O HS-
PO 43Al(H2O) 2(OH) 4Ca(H2O) 5OH + Zn(H2O ) 3(O H) 3OHS 2-
4.5 x 10-13 ~4 x 10-13 3.2 x 10-13 (?) (1.0 x 10-14) ~1 x 10-19
168
Lampiran 2 Tabel nilai konstanta kesetimbangan air
Temperature (o C) 0 10 20 25 30 40 50 100
[H+] (mol L1 )
pH
Acidity
3.376 x 10-8
7.47
[H+] = [OH-] = neutral
5.413 x 10-8
7.27
[H+] = [OH-] = neutral
8.252 x 10-8
7.08
[H+] = [OH-] = neutral
1.004 x 10-7
7.00
[H+] = [OH-] = neutral
1.213 x 10-7
6.92
[H+] = [OH-] = neutral
1.708 x 10-7
6.77
[H+] = [OH-] = neutral
14
2.340 x 10-7
6.63
[H+] = [OH-] = neutral
51.3 x 10-14
7.162 x 10-7
6.14
[H+] = [OH-] = neutral
Kw 0.114 x 1014
0.293 x 1014
0.681 x 1014
1.008 x 1014
1.471 x 1014
2.916 x 1014
5.476 x 10-
169
Penulis : Astu Widodo, MPd.,08125226512;
[email protected]
Penelaah: Dr. Sihkabudin, M.Pd
Copyright 2016 Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronika, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
KATA SAMBUTAN Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogik dan profesional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru pasca UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (online), dan campuran (blended) tatap muka dengan online. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggung jawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya. Jakarta,
Februari 2016
Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Sumarna Surapranata, Ph.D. NIP 195908011985031002
i
ii
DAFTAR ISI
KAT A SAMBUTAN...................................................................................................i DAFT AR ISI ............................................................................................................iii DAFT AR TABEL..................................................................................................... v PENDAHULUAN......................................................................................................1 A. Latar Belakang ..................................................................................................1 B. Tujuan................................................................................................................1 C. Peta Kompetensi ...............................................................................................2 D. Ruang Lingkup ..................................................................................................2 E. Saran Cara Penggunaan Modul .......................................................................3 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEORI BELAJAR DAN PRINSIP-PRINSIP PEMBELAJARAN ...................................................................................................5 A. Tujuan................................................................................................................5 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ....................................................................5 C. Uraian Materi .....................................................................................................6 D. Aktifitas Pembelajaran ....................................................................................11 E. Latihan/Kasus/Tugas ......................................................................................11 F. Rangkuman .....................................................................................................11 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ......................................................................13 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: PENDEKATAN, STRATEGI, METODE DAN TEKNIK PEMBELAJARAN ...................................................................................15 A. Tujuan..............................................................................................................15 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ..................................................................15 C. Uraian Materi ...................................................................................................15 D. Aktivitas Pembelajaran....................................................................................43 E. Latihan/Tugas..................................................................................................43 F. Rangkuman .....................................................................................................44 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ......................................................................45 PENUTUP ..............................................................................................................46 A. Kesimpulan......................................................................................................46 B. Tindak Lanjut ...................................................................................................46 C. Evaluasi ...........................................................................................................47 KUNCI JAWABAN ................................................................................................57 DAFT AR PUSTAKA ..............................................................................................59
iii
iv
DAFTAR TABEL Tabel 1. Deskripsi Langkah Pembelajaran ............................................................18
v
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Belajar merupakan kegiatan atau aktifitas kompleks manusia untuk memperoleh pengetahuan, meningkatkan keterampilan, memperbaiki sikap dan perilaku serta memperkuat kepribadian untuk mengembangkan pribadi seutuhnya. Tugas pokok guru adalah mengajar, karena itu diwajibkan untuk menguasai empat kompetensi, yaitu kompetensi pedagogik, kompetensi sosial, kompetensi kepribadian dan kompetensi profesional. Kompetensi yang berkaitan dengan pelaksanaan proses pembelajaran adalah kompetensi pedagogik. Agar proses pembelajaran yang dilakukan oleh guru berjalan dengan baik dan lancar serta tujuan dapat tercapai secara optimal, maka diperlukan dasar-dasar teori yang dapat menunjang pelaksanaan pembelajaran. Salah satu teori yang dapat dijadikan sebagai acuan dalam mengimplementasikan kegiatan pembelajaran adalah teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik serta berbagai pendekatan, strategi, metode, dan teknik pembelajaran yang mendidik secara kreatif dalam mata pelajaran yang diampu. Oleh karena itu teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik serta berbagai pendekatan, strategi, metode, dan teknik pembelajaran yang mendidik secara kreatif merupakan salah satu mata diklat yang diberikan dalam diklat kompetensi pedagogik.
B. Tujuan Secara umum tujuan pembelajaran ini memberikan pemahaman kepada peserta pendidikan dan latihan tentang teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik.
1
C. Peta Kompetensi
POSISI MODUL KODE UNIT KOMPETENSI PED0A00000-00
NAMA UNIT KOMPETENSI
WAKTU 4 JP 8 JP
PED0F00000-00
Pengembangan Peserta Didik Teori Belajar dan Prinsip Pembelajaran yang mendidik Pengembangan Kurikulum Pembelajaran Yang Mendidik Pemanfaatan Teknologi Informasi dan Komunikasi dalam Pembelajaran Pengembangan potensi peserta didik
PED0G00000-00
Komunikasi efektif
2 JP
PED0H00000-00
Penilaian dan evaluasi pembelajaran
5 JP
Pemanfaataan hasil penilaian dan evaluasi pembelajaran Tindakan reflektif untuk peningkatan kualitas pembelajaran.
4 JP
PED0B00000-00 PED0C00000-00 PED0D00000-00 PED0E00000-00
PED0I00000-00 PED0J00000-00
8 JP 10 JP 2 JP 4 JP
8 JP
D. Ruang Lingkup Ruang lingkup yang perlu dipelajari dalam modul ini meliputi: 1. Teori Belajar Dan Prinsip-Prinsip Pembelajaran Yang Mendidik a. Teori belajar : Behavioristik, Cognitivisme, Contructivisme, Humanistik b. Prinsip Pembelajaran Yang Mendidik dan Implikasinya 2. Pendekatan, Strategi, Metode, Dan Teknik Pembelajaran Yang Mendidik a.
Pendekatan Pembelajaran
b.
Strategi Pembelajaran
c.
Metode dan Teknik Pembelajaran
2
E. Saran Cara Penggunaan Modul 1. Untuk Guru Pembelajar Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal, langkah-langkah yang perlu dilaksanakan dalam menggunakan modul ini adalah : a. Bacalah dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada masingmasing materi pokok. Bila ada materi yang kurang jelas, peserta Diklat dapat bertanya pada instruktur/fasilitator pengampu materi. b. Kerjakan tugas dan latihan untuk mengetahui tingkat pemahaman terhadap materi yang dibahas. c. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik,harus perhatikan: 1)
Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku.
2)
Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik.
3)
Sebelum melaksanakan praktikum, lakukan identifikasi peralatan dan bahan yang diperlukan.
4)
Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar.
5)
Bila kegiatan praktikum belum jelas, silahkan bertanya pada instruktur pengampu materi.
6)
Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula
7)
Jika belum menguasai materi yang diharapkan, lakukan pengulangan pada materi pokok sebelumnya atau bertanya kepada instruktur yang mengampu materi.
2.
Untuk Widyaiswara
Dalam penggunaan modul, guru pembelajar disarankan untuk : a. Membantu peserta diklat dalam merencanakan proses belajar b. Membimbing peserta diklat melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan dalam tahap belajar c. Membantu peserta diklat dalam memahami konsep, praktik baru, dan menjawab pertanyaan peserta diklat mengenai proses belajar peserta diklat
d. Membantu peserta diklat untuk menentukan dan mengakses sumber tambahan lain yang diperlukan untuk belajar.
e. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan.
3
4
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEORI BELAJAR DAN PRINSIP-PRINSIP PEMBELAJARAN A. Tujuan Kegiatan pembelajaran 1 ini secara umum bertujuan agar guru pembelajar memahami tentang: teori pembelajaran khususnya teori belajar Behaviorisme, teori belajar Kognitifisme, teori belajar Konstruktifisme, dan teori belajar Humanisme; serta prinsip-prinsip belajar yang mendidik menurut Rothwal.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi yang harus dicapai oleh guru pembelajar melalui modul ini, adalah dengan indikator sebagai berikut: 1. Berbagai teori belajar (behaviorisme, kognitifisme, konstruktifisme, dan Humanisme) dijelaskan dengan benar 2. Berbagai teori belajar (behaviorisme, kognitifisme, konstruktifisme, dan Humanisme) dipilih sesuai dengan tujuan belajar. 3. Prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik menurut Rothwal dijelaskan dengan tepat. 4. Pendekatan pembelajaran teacher center dan student center dijelaskan dengan tepat . 5. Pendekatan pembelajaran saintifik diterapkan sesuai dengan karakteristik materi yang akan diajarkan 6. Berbagai strategi/model pembalajaran (Problem based learning, Project based learning, Discovery learning dan inquiry learning) dibedakan dengan tepat. 7. Berbagai strategi/model pembalajaran (Problem based learning, Project based learning, Discovery learning dan inquiry learning) diterapkan sesuai dengan karakteristik materi pelajaran. 8. Berbagai metoda dan teknik pembalajaran dijelaskan dengan benar 9. Berbagai metoda dan teknik pembelajaran diterapkan sesuai dengan tujuan pembelajaran.
5
C. Uraian Materi 1. Teori Belajar Belajar adalah kegiatan psiko-fisik-sosio menuju ke perkembangan pribadi seutuhnya (Suprijono, 2011). Kemudian Dimyati dan Mudjiono (2009, 7), mendefinisikan belajar sebagai tindakan dan perilaku siswa yang kompleks. Dan masih ada banyak lagi tentang pengertian belajar, namun secara umum memiliki kesamaan. Ada beberapa perspektif dalam teori belajar, emat diantaranya adalah Behaviorisme, Kognitivisme, Konstruktivisme dan Humanistik.
a. Teori Belajar Behavioristik Teori Belajar Classical Conditioning dari Pavlov, Connectionisin dari Thorndike, dan Behaviorism dari Watson merupakan teori-teori dasar dari aliran perilaku yang menjadi tonggak sejarah aliran perilaku dalam teori belajar. Teori-teori ini kemudian dikembangkan dan atau dimodifikasi oleh berbagai ahli menjadi beragam teori-teori baru dalam aliran perilaku, yang kemudian disebut aliran perilaku baru (neo-Behaviorism). Tercatat ahli-ahli yang tergabung dalam aliran perilaku baru antara lain, Clark Hull dengan teori Sistem Perilaku, Edwin Guthrie dergan teori "Contiguity", dan B.F. Skinner dengan teori "Operant Conditioning",
dan lain-lain.
Pada dasarnya,
sebagaimana teori-teori belajar dalam aliran perilaku, teori-teori dari Hull, Guthrie, dan Skinner memiliki premis dasar yang sama dengan teori-teori pendahulunya, yaitu sama-sama berlandaskan pada interaksi antara stimulus dan respons.
b. Teori Belajar Kognitif Istilah “Cognitive” berasal dari kata cognition artinya adalah pengertian. Pengertian yang lebih luas, cognition (kognisi) adalah perolehan, penataan, dan penggunaan pengetahuan. Selanjutnya, istilah kognitif menjadi populer sebagai salah satu wilayah psikologi manusia / satu konsep umum yang mencakup semua bentuk pengenalan yang meliputi setiap perilaku mental yang
berhubungan
dengan
masalah
pemahaman,
memperhatikan,
memberikan, menyangka, pertimbangan, pengolahan informasi, pemecahan masalah, pertimbangan, membayangkan, memperkirakan, berpikir dan keyakinan. Termasuk kejiwaan yang berpusat di otak ini juga berhubungan 6
dengan konasi (kehendak) dan afeksi (perasaan) yang bertalian dengan rasa. Menurut para ahli jiwa aliran kognitifis, tingkah laku seseorang itu senantiasa didasarkan pada kognisi, yaitu tindakan mengenal atau memikirkan situasi dimana tingkah laku itu terjadi. Teori belajar kognitiv lebih mementingkan proses belajar dari pada hasil belajar itu sendiri. Belajar tidak sekedar melibatkan hubungan antara stimulus dan respon, lebih dari itu belajar melibatkan proses berpikir yang sangat kompleks. Belajar adalah perubahan persepsi dan pemahaman. Perubahan persepsi dan pemahaman tidak selalu berbentuk perubahan tingkah laku yang bisa diamati.
c. Teori Belajar Konstruktivisme Konstruktivisme adalah sebuah filosofi pembelajaran yang dilandasi premis bahwa dengan merefleksi pengalaman, kita membangun, mengkonstruksi pengetahuan kita tentang dunia tempat kita hidup (Suyono dan Hariyanto, 2011). Sedangkan menurut Cahyo (2013) konstruktivisme merupakan salah satu filsafat pengetahuan yang menekan bahwa pengetahuan adalah buatan kita sendiri sebagai hasil konstruksi kognitif melalui kegiatan individu dengan membuat struktur, kategori, konsep, dan skema yang diperlukan untuk membangun pengetahuan tersebut. Trianto (2007) juga berpendapat bahwa teori pembelajaran konstruktivisme merupakan teori pembelajaran cognitive baru dalam psikologi pendidikan yang menyatakan bahwa siswa harus menemukan sendiri dan mentransformasikan informasi kompleks, mengecek informasi baru dengan aturan-aturan lama dan merevisi apabila aturan-aturan itu tidak sesuai lagi. Masih ada banyak lagi definisi tentang teori belajar konstruktivisme, namun secara umum memiliki kesamaan.
d. Teori Belajar Humanistik Humanistic theory telah dilukiskan sebagai angkatan ketiga dalam psikologi modern. Teori ini menolak determinisme Freud dari instink dan determinisme lingkungan dari teori pembelajaran. Pendukung humanis memiliki pandangan yang sangat positif dan optimis tentang kodrat manusia. Pandangan
7
humanistik menyatakan bahwa manusia adalah agen yang bebas dengan kemampuan superior untuk menggunakan simbol-simbol dan berpikir secara abstrak. Jadi, orang mampu membuat pilihan yang cerdas, untuk bertanggungjawab atas perbuatannya, dan menyadari potensi penuhnya sebagai orang yang mengaktualisasikan diri. Humanist memiliki pandangan holistik mengenai perkembangan manusia, yang melihat setiap orang sebagai makhluk keseluruhan yang unik dengan nilai independen. Dalam pandangan holistik, seseorang lebih dari sekedar kumpulan dorongan, instink, dan pengalaman yang dipelajari. Tiga tokoh terkemuka Psikologi humanistik adalah Charlotte Buhler (1893–1974), Abraham Maslow (1908–1970), dan Carl Rogers (1902–1987). Mencermati empat macam teori belajar tersebut, akan memandu guru pembelajar untuk menentukan pilihan. Teori belajar mana yang paling efektif untuk dapat digunakan sebagai acuan pengembangan pembelajaran yang diampu. Tentu semua itu tergantung dari tujuan yang telah ditetapkan. Tidak ada yang terbaik, yang terpenting adalah teori belajar mana yang paling sesuai.
2. Prinsip Pembelajaran a. Prinsip-Prinsip Belajar (menurut Rothwal) Pembelajaran adalah proses interaksi antar peserta didik, antara peserta didik dengan tenaga pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar. Prinsip belajar adalah konsep-konsep yang harus diterapkan didalam proses belajar mengajar . Seorang guru akan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik apabila ia dapat menerapkan cara mengajar yang sesuai dengan prinsipprinsip orang belajar. Dalam perencanaan pembelajaran, prinsip-prinsip belajar dapat mengungkap batas-batas kemungkinan dalam pembelajaran. Dalam melaksanakan pembelajaran, pengetahuan tentang teori dan prinsipprinsip belajar dapat membantu guru dalam memilih tindakan yang tepat. Banyak teori dan prinsip-prinsip belajar yang dikemukakan oleh para ahli, namun secara umum memiliki persamaan. Prinsip-prinsip belajar yang disampaikan oleh Rothwal adalah beriku d bawah ini. 1)
8
Prinsip Kesiapan (Readiness)
Proses belajar dipengaruhi kesiapan peserta didik. Yang dimaksud dengan kesiapan atau readiness adalah kondisi individu yang memungkinkan ia dapat belajar. Berkenaan dengan hal itu terdapat berbagai macam taraf kesiapan belajar untuk suatu tugas khusus. Peserta didik yang belum siap untuk melaksanakan suatu tugas dalam belajar akan mengalami kesulitan atau malah putus asa. Yang termasuk kesiapan ini ialah kematangan dan pertumbuhan fisik, intelegensi latar belakang pengalaman, hasil belajar yang baku, motivasi, persepsi dan faktor-faktor lain yang memungkinkan seseorang dapat belajar. 2)
Prinsip Motivasi (Motivation)
Tujuan dalam belajar diperlukan untuk suatu proses yang terarah. Motivasi adalah suatu kondisi dari pelajar untuk memprakarsai kegiatan, mengatur arah kegiatan itu dan memelihara kesungguhan. Secara alami peserta didik selalu ingin tahu dan melakukan kegiatan penjajagan dalam lingkungannya. Rasa ingin tahu ini seyogyanya didorong dan bukan dihambat dengan memberikan aturan yang sama untuk semua anak. 3)
Prinsip Persepsi
Seseorang cenderung untuk percaya sesuai dengan bagaimana ia memahami situasi. Persepsi adalah interpretasi tentang situasi yang hidup. Setiap individu melihat dunia dengan caranya sendiri yang berbeda dari yang lain. Persepsi ini mempengaruhi perilaku individu. Seseorang guru akan dapat memahami murid-muridnya lebih baik bila ia peka terhadap bagaimana cara seseorang melihat suatu 4)
Prinsip Tujuan
Tujuan harus tergambar jelas dalam pikiran dan diterima oleh peserta didik pada saat proses belajar terjadi. Karena tujuan merupakan sasaran khusus yang hendak dicapai oleh seseorang. Sehingga keberadaannya sangat penting untuk suatu kegiatan pembelajaran. 5)
Prinsip Perbedaan Individual
Proses belajar bercorak ragam bagi setiap orang. Proses pengajaran seyogyanya memperhatikan perbedaan individual dalam kelas sehingga dapat memberi kemudahan pencapaian tujuan belajar yang setinggi9
tingginya. Pengajaran yang hanya memperhatikan satu tingkatan sasaran akan gagal memenuhi kebutuhan seluruh peserta didik. Karena itu seorang guru perlu memperhatikan latar belakang, emosi, dorongan dan kemampuan individu dan menyesuaikan materi pelajaran dan tugas-tugas belajar kepada aspek-aspek tersebut. 6)
Prinsip Transfer dan Retensi
Belajar dianggap bermanfaat bila seseorang dapat menyimpan dan menerapkan hasil belajar dalam situasi baru. Apa pun yang dipelajari dalam suatu situasi pada akhirnya akan digunakan dalam situasi yang lain. Proses tersebut dikenal dengan proses transfer, kemampuan seseorang untuk menggunakan lagi hasil belajar disebut retensi. Bahan-bahan yang dipelajari dan diserap dapat digunakan oleh peserta didik dalam situasi baru. 7)
Prinsip Belajar Kognitif
Belajar kognitif melibatkan proses pengenalan dan atau penemuan. Belajar kognitif mencakup asosiasi antar unsur, pembentukan konsep, penemuan masalah, dan keterampilan memecahkan masalah yang selanjutnya membentuk perilaku baru, berpikir, menalar, menilai dan berimajinasi merupakan aktivitas mental yang berkaitan dengan proses belajar kognitif. Proses belajar itu dapat terjadi pada berbagai tingkat kesukaran dan menuntut berbagai aktivitas mental. 8)
Prinsip Belajar Afektif
Proses belajar afektif seseorang menentukan bagaimana ia menghubungkan dirinya dengan pengalaman baru. Belajar afektif mencakup nilai emosi, dorongan, minat dan sikap. Dalam banyak hal pelajar mungkin tidak menyadari belajar afektif. Sesungguhnya proses belajar afektif meliputi dasar yang asli untuk dan merupakan bentuk dari sikap, emosi dorongan, minat dan sikap individu.
9) 10
Prinsip Belajar Psikomotor
Prinsip belajar psikomotor individu menentukan bagaimana ia mampu mengendalikan aktivitas ragawinya. Belajar psikomotor mengandung aspek mental dan fisik. 10) Prinsip Evaluasi Jenis cakupan dan validitas evaluasi dapat mempengaruhi proses belajar saat ini dan selanjutnya. Pelaksanaan latihan evaluasi memungkinkan bagi individu untuk menguji kemajuan dalam pencapaian tujuan. Penilaian individu terhadap proses belajarnya dipengaruhi oleh kebebasan untuk menilai. Evaluasi mencakup kesadaran individu mengenai penampilan, motivasi belajar dan kesiapan untuk belajar. Individu yang berinteraksi dengan yang lain pada dasarnya ia mengkaji pengalaman belajarnya dan hal ini pada gilirannya
akan
dapat
meningkatkan
kemampuannya untuk
menilai
pengalamannya.
D. Aktifitas Pembelajaran Kegiatan yang harus dilakukan oleh guru pembelajar meliputi: membaca dengan cermat sub materi 1: Teori Belajar dan Prinsip Pembelajaran. Kemudian membahas dan berdiskusi dengan teman sejawat, setelah itu mengerjakan latihan / kasus / tugas, dan merefleksi diri.
E. Latihan/Kasus/Tugas Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas. 1. Dalam proses pembelajaran, pada saat kapankah kita dapat memanfaatkan teori belajar behavioristik, kognitif, konstruktif, dan humanistik? 2. Dalam proses pembelajaran, pada saat kapankah kita menggunakan prinsip belajar kognitif, afektif, dan psikomotorik?
F. Rangkuman Teori belajar merupakan konsep-konsep dan prinsip-prinsip yang bersifat teoritis dan telah teruji kebenarannya melalui eksperimen. Menurut teori belajar behavioristik, belajar adalah perubahan tingkah laku sebagai hasil dari pengalaman. Belajar sebagai akibat dari adanya interaksi antara stimulus dan 11
respon. Seseorang dianggap telah belajar, jika dapat menunjukkan perubahan perilaku. Faktor lain yg dianggap penting oleh aliran ini adalah faktor penguatan. Bila penguatan ditambahkan (positive reinforcement), maka respon akan semakin kuat, sebaliknya jika penguatan dikurangi/dihilangkan (negative reinforcement) maka responpun akan melemah. Pada aliran kognitif, tingkah laku seseorang itu senantiasa didasarkan pada kognisi, yaitu tindakan mengenal atau memikirkan situasi dimana tingkah laku itu terjadi. Teori belajar kognitif lebih mementingkan proses belajar dari pada hasil belajar itu sendiri. Belajar tidak sekedar melibatkan hubungan antara stimulus dan respon, lebih dari itu belajar melibatkan proses berpikir yang sangat kompleks. Belajar merupakan perubahan persepsi dan pemahaman. Perubahan persepsi dan pemahaman tidak selalu berbentuk perubahan tingkah laku yang bisa diamati. Teori belajar kontruktivisme merupakan teori belajar yang menuntut peserta didik mengkonstruksi kegiatan belajar dan mentransformasikan informasi kompleks untuk membangun pengetahuan secara mandiri. Teori belajar humanistik berpendapat bahwa motivasi dasar manusia adalah mencapai aktualisasi diri. Proses belajar harus terjadi dalam suasana bebas, diprakarsai sendiri dan percaya pada diri sendiri (self initiated and self reliant learning). Dalam teori belajar ini, belajar dianggap berhasil jika peserta didik memahami lingkungannya dan dirinya sendiri. Peserta didik dalam proses belajarnya harus berusaha agar lambat laun ia mampu mencapai aktualisasi diri dengan sebaik-baiknya. Teori belajar ini berusaha memahami perilaku belajar dari sudut pandang pelaku, bukan dari sudut pandang pengamat. Dalam melaksanakan proses belajar mengajar, selain memperhatikan berbagai teori belajar juga memperhatikan prinsip-prinsip pembelajaran yg mendidik. Prinsip pembelajaran menurut Rothwal meliputi: kesiapan, motivasi, persepsi, tujuan, perbedaan individual, transfer & retensi, prinsip kognitif, afektif dan psikomotor serta
prinsip
evaluasi.
diimplementasikan
dalam
Beberapa proses
teori
belajar
pembelajaran.
tersebut
diatas
Disamping
itu
perlu proses
pembelajarannya harus memperhatikan prinsip-prinsip pembelajaran agar hasil belajar dapat tercapai secara optimal.
12
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Umpan Balik a. Hal-hal apa saja yg sudah saudara kuasai berdasarkan pemahaman dan pengalaman yang berkaitan dengan materi pokok teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik ?
b. Hal-hal apa saja yg masih belum saudara kuasai berdasarkan pemahaman dan pengalaman yang berkaitan dengan materi pokok teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik ?
c.
Saran apa yang dapat saudara sampaikan terkait dengan proses pembahasan materi pokok teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik agar kegiatan berikutnya lebih baik / lebih berhasil ?
2. Tindak lanjut Guru pembelajar dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80.
13
14
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: PENDEKATAN, STRATEGI, METODE DAN TEKNIK PEMBELAJARAN A. Tujuan Kegiatan pembelajaran 2 ini secara umum bertujuan agar guru pembelajar memahami tentang: pendekatan pembelajaran khususnya berkaitan dengan saintifik, strategi dan model-model pembelajaran, serta berbagai metode dan teknik pembelajaran.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi yang harus dicapai oleh guru pembelajar melalui modul ini, adalah dengan indikator sebagai berikut: 1.
Pendekatan pembelajaran teacher center dan student center dijelaskan dengan tepat
2.
Pendekatan pembelajaran saintifik diterapkan sesuai dengan karakteristik materi yang akan diajarkan
3.
Berbagai strategi dan model pembalajaran (Problem based learning, Project based learning, Discovery learning dan inquiry learning) dibedakan dengan tepat
4.
Berbagai strategi/model pembalajaran (Problem based learning, Project based learning, Discovery learning dan inquiry learning) diterapkan sesuai dengan karakteristik materi pelajaran
5.
Berbagai metode dan teknik pembalajaran dijelaskan dengan benar
6.
Berbagai metode dan teknik pembelajaran diterapkan sesuai dengan tujuan pembelajaran
C.
Uraian Materi
1. Pendekatan Pembelajaran Menurut pendapat Wahjoedi, pendekatan pembelajaran adalah cara mengelola kegiatan belajar dan perilaku peserta didik agar ia dapat aktif melakukan tugas belajar sehingga dapat memperoleh hasil belajar secara optimal. Sedangkan
15
menurut Sanjaya pendekatan pembelajaran dapat diartikan sebagai titik tolak atau sudut pandang kita terhadap proses pembelajaran, yang merujuk pada pandangan tentang terjadinya suatu proses yang sifatnya masih sangat umum. Di dalamnya
mewadahi, menginspirasi, menguatkan,
dan melatari
metode
pembelajaran dengan cakupan teoretis tertentu. Berdasarkan kajian terhadap pendapat ini, maka pendekatan merupakan langkah awal pembentukan suatu ide dalam memandang suatu masalah atau obyek kajian. Pendekatan ini akan menentukan arah pelaksanaan ide tersebut untuk menggambarkan perlakuan yang diterapkan terhadap masalah atau obyek kajian yang akan ditangani. Sedangkan menurut Sanjaya (Sanjaya dan Wina, 2008) pendekatan pembelajaran dapat diartikan sebagai titik tolak atau sudut pandang kita terhadap proses pembelajaran, yang merujuk pada pandangan tentang terjadinya suatu proses yang sifatnya masih sangat umum. Roy Killen (1998) mencatat ada dua pendekatan dalam pembelajaran, yaitu pendekatan yang berpusat pada guru (teacher-centred approaches) dan pendekatan yang berpusat pada peserta didik (student-centred approaches). Namun masih ada jenis pendekatan yang lain, misalnya pendekatan saintifik.
a. Pendekatan pembelajaran yang berorientasi pada guru (teacher centered approach) Pendekatan pembelajaran yang berorientasi pada guru memiliki ciri bahwa manajemen dan pengelolaan pembelajaran ditentukan oleh guru. Peran peserta didik pada pendekatan ini hanya melakukan aktivitas sesuai dengan petunjuk guru. Selanjutnya pendekatan pembelajaran yang berpusat pada guru menurunkan strategi pembelajaran langsung melakukan aktivitas sesuai dengan minat dan keinginannya. (direct instruction), pembelajaran deduktif atau pembelajaran ekspositori. Pada strategi ini peran guru sangat menentukan baik dalam pilihan isi atau materi pelajaran maupun penentuan proses pembelajaran. b.
Pendekatan pembelajaran yang berorientasi pada peserta didik (student centered approach).
Pendekatan pembelajaran berorientasi pada peserta didik adalah pendekatan pembelajaran yang menempatkan peserta didik sebagai subjek belajar.
16
Pendekatan pembelajaran yang berorientasi pada peserta didik, menejemen, dan pengelolaannya ditentukan oleh peserta didik. Pada pendekatan ini peserta didik memiliki kesempatan yang terbuka untuk melakukan kreativitas dan mengembangkan potensinya melalui aktivitas secara langsung sesuai dengan minat dan keinginannya. Pendekatan ini selanjutnya menurunkan strategi pembelajaran discovery dan inkuiry serta strategi pembelajaran induktif. Pada strategi ini peran guru sebagai fasilitator, dan pembimbing sehingga kegiatan belajar peserta didik menjadi lebih terarah. Pendekatan pembelajaran sebagai pedoman umum dalam menyusun langkah-Iangkah metode pengajaran yang akan digunakan. c.
Pendekatan Saintifik
1)
Esensi Pendekatan Saintifik/Pendekatan Ilmiah
Proses pembelajaran dapat dipadankan dengan suatu proses ilmiah, karena itu
Pendekatan saintifik diyakini sebagai titian emas perkembangan dan
pengembangan sikap, keterampilan, dan pengetahuan peserta didik. Dalam pendekatan atau proses kerja yang memenuhi kriteria ilmiah, para ilmuan lebih
mengedepankan
penalararan
induktif
(inductive
reasoning)
dibandingkan dengan penalaran deduktif (deductive reasoning). Penalaran induktif memandang fenomena atau situasi spesifik, kemudian menarik simpulan secara keseluruhan. Penalaran induktif menempatkan bukti-bukti spesifik ke dalam relasi ide yang lebih luas. Metode ilmiah umumnya menempatkan fenomena unik dengan kajian spesifik dan detail untuk kemudian merumuskan simpulan umum. Metode ilmiah merujuk pada teknik-teknik investigasi atas suatu atau beberapa fenomena atau gejala, memperoleh pengetahuan
baru,
atau
mengoreksi dan memadukan
pengetahuan sebelumnya. Untuk dapat disebut ilmiah, metode pencarian (method of inquiry) harus berbasis pada bukti-bukti dari objek yang dapat diobservasi, empiris, dan terukur dengan prinsip-prinsip penalaran yang spesifik. Karena itu, metode ilmiah umumnya memuat serangkaian aktivitas pengumpulan data melalui observasi atau ekperimen, mengolah informasi atau data, menganalisis, kemudian memformulasi, dan menguji hipotesis.
17
Pembelajaran dengan pendekatan saintifik dapat didefinisikan sebagai pembelajaran
yang dirancang sedemikian rupa sehingga peserta didik secara aktif mengonstruk konsep,
hukum
atau
prinsip
melalui
tahapan-tahapan
mengamati
(untuk
mengidentifikasi atau menemukan masalah), merumuskan masalah, mengajuk an atau
merumuskan
hipotesis,
mengumpulkan
data
dengan
berbagai
teknik,
menganalisis data, menarik kesimpulan dan mengomunikasikan konsep, hukum atau prinsip yang “ditemukan”. Penerapan pendekatan saintifik dalam pembelajaran melibatkan keterampilan proses seperti mengamati, mengklasifikasi, mengukur, meramalkan, menyimpulkan.
Dalam
melaksanakan
proses-proses
menjelaskan, dan
tersebut,
bantuan
guru
diperlukan. Akan tetapi bantuan guru tersebut harus semakin berkurang dengan semakin bertambah dewasanya peserta didik atau semakin tingginya kelas peserta didik.
2)
Langkah-langkah Pembelajaran dengan Pendekatan Saintifik
Langkah pembelajaran dengan pendekatan saintifik didasarkan pada Permendikbud No 103 Tahun 2014 tentang Pembelajaran Pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah. Tabel 1. Deskripsi Langkah Pembelajaran
Langkah Pembelajaran
18
Deskripsi Kegiatan
Bentuk Hasil Belajar
Mengamati (observing)
mengamati dengan indra (membaca, mendengar, menyimak, melihat, menonton, dan sebagainya) dengan atau tanpa alat
perhatian pada waktu mengamati suatu objek/ membaca suatu tulisan/ mendengar suatu penjelasan, catatan yang dibuat tentang yang diamati, kesabaran, waktu (on task) yang digunakan untuk mengamati.
Menanya (questioning)
Membuat dan mengajukan pertanyaan, tanya jawab, berdiskusi tentang informasi yang belum dipahami, informasi tambahan yang ingin
Jenis, kualitas, dan jumlah pertanyaan yang diajukan peserta didik (pertanyaan faktual, konseptual, prosedural, dan hipotetik).
diketahui, atau sebagai klarifikasi. Mengumpulkan informasi/ mencoba (experimenting)
Mengeksplorasi, mencoba, berdiskusi, mendemonstrasikan, meniru bentuk/gerak, melakukan eksperimen, membaca sumber lain selain buku teks, mengumpulkan data dari nara sumber melalui angket, wawancara, dan memodifikasi/ menambahi/mengembangkan
Jumlah dan kualitas sumber yang dikaji/digunakan, kelengkapan informasi, validitas informasi yang dikumpulkan, dan instrumen/alat yang digunakan untuk mengumpulkan data.
Menalar/ Mengasosiasi (associating)
Mengolah informasi yang sudah dikumpulkan, menganalisis data dalam bentuk membuat kategori, mengasosiasi atau menghubungkan fenomena/informasi yang terkait dalam rangka menemukan suatu pola, dan menyimpulkan.
Mengembangkan interpretasi, argumentasi dan kesimpulan mengenai keterkaitan informasi dari dua fakta/ konsep, interpretasi argumentasi dan kesimpulan mengenai keterkaitan lebih dari dua fakta/ konsep/ teori, menyintesis dan argumentasi serta kesimpulan keterkaitan antarberbagai jenis fakta/ konsep/ teori/ pendapat; mengembangkan interpretasi, struktur baru, argumentasi, dan kesimpulan yang menunjukkan hubungan fakta/konsep/ teori dari dua sumber atau lebih yang tidak bertentangan; mengembangkan interpretasi, struktur baru, argumentasi dan kesimpulan dari konsep/ teori/ 19
pendapat yang berbeda dari berbagai jenis sumber. Mengomunikasi menyajikan laporan dalam kan(communicat bentuk bagan, diagram, ing) atau grafik; menyusun laporan tertulis; dan menyajikan laporan meliputi proses, hasil, dan kesimpulan secara lisan.
Menyajikan hasil kajian (dari mengamati sampai menalar) dalam bentuk tulisan, grafis, media elektronik, multi media dan lainlain.
2. Strategi Pembelajaran Strategi pembelajaran sangat perlu mendapat perhatian. Karena pemilihan strategi pembelajaran yang tepat akan menunjang keberhasilan pencapaian tujuan pembelajaran. menciptakan suasana pembelajaran yang menyenangkan dan menggairahkan sehingga mampu meningkatkan peran aktif peserta didik. Dalam dunia pendidikan, strategi diartikan sebagai plan, method, or series of activities designed to achieves a particular educational goal. Jadi, dengan demikian strategi pembelajaran dapat diartikan sebagai perencanaan yang berisi tentang rangkaian kegiatan yang didesain untuk mencapai tujuan pendidikan (Martinis Yamin, 2009). a. Jenis Strategi Pembelajaran Menurut Rowntree (Sanjaya, 2008), strategi pembelajaran dibedakan dalam tiga kelompok, yaitu: strategi penyampaian penemuan (exposition-discovery learning), strategi pembelajaran kelompok, dan strategi pembelajaran individual (groups-individual learning). 1)
Strategi Penyampaian (exposition-discovery))
Strategi pembelajaran eksposition merupakan strategi pembelajaran yang menekankan kepada proses penyampaian materi secara intensif dari seorang guru kepada sekelompok peserta didik dengan maksud agar peserta didik dapat menguasai materi pelajaran secara optimal. Berbeda dengan strategi discovery, yang mana bahan pelajaran dicari dan ditemukan sendiri oleh peserta didik melalui berbagai aktivitas, sehingga 20
tugas pendidik lebih banyak sebagai fasilitator dan pembimbing. Karena sifatnya yang demikian strategi ini sering disebut juga sebagai strategi pembelajaran tidak langsung. 2)
Strategi Pembelajaran Kelompok
Belajar kelompok dilakukan secara beregu. Bentuk belajar kelompok ini bisa dalam pembelajaran kelompok besar atau klasikal; atau bisa juga dalam kelompok-kelompok kecil. Strategi ini tidak memperhatikan kecepatan belajar individual, semua dianggap sama. Oleh karena itu, dalam belajar kelompok dapat terjadi peserta didik yang memiliki kemampuan tinggi akan terhambat oleh peserta didik yang kemampuannya biasa-biasa saja. Begitu pula sebaliknya, peserta didik yang memiliki kemampuan kurang akan merasa tergusur oleh peserta didik yang kemampuannya tinggi. 3)
Strategi Pembelajaran Individual
Strategi pembelajaran individual dilakukan peserta didik secara mandiri. Kecepatan, kelambatan, dan keberhasilan peserta didik sangat ditentukan oleh kemampuan individu peserta didik yang bersangkutan. Bahan pelajaran serta bagaimana mempelajarinya didesain untuk belajar sendiri. Contoh dari strategi pembelajaran ini adalah belajar melalui modul atau melalui kaset audio. b.
Pertimbangan Penentuan Strategi Pembelajaran
Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan strategi pembelajaran tertulis di bawah ini. 1)
Tujuan Pembelajaran
Tujuan merupakan faktor yang paling pokok, sebab semua faktor yang ada di dalam situasi pembelajaran, termasuk strategi pembelajaran, diarahkan dan diupayakan semata-mata untuk mencapai tujuan. Tujuan pengajaran menggambarkan tingkah laku yang harus dimiliki mahapeserta didik setelah proses pembelajaran selesai dilaksanakan. Tingkah laku tersebut dalam dikeleompokkan
ke
dalam
kelompok
pengetahuan
(aspek
kognitif),
keterampilan (aspek psikomotorik), dan sikap (aspek afektif)
21
2)
Materi Pembelajaran
Dilihat dari hakikatnya, ilmu atau materi pelajaran memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Karakteristik ilmu atau materi pelajaran membawa implikasi terhadap penggunaan cara dan teknik dalam pembelajaran. Secara teoritis di dalam ilmu atau materi terdapat beberapa sifat materi, yaitu fakta, konsep, prinsip, masalah, prosedur (keterampilan), dan sikap (nilai). 3) Peserta didik Peserta didik sebagai pihak yang berkepentingan di dalam proses pembelajaran, sebab tujuan yang harus dicapai semata-mata untuk mengubah perilaku peserta didik itu sendiri. Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan ialah jumlah peserta didik yang terlibat di dalam proses pembelajaran. 4)
Waktu
Faktor waktu dapat dibagi dua, yaitu yang menyangkut jumlah waktu dan kondisi waktu. Hal yang menyangkut jumlah waktu adalah berapa jumlah jam pelajaran yang tersedia untuk proses pembelajaran. Sedangkan yang menyangkut kondisi waktu ialah kapan pembelajaran itu dilaksanakan. Pagi, siang, sore atau malam, kondisinya akan berbeda. Hal tersebut akan berpengaruh terhadap proses pembelajaran yang terjadi. 5)
Guru
Faktor guru, Teknik penyajian yang paralel adalah teknik penemuan, teknik penyajian kasus, dan teknik nondirektif. Faktor guru adalah salah satu faktor penentu, pertimbangan semua faktor di atas akan sangat bergantung kepada kreativitas guru. Dedikasi dan kemampuan gurulah yang pada akhirnya mempengaruhi proses pembelajaran. 3.
Metode dan Teknik Pembelajaran
Metode berasal dari kata method (Inggris), yang artinya melalui, melewati, jalan atau cara untuk memeroleh sesuatu. Oleh Sanjaya (2008). metode didefinisikan sebagai cara yang digunakan untuk mengimplementasikan rencana yang sudah disusun dalam kegiatan nyata agar tujuan yang telah disusun tercapai secara optimal. Ini berarti metode digunakan untuk merealisasikan proses belajar 22
mengajar yang telah ditetapkan. Sedangkan menurut Abdurrahman Ginting, metode pembelajaran dapat diartikan cara atau pola yang khas dalam memanfaatkan berbagai prinsip dasar pendidikan serta berbagai teknik dan sumberdaya terkait lainnya agar terjadi proses pemblajaran pada diri pembelajar. Dengan kata lain metode pembelajaran adalah teknik penyajian yang dikuasai oleh seorang guru untuk menyajikan materi pelajaran kepada murid di dalam kelas baik secara individual atau secara kelompok agar materi pelajaran dapat diserap, dipahami dan dimanfaatkan oleh murid dengan baik (Ginting, 2008). Strategi pembelajaran sifatnya masih konseptual dan untuk mengimplementasikan digunakan berbagai metode pembelajaran tertentu. Dengan kata lain, strategi merupakan “a plan of operation achieving something” sedangkan metode adalah “a way in achieving something” (Sanjaya, 2008). Jadi, metode pembelajaran merupakan cara yang digunakan untuk mengimplementasikan rencana yang sudah disusun dalam bentuk kegiatan nyata dan praktis untuk mencapai tujuan pembelajaran. Menurut L. James Havery teknik adalah prosedur logis dan rasional untuk merancang suatu rangkaian komponen yang berhubungan satu dengan yang lainnya dengan maksud untuk berfungsi sebagai satu kesatuan dalam usaha mencapai suatu tujuan yang telah ditentukan (http://adityatriastuti. blogspot. com). Teknik pembelajaran merupakan penjabaran lebih lanjut dari metode, sehingga pengertian teknik pembelajaran dapat diartikan sebagai suatu cara yang dilakukan seseorang dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik dengan memperhatikan unsur-unsur yang saling terikat dan berkaitan untuk mencapai tujuan pembelajaran, agar pembelajaran lebih efisien. a.
Macam Metode Pembelajaran
Metode pembelajaran sebagai cara mengajar guru di kelas ragamnya sangat banyak. Sehingga pilihan metode pembelajaran yang dapat digunakan oleh guru sangat bergantung pada beberapa pertimbangan. Beberapa metode yang sering digunakan dan populer bagi para pengajar antara lain: ceramah, diskusi, tanya jawab, demonstrasi, dan sebagainya. Berikut ini diuraikan secara singkat beberapa metode pembelajaran dan langkahnya. 1)
Metode Ceramah
23
Metode ceramah yaitu sebuah metode mengajar dengan menyampaikan informasi dan pengetahuan saecara lisan kepada sejumlah peserta didik yang pada umumnya mengikuti secara pasif. Metode ceramah dapat dikatakan sebagai satu-satunya metode yang paling ekonomis untuk menyampaikan informasi, dan paling efektif dalam mengatasi kelangkaan literatur atau rujukan yang sesuai dengan jangkauan daya beli dan paham peserta didik. Metode ini disebut juga dengan metode kuliah atau metode pidato. Dalam pelaksanaannya, metode ceramah terdiri atas dua tahap, yaitu: persiapan dan pelaksanaan. a)
Tahap Persiapan, pada tahap ini yang harus dilakukan adalah: (1) Merumuskan tujuan yang ingin dicapai. (2) Menentukan pokok-pokok materi yang akan diceramahkan (3) Mempersiapkan alat bantu.
b)
Tahap Pelaksanaan, Pada tahap ini ada tiga langkah yang harus dilakukan: (1) Langkah Pembukaan Langkah pembukaan dalam metode ceramah merupakan langkah yang menentukan. Keberhasilan pelaksanaan ceramah sangat ditentukan oleh langkah ini. (2) Langkah Penyajian Tahap penyajian adalah tahap penyampaian materi pembelajaran dengan cara bertutur. Agar ceramah berkualitas sebagai metode pembelajaran, maka guru harus menjaga perhatian peserta didik agar tetap terarah pada materi pembelajaran yang sedan g disampaikan. (3) Langkah Mengakhiri atau Menutup Ceramah Ceramah harus ditutup dengan ringkasan pokok-pokok materi, agar materi pelajaran yang sudah dipahami dan dikuasai peserta didik tidak
terbang
kembali.
Ciptakanlah
kegiatan-kegiatan
yang
memungkinkan peserta didik tetap mengingat materi pembelajaran. Perlu diperhatikan, bahwa ceramah akan berhasil baik, bila didukung oleh metode-metode lainnya, misalnya tanya jawab, tugas, latihan dan lain-lain. 24
2)
Metode Diskusi
Metode diskusi adalah metode mengajar yang sangat erat hubungannya dengan memecahkan masalah (problem solving). Metode ini lazim juga disebut sebagai diskusi kelompok (group discussion) dan resitasi bersama (socialized recitation). Metode Diskusi dilaksanakan dalam tiga tahap, yaitu persiapan, pelaksanaan, dan penutup. a)
Tahap Persiapan: (1) Merumuskan tujuan yang ingin dicapai, baik tujuan yang bersifat umum maupun tujuan khusus. (2) Menentukan jenis diskusi yang dapat dilaksanakan sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai. (3) Menetapkan masalah yang akan dibahas. (4) Mempersiapkan segala sesuatu yang berhubungan dengan teknis pelaksanaan diskusi, misalnya ruang kelas dengan segala fasilitasnya, petugas-petugas diskusi seperti moderator, notulis, dan tim perumus, manakala diperlukan.
b)
Tahap Pelaksanaan: (1) Memeriksa
segala
persiapan
yang
dianggap
dapat
memengaruhi kelancaran diskusi; (2) Memberikan
pengarahan
sebelum
dilaksanakan
diskusi,
misalnya menyajikan tujuan yang ingin dicapai serta aturanaturan diskusi sesuai dengan jenis diskusi yang akan dilaksanakan; (3) Melaksanakan diskusi sesuai dengan aturan main yang telah ditetapkan.
Dalam
pelaksanaan
diskusi
hendaklah
memerhatikan suasana atau iklim belajar yang menyenangkan, misalnya tidak tegang, tidak saling menyudutkan, dan lain sebagainya; (4) Memberikan kesempatan yang sama kepada setiap peserta diskusi untuk mengeluarkan gagasan dan ide-idenya;
25
(5) Mengendalikan pembicaraan kepada pokok persoalan yang sedang dibahas; (6) Hal ini sangat penting, sebab tanpa pengendalian biasanya arah pembahasan menjadi melebar dan tidak fokus. c)
Tahap Penutup: (1) Membuat pokok-pokok pembahasan sebagai kesimpulan sesuai dengan hasil diskusi; (2) Me-review jalannya diskusi dengan meminta pendapat dari seluruh peserta
sebagai
umpan balik
untuk
perbaikan
selanjutnya. 3)
Metode Demonstrasi
Metode demonstrasi adalah cara pengelolaan pembelajaran dengan memperagakan atau mempertunjukkan kepada peserta didik suatu proses, situasi, benda, atau cara kerja suatu produk teknologi yang sedang dipelajari. Demontrasi dapat dilakukan dengan menunjukkan benda baik yang sebenarnya, model, maupun tiruannya dan disertai dengan penjelasan lisan. Demonstrasi akan menjadi aktif jika dilakukan dengan baik oleh guru dan selanjutnya dilakukan oleh peserta didik. Metoda ini dapat dilakukan untuk kegiatan yang alatnya terbatas tetapi akan dilakukan terus-menerus dan berulang-ulang oleh peserta didik. Metode demonstrasi dikatakan juga metode yang digunakan untuk memperlihatkan sesuatu proses atau cara kerja suatu benda yang berkenaan dengan bahan pelajaran. Langkah-langkah metode Demonstrasi a)
Perencanaan, hal yang dilakukan adalah: (1) Merumuskan tujuan yang jelas baik dari sudut kecakapan atau
kegiatan
yang
diharapkan
dapat
ditempuh
setelah metode
demonstrasi berakhir; (2) Menetapkan garis-garis besar langkah-langkah demonstrasi yang
akan dilaksanakan; (3) Memperhitungkan waktu yang dibutuhkan;
26
(4) Selama
demonstrasi berlangsung,
seorang guru
hendaknya
introspeksi diri apakah: (a) Keterangan-keterangannya dapat didengar dengan jelas oleh
peserta didik; (b) Semua media yang digunakan ditempatkan pada posisi yang
baik sehingga setiap peserta didik dapat melihat; (c) Peserta didik disarankan membuat catatan yang dianggap perlu. (d) Menetapkan rencana penilaian terhadap kemampuan peserta
didik. b)
Pelaksanaan, hal dilakukan adalah: (1) Memeriksa hal-hal di atas untuk kesekian kalinya (terutama
memeriksa alat bantu yang akan digunakan dalam pembelajaran); (2) Memberikan
penjelasan
tentang
topik
yang
akan
didemonstrasikan; (3) Memulai demonstrasi dengan menarik perhatian peserta didik
(Memperhatikan keadaan peserta didik, apakah semuanya mengikuti demonstrasi dengan baik) (4) Mengingatkan pokok-pokok materi yang didemonstrasikan agar
demonstrasi mencapai sasaran; (5) Memberikan
kesempatan kepada peserta didik untuk aktif
memikirkan lebih lanjut tentang apa yang dilihat dan didengarnya dalam bentuk mengajukan pertanyaan (memberi peluang kepada peserta didik untuk mencoba sebelum latihan); (6) Memberi penguatan (melalui diskusi, tanya jawab, dan atau
latihan) terhadap hasil demonstrasi; (7) Menyimpulkan inti sari dari hal yang telah didiskusikan dengan
cara mengaktifkan peserta didik; (8) Sebagai catatan selama pelaksanaan demonstrasi menghindari
ketegangan, oleh karena itu guru hendaknya selalu menciptakan suasana yang harmonis, dan selalu memperhatikan keamanan dan keselamatan. 27
c)
Evaluasi, Sebagai tindak lanjut setelah diadakannya demonstrasi sering diiringi dengan kegiatan-kegiatan belajar selanjutnya. Kegiatan ini dapat berupa pemberian tugas, seperti membuat laporan,
menjawab
pertanyaan, mengadakan latihan lebih lanjut. Selain itu, guru dan peserta didik mengadakan evaluasi terhadap demonstrasi yang dilakukan,
apakah sudah berjalan efektif sesuai dengan yang
diharapkan. 4)
Metode Penugasan
Metode pemberian tugas adalah cara mengajar atau penyajian materi melalui penugasan peserta didik untuk melakukan suatu pekerjaan dengan maksud agar peserta didik melakukan kegiatan belajjar. Pemberian tugas dapat secara individual atau kelompok. Pemberian tugas untuk setiap peserta didik atau kelompok dapat sama dan dapat pula berbeda. Agar pemberian tugas dapat menunjang keberhasilan proses pembelajaran, maka: 1) tugas harus bisa dikerjakan oleh peserta didik atau kelompok peserta didik, 2) hasil dari kegiatan ini dapat ditindaklanjuti dengan presentasi oleh peserta didik dari satu kelompok dan ditanggapi oleh peserta didik dari kelompok yang lain atau oleh guru yang bersangkutan, serta 3) di akhir kegiatan ada kesimpulan yang didapat. Pada metode penugasan ini guru memberikan seperangkat tugas yang harus dikerjakan peserta didik, dapat pula tugas menyuruh peserta didik untuk mempelajari lebih dulu topik yang akan dibahas. Metode ini diberikan karena materi pelajaran banyak, sedang waktu yang tersedia sedikit. Agar materi pelajaran selesai sesuai dengan waktu yang ditentukan, maka metode inilah yang biasanya digunakan oleh guru. Tugas ini biasanya bisa dilaksanakan di rumah, di sekolah, di perpustakaan, dan di tempat lainnya. Tugas atau resitasi merangsang anak untuk aktif belajar, baik individu maupun kelompok, tugas yang diberikan sangat banyak macamnya tergantung dari tujuan yang hendak dicapai. Metode Penugasan mensyaratkan adanya pemberian tugas dan adanya pertanggungjawaban dari murid. Tugas ini dapat berbentuk suruhan-suruhan 28
guru seperti contoh-contoh di atas. Tetapi dapat pula timbul atas insiatif murid setelah disetujui oleh guru. Cara menilai hasil tugas tertulis kadang-kadang menimbulkan kesukaran. Langkah-langkah metode penugasan, guru perlu memperhatikan langkahlangkah sebagai berikut : a)
Tugas harus direncanakan secara jelas dan sistematis, terutama tujuan penugasan dan cara pengerjaannya. Sebaliknya tujuan penugasan dikomuni kasikan kepada peserta didik (peserta didik) agar tahu arah tugas yang dikerjakan.
b)
Tugas yang diberikan harus dapat dipahami peserta didik, kapan mengerjakannya, bagaimana cara mengerjakannya, berapa lama tugas tersebut harus dikerjakan, secara individu atau kelompok, dan lain-lain. Hal-hal tersebut akan sangat menentukan efektivitas penggunaan metode penugasan dalam pembelajaran.
c)
Apabila tugas tersebut berupa tugas kelompok, perlu diupayakan agar seluruh anggota kelompok dapat terlibat secara aktif dalam proses penyelesaian
tugas
tersebut,
terutama
kalau
tugas
tersebut
diselesaikan di luar kelas. d)
Perlu diupayakan guru mengontrol proses penyelesaian tugas yang dikerjakan oleh peserta didik. Jika tugas tersebut diselesaikan di kelas guru berkeliling mengontrol pekerjaan peserta didik, sambil memberikan motivasi dan bimbingan terutama bagi peserta didik yang mengalami kesulitan dalam penyelesaian tugas tersebut. Jika tugas tersebut diselesaikan di luar kelas, guru bisa mengontrol proses penyelesaian tugas melalui konsultasi dari pada peserta didik.
e)
Berikanlah penilaian secara proporsional terhadap tugas-tugas yang dikerjakan peserta didik. Penilaian yang diberikan sebaiknya tidak hanya menitikberatkan pada produk, tetapi perlu dipertimbangkan pula bagaimana proses penyelesaian tugas tersebut. Penilaian hendaknya diberikan secara langsung setelah tugas diselesaikan, hal ini disamping akan menimbulkan minat dan semangat belajar peserta didik, juga menghindarkan bertumpuknya pekerjaan peserta didik yang harus diperiksa.
29
5)
Metode Kerja Kelompok
Metode kerja kelompok adalah metode mengajar dengan mengkondisikan peserta didik dalam suatu group atau kelompok sebagai satu kesatuan dan diberikan tugas untuk dibahas dalam kelompok tersebut. Karena itu guru dituntut untuk mampu menyediakan bahan-bahan pelajaran yang secara manipulasi mampu melibatkan anak bekerjasama dan berkolaborasi dalam kelompok. Penerapan metode kerja kelompok menuntut guru untuk dapat mengelompokan peserta didik secara arif dan proporsional. Pengelompokkan peserta didik dalam suatu kelompok dapat didasarkan pada: (a) fasilitas yang tersedia; (b) perbedaan individual dalam minat belajar dan kemampuan belajar; (c) jenis pekerjaan yang diberikan; (d) wilayah tempat tinggal peserta didik; (e) jenis kelamin; (f) memperbesar partisipasi peserta didik dalam kelompok; dan (g) berdasarkan pada lotere/random. Pada umumnya materi pelajaran yang harus dikerjakan secara bersamasama dalam kelompok itu diberikan atau disiapkan oleh guru. Materi itu harus cukup kompleks isinya dan cukup luas ruang lingkupnya sehingga dapat dibagi-bagi menjadi bagian yang cukup memadai bagi setiap kelompok. Materi hendaknya membutuhkan bahan dan informasi dari berbagai sumber untuk pemecahannya. Masalah yang bisa diselesaikan hanya dengan membaca satu sumber saja tentu tidak cocok untuk ditangani melalui kerja kelompok. Kelompok dapat
dibentuk
berdasarkan perbedaan
individual
dalam
kemampuan belajar, perbedaan bakat dan minat belajar, jenis kegiatan, materi pelajaran, dan tujuan yang ingin dicapai. Berdasarkan tugas yang harus diselesaikan, peserta didik dapat dibagi atas kelompok paralel yaitu setiap kelompok
menyelesaikan
tugas
yang
sama, dan kelompok
komplementer dimana setiap kelompok berbeda-beda tugas yang harus diselesaikan. Langkah-langkah dalam metode kerja kelompok adalah sebagai berikut: a)
Kegiatan Persiapan (1) Merumuskan tujuan pembelajaran yang akan dicapai (2) Menyiapkan materi pembelajaran dan menjabarkan materi tersebut ke dalam tugas-tugas kelompok.
30
(3) Mengidentifikasi sumber-sumber yang akan menjadi sasaran kegiatan kerja kelompok. (4) Menyusun peraturan pembentukan kelompok, cara kerja, saat memulai dan mengakhiri, dan tata tertib lainnya. b)
Kegiatan Pelaksanaan (1) Kegiatan Membuka Pelajaran. (2) Melaksanakan
apersepsi,
yaitu
pertanyaan
tentang
materi
pelajaran sebelumnya. (3) Memotivasi belajar dengan mengemukakan kasus yang ada kaitannya dengan materi pelajaran yang akan diajarkan. (4) Mengemukakan tujuan pelajaran dan berbagai kegiatan yang akan dikerjakan dalam mencapai tujuan pelajaran itu. (5) Mengemukakan lingkup materi pelajaran yang akan dipelajari. (6) Membentuk kelompok. (7) Mengemukakan tugas setiap kelompok kepada ketua kelompok atau langsung kepada semua peserta didik. (8) Mengemukakan peraturan dan tata tertib serta saat memulai dan mengakhiri kegiatan kerja kelompok. (9) Mengawasi, memonitor, dan bertindak sebagai fasilitator selama peserta didik melakukan kerja kelompok. (10) Pertemuan
klasikal
untuk
pelaporan
hasil
kerja
kelompok, pemberian balikan dari kelompok lain atau dari guru. c)
Kegiatan Penutup (1) Meminta peserta didik merangkum isi pelajaran yang telah dikaji melalui kerja kelompok. (2) Melakukan evaluasi hasil dan proses. (3) Melaksanakan tindak lanjut baik berupa mengajari ulang materi yang belum dikuasai peserta didik maupun memberi tugas pengayaan bagi peserta didik yang telah menguasai materi metode kerja kelompok tersebut.
6)
Metode Karyawisata
Karyawisata adalah kunjungan ke suatu tempat atau objek dalam rangka memperluas pengetahuan dalam hubungan dengan pekerjaan seseorang 31
atau sekelompok orang. Metode karya wisata adalah suatu metode mengajar yang dilakukan dengan cara berkunjung ke suatu tempat atau objek yang dirancang terlebih dahulu oleh pendidik dan diharapkan peserta didik membuat laporan dan diskusi bersama dengan peserta didik yang lain serta didampingi oleh pendidik, yang kemudian hasilnya dituliskan. Metode karyawisata hampir sama dengan pembelajaran outdoor yaitu aktivitas pembelajaran sama-sama dilaksanakan di luar kelas. Perbedaannya adalah karayawisata biasanya bukan sebatas mengajak peserta didik keluar kelas, tetapi lebih jauh dari kelas atau sekolah dalam rangka mengunjungi tempattempat yang ada hubungannya dengan materi pelajaran. Sedangkan pembelajaran outdoor sifatnya lebih sederhana dan biasanya lokasi kunjungan masih di sekitar sekolah. Dalam pelaksanaannya, metode karyawisata lebih disukai peserta didik. Namun yang sering terjadi di lapangan, peserta didik belum memiliki panduan belajar yang cukup sehingga hasil dari kegiatan tersebut kurang dirasakan manfaatnya. Disinilah perlunya peran guru untuk mempersiapkan perencanaan yang baik agar hasil yang dicapai benar-benar menjadi pengalaman peserta didik yang dapat meningkatkan hasil belajarnya. Langkah-langkah metode karya wisata sebagai berikut: a)
Menetapkan kompetensi yang akan dicapai peserta didik
b)
Merencanakan tujuan
c)
Merumuskan kegiatan yang akan dilakukan
d)
Melaksanakan kegiatan
e)
Menilai kegiatan
f)
Melaporkan hasil kegiatan
Beberapa hal yang harus dimiliki guru dan peserta didik untuk mengoptimalkan metode karyawisata, Guru harus: a)
Menentukan tempat atau objek wisata yang sesuai dengan tujuan pembelajaran;
b)
Merencanakan dan mempersiapkan panduan peserta didik dalam melaksanakan karyawisata;
32
c)
Mempersiapkan peralatan dan bahan yang diperlukan;
d)
Membimbing
dan
mengontrol aktivitas
peserta didik
saat
berkaryawisata; e)
Menilai hasil kegiatan.
Peserta didik harus: a)
Memahami dan melaksanakan panduan peserta didik yang diberikan guru;
7)
b)
Belajar secara mandiri atau berkelompok;
c)
Menggunakan peralatan dan bahan yang diperlukan;
d)
Menyusun laporan hasil karyawisata.
Metode Tanya jawab
Metode tanya jawab adalah metode yang digunakan dalam proses belajar mengajar dengan menggunakan pertanyaan yang diajukan oleh guru kepada peserta didik, yang mengarahkan peserta didik memahami materi tersebut. Sementara itu metode tanya jawab ada yang mengartikan suatu cara penyajian pelajaran dalam bentuk pertanyaan yang harus dijawab, terutama oleh dari guru kepada peserta didik, tetapi dapat pula dari peserta didik kepada guru (Djamarah, 2006). Metode
ini bertujuan untuk
merangsang perhatian peserta didik dan mengukur kemampuan peserta didik terhadap materi yang dibahas. Metode ini tepat digunakan untuk mengarahkan pengamatan dan proses berfikir dan digunakan sebagai selingan dalam metode cerita atau ceramah. Metoda Tanya Jawab akan menjadi efektif bila materi yang menjadi topik bahasan menarik, menantang dan memiliki nilai aplikasi tinggi. Pertanyaaan yang diajukan bervariasi, meliputi pertanyaan tertutup (pertanyaan yang jawabannya hanya satu kemungkinan) dan pertanyaan terbuka (pertanyaan dengan banyak kemungkinan jawaban), serta disajikan dengan cara yang menarik. Langkah-langkah pelaksanaan metode tanya jawab adalah sebagai berikut: a)
Persiapan (1) Menentukan topik (2) Merumuskan tujuan pembelajaran khusus (TPK) 33
(3) Menyusun pertanyaan-pertanyaan secara tepat sesuai dengan TPK tertentu (4) Mengidentifikasi
pertanyaan-pertanyaan
yang
mungkin
diajukan peserta didik b)
Pelaksanaan (1) menjelaskan kepada peserta didik tujuan pembelajaran khusus (TPK). (2) mengkomunikasikan
penggunaan
metode
tanya
jawab
(peserta didik tidak hanya bertanya tetapi juga menjawab pertanyaan guru maupun peserta didik yang lain). (3) guru memberikan permasalahan sebagai bahan apersepsi. (4) guru mengajukan pertanyaan keseluruh kelas. (5) guru harus memberikan waktu yang cukup untuk memikirkan jawabannya, sehingga dapat merumuskan secara sistematis. (6) guru memperhatikan dengan seksama saat peserta didik menjawab atas pertanyaannya. (7) guru menyampaikan status jawaban peserta didik dan memberi penguatan atau penghapusan atas respon peserta didik (bila jawaban peserta didik belum tepat dapat dilempar lagi pertanyaan kepada peserta didik yang lain untuk menjawab). (8) Memberi peluang kepada peserta didik untuk bertanya dalam rangka menggali kejelasan pemahaman.
8)
Metode Eksperimen
Metode eksperimen adalah suatu cara pengelolaan pembelajaran di mana peserta didik melakukan aktivitas percobaan dengan mengalami dan membuktikan sendiri suatu yang dipelajarinya. Dalam metode ini peserta didik diberi kesempatan untuk mengalami sendiri atau melakukan sendiri dengan mengikuti suatu proses, mengamati suatu obyek, menganalisis, membuktikan dan menarik kesimpulan sendiri tentang obyek yang dipelajarinya. Percobaan dapat dilakukan melalui kegiatan individual atau kelompok. Hal ini tergantung dari tujuan dan makna percobaan atau jumlah
34
alat yang tersedia. Percobaan ini dapat dilakukan dengan demonstrasi, bila alat yang tersedia hanya satu atau dua perangkat saja. Dengan demikian, peserta didik dituntut untuk mengalami sendiri , mencari kebenaran, atau mencoba mencari suatu hukum atau dalil, dan menarik kesimpulan dari proses yang dialaminya itu. Hal ini selaras dengan yang diungkapkan oleh satu penulis buku tentang strategi belajar nengajar (Djamarah, 2006) bahwa metode eksperimen adalah cara penyajian pelajaran, di mana peserta didik melakukan percobaan dengan mengalami sendiri sesuatu yang dipelajari. Dalam proses belajar mengajar, dengan metode eksperimen, peserta didik diberi kesempatan untuk mengalami sendiri atau melakukan sendiri, mengikuti suatu proses, mengamati suatu obyek, keadaan atau proses sesuatu. Langkah-langkah metode eksperimen Prosedur eksperimen menurut Roestiyah (2001) sebagai berikut: a)
Perlu dijelaskan kepada peserta didik tentang tujuan eksprimen, mereka harus memahami masalah yang akan dibuktikan melalui eksprimen;
b)
memberi penjelasan kepada peserta didik tentang alat-alat serta bahan-bahan yang akan dipergunakan dalam eksperimen, hal-hal yang harus dikontrol dengan ketat, urutan eksperimen, hal-hal yang perlu dicatat;
c)
Selama eksperimen berlangsung guru harus mengawasi pekerjaan peserta didik. Bila perlu memberi saran atau pertanyaan yang menunjang kesempurnaan jalannya eksperimen;
d)
Setelah eksperimen selesai guru harus mengumpulkan hasil penelitian peserta didik, mendiskusikan di kelas, dan mengevaluasi dengan tes atau tanya jawab.
9)
Metode Role Playing
Model Pebelajaran Role Playing adalah suatu cara penguasaan bahanbahan pelajaran melalui pengembangan imajinasi dan penghayatan peserta didik. Pengembangan imajinasi dan penghayatan dilakukan peserta didik dengan memerankannya sebagai tokoh hidup atau benda mati. Permainan 35
ini pada umumnya dilakukan lebih dari satu orang, hal itu bergantung kepada apa yang diperankan. Model pembelajaran Role Playing juga dikenal dengan nama model pembelajaran Bermain Peran. Pengorganisasian kelas secara berkelompok,
masing-masing kelompok
memperagakan/menampilkan
skenario yang telah disiapkan guru. Peserta didik diberi kebebasan berimprovisasi namun masih dalam batas-batas skenario dari guru. Pada metode bermain peranan, titik tekanannya terletak pada keterlibatan emosional dan pengamatan indera ke dalam suatu situasi masalah yang secara nyata dihadapi. Murid diperlakukan sebagai subyek pembelajaran, secara aktif melakukan praktik-praktik berbahasa (bertanya dan menjawab) bersama teman-temannya pada situasi tertentu. Lebih lanjut prinsip pembelajaran memahami kebebasan berorganisasi, dan menghargai keputusan bersama, murid akan lebih berhasil jika mereka diberi kesempatan
memainkan peran
dalam
bermusyawarah,
melakukan
pemungutan suara terbanyak dan bersikap mau menerima kekalahan sehingga dengan melakukan berbagai kegiatan tersebut dan secara aktif berpartisipasi, mereka akan lebih mudah menguasai apa yang mereka pelajari. Jadi, dalam pembelajaran murid harus aktif, karena tanpa adanya aktivitas, maka proses pembelajaran tidak mungkin terjadi.
Langkah-langkah pembelajarannya adalah sebagai berikut :
a) Guru menyusun/menyiapkan skenario yang akan ditampilkan; b) Guru menunjuk beberapa peserta didik untuk mempelajari skenario dalam waktu beberapa hari sebelum pelaksanaan Kegiatan Belajar Mengajar;
c) Guru membentuk kelompok peserta didik dan menetapkan dengan jelas masalah dan peranannya;
d) Guru memberikan penjelasan tentang kompetensi yang ingin dicapai;
e) Guru memanggil para peserta didik yang sudah ditunjuk untuk melakonkan skenario yang sudah dipersiapkan;
36
f)
Masing-masing peserta didik berada di kelompoknya sambil mengamati skenario yang sedang diperagakan;
g) Setelah selesai ditampilkan, masing-masing peserta didik diberikan lembar
kerja
untuk
membahas/memberi
penilaian
dan
mendiskusikan atas penampilan masing-masing kelompok;
h) Masing-masing kelompok menyampaikan hasil kesimpulannya; i)
Guru memberikan kesimpulan secara umum.
10) Metode Pemecahan Masalah (Problem Solving) Metode pemecahan masalah adalah suatu cara menyajikan pelajaran dengan mendorong peserta didik untuk mencari dan memecahkan suatu masalah/persoalan dalam rangka pencapaian tujuan pengajaran. Metode ini diciptakan seorang ahli didik berkebangsaan Amerika yang bernama John Dewey. Metode ini dinamakan Problem Method. Sedangkan Crow&Crow dalam bukunya Human Development and Learning, mengemukakan nama metode ini dengan Problem Solving Method (http://aginista.blogspot.com). Sebagai prinsip dasar dalam metode ini adalah perlunya aktifitas dalam mempelajari sesuatu. Timbulnya aktivitas peserta didik kalau sekiranya guru menjelaskan manfaat bahan pelajaran bagi peserta didik dan masyarakat. John Dewey mengemukakan bahwa keaktifan peserta didik di sekolah harus bermakna artinya keaktifan yang disesuaikan dengan pekerjaan yang biasa dilakukan dalam masyarakat. Alasan penggunaan metode problem solving bagi peneliti adalah dengan penggunaan metode problem solving peserta didik dapat bekerja dan berpikir sendiri dengan demikian peserta didik akan dapat mengingat pelajarannya dari pada hanya mendengarkan saja. Untuk memecahkan suatu masalah John Dewey. Langkah-langkah metode problem solving (Depdiknas, 2008) sebagai berikut:
a) Identifikasi keberadaan masalah yang jelas untuk dipecahkan. Masalah ini harus tumbuh dari peserta didik sesuai dengan taraf kemampuannya.
37
b) Mencari dan mengumpulkan data atau keterangan yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah tersebut. Misalnya, dengan jalan membaca buku-buku, meneliti, bertanya dan lain-lain.
c) Menetapkan jawaban sementara dari masalah tersebut. Dugaan jawaban ini tentu saja didasarkan kepada data yang telah diperoleh, pada langkah kedua di atas.
d) Menguji kebenaran jawaban sementara tersebut. Dalam langkah ini peserta didik harus berusaha memecahkan masalah sehingga betul-betul yakin bahwa jawaban tersebut itu betul-betul cocok. Apakah sesuai dengan jawaban sementara atau sama sekali tidak sesuai. Untuk menguji kebenaran jawaban ini tentu saja diperlukan metode - metode lainnya seperti demonstrasi, tugas, diskusi, dan lain-lain.
e) Menarik kesimpulan. Artinya peserta didik harus sampai kepada kesimpulan terakhir tentang jawaban dari masalah tadi. 11) Metode Proyek Metode proyek berangkat dari pemikiran John Dewey tentang metode pemecahan masalah yang selanjutnyan dikembangkan oleh Kilpatrick dalam bentuk metode proyek. Istilah proyek telah dipakai dalam latihan kerja tangan pada awal 1920, dan menunjuk pada setiap masalah praksis yang melibatkan penggunaan fisik untuk menghasilkan suatu produk. Pada waktu metode proyek digunakan dalam bidang pertanian dan kerajinan keluarga, metode proyek tidak hanya sekedar sebuah teknik canggih, tetapi merupakan sebuah filsafat pendidikan yang diterjemahkan dalam sebuah metode. Pembelajaran berbasis proyek merupakan model pembelajaran yang memberikan kesempatan pada guru untuk mengelola pembelajaran di kelas dengan melibatkan kerja proyek. Melalui pembelajaran kerja proyek, kreativitas dan motivasi peserta didik akan meningkat. Metode ini dapat dipandang sebagai bentuk open-ended contextual activity-bases learning, dan merupakan bagian dari proses pembelajaran yang memberi penekanan kuat pada pemecahan masalah sebagai suatu usaha kolaboratif, yang 38
dilakukan dalam proses pembelajaran pada periode tertentu (Made Wena, 2010). Yang pokok dalam metode proyek ialah “the active purpose of the learner”. Peserta didik itu sendiri harus menerima proyek itu dan melaksanakannya. Kalau peserta didik sedang membuat jembatan atas perintah guru, itu bukan suatu proyek. Sebaliknya jika peserta didik membaca buku didorong oleh keinginan mencari atau memahami sesuatu, itu termasuk proyek. Sehingga dalam pembelajaran metode proyek dapat diartikan sebagai salah satu cara pemberian pengalaman belajar dengan menghadapkan peserta didik
pada
persoalan sehari-hari
yang
harus
dipecahkan
secara
berkelompok. Langkah-langkah metode proyek dalam pembelajaran sebagai berikut: a)
Tahap perencanaan (1) Mempelajari pokok bahasan dalam GBPP dari mata pelajaran yang menjadi tema dari proyek tersebut. (2) Membuat diagram kaitan antara tema dengan pokok bahasan dari mata pelajaran lain (untuk itu perlu dipelajari GBPP mata pelajaran lain). (3) Merumuskan tujuan pelajaran dengan menggunakan metode proyek tersebut. (4) Menentukan materi pelajaran dari pokok bahasan masingmasing mata pelajaran yang dikaitkan dengan tema proyek. (5) Menentukan
langkah-langkah
dalam
kegiatan
belajar-
mengajar, termasuk metode dan pendekatannya. (6) Merencanakan organisasi kelas sesuai dengan kegiatan belajar-mengajar (misalnya bekerja dalam kelompok). (7) Bila dalam langkah kegiatan itu ada kunjungan kesitus sejarah atau museum, maka diadakan perencanaan untuk hal tersebut (misalnya mengadakan peninjauan lebih dulu kesitus sejarah atau museum). (8) Menyiapkan format- format pengamatan untuk peserta didik. (9) Merencanakan kegiatan-kegiatan tidak lanjut.
39
(10) Menyiapkan penilaian kegiatan belajar-mengajar. b)
Tahap pelaksanaan (1) Guru mengemukakan tema pokok. (2) Guru mengajak peserta didik menelaah kemungkinan untuk mengkaitkan tema dengan berbagai bidang studi. (3) Guru berperan sebagai pembimbing dan pengatur jalannya diskusi. (4) Sesudah pengkaitan tema dengan bidang studi yang lain terbentuk, guru membagi kelas dalam beberapa kelompok sebanyak bidang studi yang ada (terkait). (5) Setiap
kelompok
merencanakan
bagaimana
melakukan
kegiatan yang berhubungan dengan materi yang telah dikaitkan dengan tema. (6) Guru memberi tahukan hal-hal yang penting apa yang perlu diamati oleh peserta didik. (7) Data informasi yang terkumpul didiskusikan, diolah dan ditulis serta siap untuk dilaporkan. (8) Sesudah siap untuk melaporkan, maka guru atau peserta didik memimpin pelaporan. Peserta didik yang lain memberi komentar atau saran dan dicatat oleh anggota kelompok yang sedang melaporkan. Guru kadang-kadang memberi saran apabila diskusi kurang lancar. (9) Berdasarkan
komentar
atau
saran
maka
kelompok
mendiskusikan dan bersikap sepakat untuk menambah atau mengurangi dan menyempurnakan laporan. (10) Suatu hal yang penting, bahwa guru harus membantu para peserta didik dalam memahami hubungan tema dengan bidang studi yang lain. c)
Tahap tindak lanjut Untuk memantapkan hasil kegiatan belajar yang baik untuk diterapkan adalah pameran. Pameran dapat berkisar antara pameran sederhana sampai pameran yang lebih luas. Materi pameran dapat menjadi sumber bagi pelajaran lainnya.
40
d)
Tahap penilaian Tahap penilaian ini sebenarnya merupakan refleksi dari semua kegiatan yang telah dilakukan selama proyek berlangsung. Tujuan penilaian adalah dalam rangka untuk memperbaiki proses belajarmengajar, mengetahui apa yang telah dipelajari peserta didik, apakah sikap- sikap dan keterampilan tertentu telah dimiliki oleh peserta didik. Cara penilaian dapat dilakukan: (1) Secara verbal, misalnya tanya jawab dan diskusi; (2) Secara tertulis, misalnya berupa laporan, karangan, puisi, dan tes; (3) Penilaian hasil karya, seperti gambar, bagan, model, alat sederhana, diorama, dan market. Penilaian hasil karya wisata dapat ditujukan kepada individu atau kelompok, misalnya pada waktu hasil karya tiap peserta didik dipajang di kelas atau pada waktu pameran tiap stand dinilai (nilai kelompok).
b.
Teknik Pembelajaran
Teknik Pembelajaran dapat diartikan sebagai cara yang dilakukan seseorang dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik. Misalkan, penggunaan metode ceramah pada kelas dengan jumlah peserta didik yang relatif banyak membutuhkan teknik tersendiri, yang tentunya secara teknis akan berbeda dengan penggunaan metode ceramah pada kelas yang jumlah peserta didiknya terbatas. Demikian pula, dengan penggunaan metode diskusi, perlu digunakan teknik yang berbeda pada kelas yang peserta didiknya tergolong aktif dengan kelas yang peserta didiknya tergolong pasif. Dalam hal ini, guru pun dapat berganti-ganti teknik meskipun dalam koridor metode yang sama. Hal ini selaras dengan yang diungkapkan oleh L. James Havery tentang teknik pembelajaran merupakan prosedur logis dan rasional untuk merancang suatu rangkaian komponen yang berhubungan satu dengan yang lainnya dengan maksud untuk berfungsi sebagai satu kesatuan dalam usaha
mencapai
suatu
tujuan
yang
telah
ditentukan
(http://adityatriastuti.blogspot.com).
41
Teknik pembelajaran merupakan penjabaran lebih lanjut dari metode, tidak salah bila teknik pembelajaran menjadi suatu cara yang digunakan oleh guru untuk mencapai tujuan pembelajaran, agar pembelajaran lebih efisien. Sehingga teknik pembelajaran merupakan cara yang ditempuh guru yang sedang menggunakan metode tertentu namun karena situasi dan kondisi yang dihadapi saat proses berlangsung dan menginginkan lebih efisien dalam pencapaian tujuan pembelajaran dilakukanlah penyesuaian tindakan. Seperti halnya prinsip, pendekatan, dan metode, teknik pembelajaran dapat dibagi atas dua bagian, yaitu teknik umum dan teknik khusus. 1)
Teknik Umum, teknik umum merupakan cara-cara yang dapat digunakan untuk semua bidang studi dan biasanya dikenal dengan metode pembelajaran seperti yang telah diuraikan di atas, namun wujudnya berbeda. Misalnya ceramah. Sebagai metode, ceramah mencakup pemilihan, penyusunan, dan penyajian bahan. Bahkan, metode ceramah juga mencakup bagaimana menyajikan bahan, dan biasanya teknik ceramah itu hanya salah satu teknik yang dipakai dalam suatu pertemuan atau kegiatan belajar mengajar.
2)
Teknik
khusus, adalah
cara
mengajarkan
(menyajikan
atau
memantapkan) bahan-bahan pelajaran bidang studi tertentu. Teknik khusus pengajaran bahasa mempunyai ragam dan jumlah yang sangat banyak. Hal ini karena teknik mengacu kepada penyajian materi dalam lingkup yang kecil. Sebagai contoh, teknik pengajaran keterampilan berbahasa terdiri atas teknik pembelajaran
membaca, teknik
pembelajaran
berbicara,
menulis, teknik
pembelajaran
teknik
pembelajaran menyimak, teknik pembelajaran tata bahasa, dan teknik pembelajaran kosa kata. Pembelajaran membaca terbagi pula atas teknik pembelajaran membaca permulaan dan teknik pembelajaran membaca lanjut. Masing-masing terdiri pula atas banyak macam. Begitulah, teknik khusus itu banyak sekali macamnya karena teknik khusus itu berhubungan dengan rincian bahan pembelajaran. 3)
Dalam setiap kegiatan belajar mengajar, misalnya guru bahasa Indonesia, hanya menggunakan satu metode, katakanlah metode khusus pembelajaran bahasa (yang ditunjang sejumlah pendekatan
42
dan prinsip), tetapi menggunakan sejumlah teknik, baik umum maupun khusus. Teknik ini setiap saat divariasikan untuk mendapatkan ketepatan dan keefisiensian.
D. Aktivitas Pembelajaran Kegiatan yang harus dilakukan oleh guru pembelajar meliputi: membaca dengan cermat sub materi 2: Pendekatan, Strategi, Metode dan Teknik Pembelajaran. Kemudian membahas dan berdiskusi dengan teman sejawat, setelah itu mengerjakan latihan / kasus / tugas, dan merefleksi diri.
E. Latihan/Tugas Diskusikan dalam kelompok dan hasilnya silahkan dipresentasikan! 1. Baca secara seksama secara individu kegiatan pembelajaran 2. 2. Berbagi informasi dan diskusikan dengan teman sejawat untuk menjawab pertanyaan di bawah. 3. Presentasikan hasil pembahasan dalam kelompok.
Pertanyaan-pertanyaan: 1. Jelaskan konsepsi pendekatan pembelajaran menurut Roykillen 2. Bagaimana pendekatan belajar berlangsung dalam pembelajaran, simulasikan. 3. Konsepsi strategi pembelajaran menurut Rowntree. 4. Bagaimana strategi pembelajaran tersebut dilakukan oleh seorang pengajar, simulasikan. 5. Jelaskan 6 metode pembelajaran yang sesuai dengan mata pelajaran yang diampu. 6. Teknik pembelajaran seperti apa yang sesuai untuk 6 metode pembelajaran yang anda tentukan tersebut, jelaskan dan simulasikan. 7. Simulasikan metode dan teknik pembelajaran tersebut (pilih salah satu metode untuk disimulasikan!
43
F. Rangkuman 1.
Pendekatan pembelajaran menurut Roy Killen (dalam Sanjaya, 2008) ada dua pendekatan dalam pembelajaran, yaitu pendekatan yang berpusat pada guru (teacher-centred approaches) dan pendekatan yang berpusat pada peserta didik (student-centred approaches). Pendekatan yang berpusat pada guru menurunkan
strategi
pembelajaran
deduktif
pembelajaran atau
langsung
pembelajaran
(direct
instruction),
ekspositori.
Sedangkan,
pendekatan pembelajaran yang berpusat pada peserta didik menurunkan strategi pembelajaran discovery dan inkuiri serta strategi pembelajaran induktif. 2.
Rowntree mengelompokkan ke dalam strategi penyampaian penemuan (exposition-discovery learning), strategi pembelajaran kelompok, dan strategi pembelajaran individual (groups-individual learning). Selanjutnya Rowntree (Sanjaya, 2008) ditinjau dari proses berpikir dan cara pengolahannya strategi pembelajaran dapat di kelompokan menjadi dua yaitu strategi pembelajaran deduktif dan strategi pembelajaran induktif.
3.
Metode pembelajaran merupakan cara yang digunakan untuk merealisasikan rencana yang sudah disusun dalam kegiatan nyata agar tujuan yang telah disusun tercapai secara optimal (Sanjaya, 2008). Sedangkan meurut Abdurrahman Ginting, metode pembelajaran dapat diartikan cara atau pola yang khas dalam memanfaatkan berbagai prinsip dasar pendidikan serta berbagai teknik dan sumberdaya terkait lainnya agar terjadi proses pemblajaran pada diri pembelajar. Dengan kata lain metode pembelajaran adalah teknik penyajian yang dikuasai oleh seorang guru untuk menyajikan materi pelajaran kepada murid di dalam kelas baik secara individual atau secara kelompok agar materi pelajaran dapat diserap, dipahami dan dimanfaatkan oleh murid dengan baik (Ginting, 2008).
4.
Metode pembelajaran sebagai cara mengajar guru di kelas ragamnya sangat banyak. Sehingga pilihan metode pembelajaran yang dapat digunakan oleh guru sangat bergantung pada beberapa pertimbangan. Beberapa metode yang sering digunakan dan populer bagi para pengajar antara lain: ceramah, diskusi, tanya jawab, demonstrasi, dan sebagainya.
44
5.
Teknik pembelajaran merupakan penjabaran lebih lanjut dari metode, sehingga pengertian teknik pembelajaran dapat diartikan sebagai suatu cara yang dilakukan seseorang dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik dengan memperhatikan unsur-unsur yang saling terikat dan berkaitan untuk mencapai tujuan pembelajaran, agar pembelajaran lebih efisien.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1.
Umpan Balik a. Pengalaman apa yang sudah anda lakukan dan anda rasakan berkaitan dengan kegiatan pembelajaran yang telah anda lalui ?. b. Pengalaman baru apa yang anda peroleh dari kegiatan pembelajaran tersebut ?. c. Materi apa yang belum ditulis dalam materi kegiatan pembelajaran yang telah anda diskusikan ?. d. Apa manfaat yang anda temukan dalam pembahasan materi kegiatan pembelajaran ini ?. e. Apa saran anda untuk lebih memperbaiki materi kegiatan pembelajaran yang telah dibahas ?
2. Tindak Lanjut Peserta pelatihan dinyatakan tuntas pada sub materi 2 dalam modul ini bila dapat menjawab soal dengan benar 80 %. Bila ternyata belum kompeten maka harus dilakukan remedial terlebih dahulu baru dapat mengulang untuk dilakukan uji ketuntasan dan selanjutnya dapat mengikuti modul yang lain untuk menempuh kompetensi selanjutnya.
45
PENUTUP A. Kesimpulan Teori belajar dapat diartikan sebagai konsep-konsep dan prinsip-prinsip belajar yang bersifat teoritis dan telah teruji kebenarannya melalui eksperiment. Jenisjenis
teori belajar
antara lain
teori belajar
behavioristik,
Cognitivisme,
Contructivisme, dan Teori Humanistik. Beberapa teori belajar tersebut diatas perlu diimplementasikan
dalam
proses
pembelajaran.
Disamping
itu
proses
pembelajarannya harus memperhatikan prinsip-prinsip pembelajaran agar hasil belajar dapat tercapai secara optimal dan peserta didik dapat mencapai ketuntasan belajar. Jika dalam pembelajaran tersebut terdapat peserta didik yang belum dapat menuntaskan kompetensi yang diharapkan, maka diberikan pengajaran remidial yaitu pemberian bantuan bagi peserta didik yang mengalami kesulitan atau kelambatan belajar. Tetapi bagi peserta didik yang sudah menuntaskan kompetensinya sambil menunggu peserta yang lain, maka dapat diberikan pembelajaran pengayaan. Selain itu setiap proses pembelajaran memerlukan pendekatan, strategi, metode dan teknik pembelajaran. Banyak sekali pendekatan, strategi, metode dan teknik pembelajaran yang dapat digunakan dalam melaksanakan proses pembelajaran, namun setiap pendekatan, strategi, metode dan teknik pembelajaran tidak ada yang paling baik. Setiap guru harus mempertimbangkan beberapa aspek untuk memilih metode mana yang digunakan dalam proses pembelajarannya. Cara tepat untuk memilih pendekatan, strategi, metode dan teknik pembelajaran yang tepat harus disesuaikan dengan keberadaan peserta didik, karakteristik substansi, kondisi guru, lingkungan, sarana dan prasarana yang ada, serta waktu yang memungkinkan.
B. Tindak Lanjut Peserta pelatihan dapat dinyatakan tuntas pada modul ini sebagai cerminan kompeten pada kompetensi guru mata pelajaran 2.2. Menerapkan berbagai pendekatan, strategi, metode, dan teknik pembelajaran yang mendidik secara kreatif dalam mata pelajaran yang diampu dengan cara menjawab soal dengan 46
benar 80 % dan menyelesaikan tugas (menyimulasikan praktik sesuai dengan perintah tugas). Bila ternyata belum kompeten maka harus dilakukan remedial terlebih dahulu baru dapat mengulang untuk dilakukan uji ketuntasan dan selanjutnya dapat mengikuti modul yang lain untuk menempuh kompetensi selanjutnya.
C. Evaluasi Soal l 1.
Guru menunjukkan: a. Hasil pengikiran yang baik dan buruk b. Posisi berdiri saat mengikir c. Cara memegang gagang kikir d. Cara mengayunkan permukaan kikir e. Cara mengontrol permukaan hasil pengikiran
2.
Peserta didik mempraktikkan cara menggunakan kikir sesuai dengan petunjuk guru.
3.
Peserta didik membuat kesimpulan tentang bagaimana cara menggunakan kikir dengan benar.
Pertanyaan: 1.
Agar pembelajaran efektif, sebutkan 3 teori belajar yang sesuai untuk digunakan sebagai acuan ? Dan kapan teori belajar tersebut digunakan ?
2.
Agar pembelajaran efektif, sebutkan 3 prinsip belajar yang harus digunakan? Dan kapan prinsip belajar tersebut digunakan ?
47
Soal Sub Materi 2 Petunjuk pengerjaan soal a. Bacalah secara cermat terlebih
dahulu
soal-soal berikut
dalam
mengerjakan b. Silanglah pada pilihan jawaban yang anda anggap paling tepat dari 4 item pilihan jawaban (A, B, C, D) dari soal di bawah. c. Bila hendak mengganti pilihan jawaban yang anda sudah tersilang meragukan, maka lingkarilah jawaban tersebut dan silanglah dengan pilihan jawaban yang baru, contoh sebagai berikut: A , B , C , D. d. Waktu 20 menit 1. Dua pendekatan dalam pembelajaran menurut Roykillen adalah .... A. expository dan exposition B. discovery dan inquiri C. student-centred approaches dan teacher-centred approaches D. Problem based learning dan project based learning 2. Pendekatan
dalam
pembelajaran
berpusat
pada
peserta
didik
menurunkan strategi pembelajaran .... A. Expository B. strategi pembelajaran deduktif C. Direct instruction strategy D. Strategi pembelajaran induktif 3. Pernyataan yang bukan menjadi karateristik student centered approach adalah .... A. Guru hanya sebagai pembimbing, peserta didik yang aktif B. Guru yang berperan aktif, peserta didik menjadi pendengar yang baik. C. Peserta didik memecahkan masalah sendiri, guru hanya akan memberikan feed back dan memjelaskan persoalan persoalan yang melenceng D. Kelas bising.
48
4. Dalam pendekatan pembelajaran saintifik seperti yang tertuang dalam Permendikbud no 103 tahun 2014 dikenal dengan lima M. Hal yang dimaksud tersebut adalah ..... A. Mengamati, menanya, menalar, mengasosiasi, mengomunikasikan B. Mengamati, menanya, mengumpulkan informasi, mencoba, mengomunikasikan C. Mengamati, menanya, mencoba, mengasosiasi, mengomunikasikan D. Mengamati, menanya, mengasosiasi, mencoba, mengomunikasikan 5. Kegiatan belajar menanya dilakukan dengan cara ..... A. Peserta didik mengajukan mengajukan pertanyaan tentang materi pembelajaran yang tidak dipahami B. Guru mengajukan pertanyaan berkaitan dengan materi pembelajaran yang telah disampaikan C. peserta didik mengajukan pertanyaan tentang informasi yang tidak dipahami dari apa yang diamati D. guru mengajukan pertanyaan tentang kepada peserta didik tentang materi yang disampaikan guru 6. Strategi pembelajaran menurut Rowntree dikelompokkan sebagai berikut ..... A. Strategi penyampaian, strategi pembelajaran kelompok, dan strategi pembelajaran individual B. Strategi penyampaian, strategi pembelajaran, dan strategi pembelajaran diskusi C. Strategi penyampaian, strategi penilaian, dan strategi pembelajaran kolaboratif D. Strategi penyampaian, strategi penilaian, dan strategi pengadministrasian
49
7. Pembelajaran oleh seorang pendidik dengan sekelompok besar (satu kelas) peserta didik; Pembelajaran oleh seorang pendidik dengan sekelompok kecil (5-7 orang) peserta didik, Pembelajaran oleh seorang pendidik terhadap seorang peserta didik, Pembelajaran oleh satu tim pendidik terhadap sekelompok besar (satu kelas) peserta didik, Pembelajaran oleh satu tim pendidik terhadap sekelompok kecil (5-7 orang) peserta didik merupakan karakteristik strategi pembelajaran berdasarkan ..... A. peranan pendidik dan peserta didik dalam mengolah “pesan” atau materi B. peranan pendidik dan peserta didik dalam pengelolaan pembelajaran C. rasio pendidik dan peserta didik yang terlibat D. pola hubungan pendidik dan peserta didik 8. Strategi yang mengarah pada pengaktifan peserta didik dalam mencari dan menemukan sendiri fakta, prinsip, dan konsep yang mereka butuhkan, disebut .... A. Heuristik B. Deduktif C. Ekspositorik D. Deduktif-induktif 9. Strategi pembelajaran berdasarkan pola hubungan pendidik dan peserta didik dalam pembelajaran, terdapat tiga jenis strategi pembelajaran, yaitu ..... A. Pembelajaran
tatap
muka,
pembelajaran
melalui
buku,
pembelajaran melalui media elektronik. B. Pembelajaran
tatap
muka,
pembelajaran
melalui
tekstual,
pembelajaran tatap muka dan melalui tekstual. C. Pembelajaran tatap muka, pembelajaran melalui bahan cetak, pembelajaran melalui media elektronik. D. Pembelajaran
tatap
muka,
Pembelajaran
pembelajaran tatap muka dan melalui media.
50
melalui
media,
10 .
Faktor
yang perlu dipertimbangkan
dalam menentukan strategi
pembelajaran adalah sebagai berikut: A. Tujuan pembelajaran, materi pembelajaran, peserta didik, guru, media. B. Tujuan pembelajaran, materi pembelajaran, peserta didik, waktu, guru. C. Tujuan pembelajaran, materi pembelajaran, peserta didik, guru, tempat belajar. D. Tujuan pembelajaran, materi pembelajaran, jumlah rombel, waktu, guru, biaya.
11 Pengertian metode pembelajaran adalah ..... . A. Cara yang digunakan untuk mengimplementasikan rencana yang sudah disusun dalam kegiatan nyata agar tujuan yang telah disusun tercapai secara optimal B. Cara yang digunakan untuk mengimplementasikan tatap muka agar seluruh kompetensi yang ada tidak ada yang mencapai kurang dari KKM C. Cara yang digunakan untuk melaksanakan pembelajaran sesuai dengan materi yang disusun agar hasil belajar sesuai dengan tuntutan D. Cara yang digunakan untuk merealisasikan pembelajaran tepat waktu, sehingga seluruh substansi tersampaikan sesuai dengan kurikulum yang digunakan. 12 Menurut L. James Havery teknik adalah prosedur logis dan rasional untuk . merancang suatu rangkaian komponen yang berhubungan satu dengan yang lainnya dalam usaha mencapai suatu tujuan yang telah ditentukan. Teknik pembelajaran merupakan penjabaran lebih lanjut dari metode, sehingga pengertian teknik pembelajaran dapat diartikan sebagai ....
51
A. suatu cara yang dilakukan seseorang dalam pembelajaran yang lebih spesifik. B. suatu cara yang dilakukan guru dalam mengimplementasikan strategi pembelajaran yang lebih secara spesifik C. suatu cara yang dilakukan seseorang dalam menyampaikan materi pembelajaran di dalam kelas D. suatu cara yang dilakukan guru dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik dalam pembelajaran 13 Metode ceramah yaitu sebuah metode mengajar dengan menyampaikan . informasi dan pengetahuan secara lisan kepada peserta didik. Tahap pelaksanaan metode ceramah ada tiga langkah yang harus dilakukan ..... A. Langkah persiapan pembelajaran, pelaksanaan pembelajaran, penutup pembelajaran B. Langkah pembukaan, penyampaian materi pembelajaran, evaluasi pembelajaran C. Langkah persiapan, pelaksanaan pembelajaran, refleksi, penutup D. Langkah pembukaan, penyampaian materi pembelajaran, mengakhiri atau menutup 14 Metode diskusi adalah metode mengajar yang sangat erat hubungannya . dengan memecahkan masalah (problem solving). Langkah dalam metode diskusi adalah ..... A. Langkah persiapan, pelaksanaan diskusi, penutup diskusi B. Memeriksa persiapan, memberi pengarahan, melaksanakan diskusi, dan mengendalikan pembicaraan C. Merumuskan tujuan, menentukan masalah yang akan dibahas, pelaksanaan diskusi, melaporkan hasil diskusi. D. Pengaturan teknik diskusi, pemanduan diskusi, pelaporan hasil diskusi, refleksi dan penutup. 15 Langkah metode demonstrasi meliputi perencanaan, pelaksanaan dan evaluasi. Tidakan di bawah berikut ini yang bukan termasuk dalam langkah pelaksanaan metode demonstrasi adalah .....
52
A. Memulai demonstrasi dengan menarik perhatian peserta didik (sambil memperhatikan atensi peserta didik) B. Memberi tugas sebagi bentuk tindak lanjut dan mengadakan evaluasi terhadap demonstrasi yang telah dilakukan. C. Memperhatikan keadaan peserta didik, apakah semuanya mengikuti demonstrasi dengan baik D. Memberikan
kesempatan kepada
peserta didik
untuk
aktif
memikirkan lebih lanjut tentang apa yang dilihat dan didengarnya dalam bentuk mengajukan pertanyaan. 16 Metode kerja kelompok adalah metode mengajar dengan . mengkondisikan peserta didik dalam suatu group sebagai satu kesatuan dan diberikan tugas untuk dibahas dalam kelompok. Langkah-langkah metode kerja kelompok sebagai berikut: ..... A. Kegiatan Persiapan, Kegiatan Pelaksanaan, Kegiatan Mengakhiri Pelajaran B. Kegiatan Persiapan, kegiatan Pelaksanaan, Kegiatan Inti Pelajaran, Kegiatan Mengakhiri Pelajaran C. Kegiatan pembukaan, kegiatan Pelaksanaan, Kegiatan evaluasi, Kegiatan penutup D. Kegiatan pembukaan, kegiatan Pelaksanaan, Kegiatan penutup, Kegiatan evaluasi 17 Beberapa pernyataan di bawah merupakan langkah-langkah dari metode . karya wisata, antara lain:
1. Menetapkan kompetensi yang akan dicapai peserta didik, 2. Merencanakan tujuan, 3. Merumuskan kegiatan yang akan dilakukan, 4. Melaksanakan kegiatan, 5. Menilai kegiatan, 6. Melaporkan hasil kegiatan Urutan yang tepat langkah-langkah metode karya wisata adalah .....
53
A. 1, 3, 2, 4 ,5, 6. B. 1, 2, 3, 4 ,5, 6. C. 1, 3, 2, 4 , 6, 5. D. 1, 2, 3, 4 , 6, 5. 18 Langkah-langkah metode problem solving (Depdiknas, 2008) sebagai . berikut: ..... A. Mencari dan mengumpulkan data, mengidentifikasi masalah untuk dipecahkan, , menetapkan jawaban sementara, menguji kebenaran jawaban sementara, menarik kesimpulan. B. Mengidentifikasi
masalah
untuk
dipecahkan,
mencari
dan
mengumpulkan data, menyeleksi data, menetapkan jawaban, menarik kesimpulan. C. Mengidentifikasi
masalah
untuk
dipecahkan,
mencari
dan
mengumpulkan data, menetapkan jawaban sementara, menguji kebenaran jawaban sementara, menarik kesimpulan. D. Mengidentifikasi
masalah
untuk
dipecahkan,
mencari
dan
mengumpulkan data, menyeleksi data, menetapkan jawaban sementara, menguji kebenaran jawaban sementara, menarik kesimpulan, mengevaluasi. 19 Metode proyek dalam pembelajaran yang sebenarnya berawal dari . pemikiran John Dewey tentang metode pemecahan masalah merupakan bentuk pengembangan yang dilakukan oleh Kilpatrick. Langkahlangkahnya metode proyek sebagai berikut: .... A. Tahap persiapan, tahap perencanaan, tahap pelaksanaan, tahap tindak lanjut, tahap penilaian, tahap refleksi. B. Tahap perencanaan, tahap pelaksanaan, tahap tindak lanjut, pameran, tahap penilaian. C. Tahap perencanaan, tahap pelaksanaan, tahap tindak lanjut, tahap penilaian. D. Tahap persiapan, tahap perencanaan, tahap pelaksanaan, tahap tindak lanjut, tahap penilaian.
54
20 Langkah-langkah pelaksanaan metode tanya jawab secara umum . meliputi persiapan dan pelaksanaan. Berikut ini urutkan prosedur bertanya yang dilakukan oleh guru!
1. guru mengajukan pertanyaan 2. guru memberi peluang kepada peserta didik untuk bertanya 3. guru memberikan waktu untuk berpikir 4. peserta didik menjawab 5. guru menyampaikan status jawaban peserta didik 6. guru memberikan permasalahan sebagai bahan apersepsi Urutan prosedur bertanya guru yang tepat adalah ..... A. 6, 1, 3, 4, 5, 2. B. 1, 6, 2, 3, 4, 5. C. 6, 1, 2, 3, 4, 5. D. 2, 6, 1, 3, 4, 5. 21 Tahap tindak lanjut dalam metode proyek dimaksudkan adalah ...... . A. Untuk memantapkan hasil kegiatan belajar dilakukan pameran, dan dapat menjadi sumber belajar bagi pelajaran lainnya. B. Untuk menilai hasil kegiatan belajar (hasil proyek) yang dilakukan oleh guru dan peserta didik. C. Untuk merencanakan kegiatan belajar berikutnya sehubungan dengan pencapaian kompetensi berikutnya. D. Untuk menetapkan tingkat keberhasilan pengerjaan proyek yang dilakukan peserta didik oleh guru. 22 .
Metode brainstorming dikenal juga dengan metode sumbang saran atau curah gagasan bertujuan untuk menghimpun ide, pendapat, informasi, pengalaman semua peserta didik yang sama atau berbeda. Langkahlangkah metode brain storming sebagai berikut: A. Pemberian informasi dan motivasi, identifikasi, klasifikasi, verifikasi, konklusi. B. Pemberian informasi dan motivasi, identifikasi, klasifikasi, verifikasi, validasi, dan konklusi.
55
C. Pemberian informasi, motivasi, identifikasi, verifikasi, konklusi. D. Pemberian informasi dan motivasi, identifikasi, klasifikasi, verifikasi, konklusi, evaliasi, dan refleksi. 23 Berikut ini merupakan faktor-faktor yang memberi pengaruhi dalam . pemilihan metode pembelajaran, antara lain: A. Peserta didik, dinamika kelas, fasilitas pembelajaran, tujuan pembelajaran, materi, waktu, guru. B. Peserta didik, dinamika kelas, fasilitas pembelajaran, tujuan pembelajaran, materi, waktu, guru. C. Peserta didik, dinamika kelas, fasilitas pembelajaran, tujuan pembelajaran, materi, waktu, guru. D. Peserta didik, dinamika kelas, fasilitas pembelajaran, tujuan pembelajaran, materi, waktu, guru. 24 Teknik pembelajaran merupakan prosedur logis dan rasional untuk . merancang suatu rangkaian komponen yang berhubungan satu dengan yang lainnya dengan maksud untuk berfungsi sebagai satu kesatuan dalam usaha mencapai suatu tujuan yang telah ditentukan. Konsep pengertian tersebut dinyatakan oleh .... A. John Dewey B. Kilpatrick C. Rowntree D. L. James Havery 25 Yang termasuk teknik khusus dalam pembelajaran adalah ..... . A. Teknik ceramah B. Teknik tanya jawab C. Teknik menulis D. Teteknik diskusi
56
KUNCI JAWABAN Soal 1 Pertanyaan 1
2
Skor Maks
Jawaban, Alasan Behavioristik,
2
Ketika pendidik memberi contoh, kemudian peserta didik menirukan
2
Kognitif,
2
Ketika peserta didik mempraktikkan apa yang telah dicontohkan oleh pendidik.
2
Konstruktivistik,
2
Ketika peserta didik membuat kesimpulan, bagaimana cara mengikir rata dengan baik
2
Prinsip tujuan
2
Ketika pendidik menyampaikan tujuan pembelajaran
2
Prinsip kesiapan,
2
Ketika pendidik menunjukkan hasil pengikiran yang baik dan buruk, untuk memberikan bekal pengetahuan awal
2
Prinsip belajar psikomotorik
2
Ketika peserta didik mempraktikkan apa yang telah dicontohkan oleh pendidik.
2
∑
Skor (S)
24
Nilai ∑S/24 x 100 =
57
Soal 2 1.
Kriteria Penilaian Kriteria penilaian yang digunakan dalam materi pokok 1 ini adalah : Satu soal jika betul mendapatkan skor : 4, sehingga total skor : 20 x 4 = 100, maka rumus nilai akhir adalah :
Nilai Akhir Materi Pokok 1 = Jumlah jawaban betul x 4
2.
Kunci jawaban Kunci jawaban evaluasi materi pokok 2 yaitu Pendekatan, Strategi, Metode Dan Teknik Pembelajaran
58
NO
JAWABAN
NO
JAWABAN
1.
C
14.
A
2.
D
15.
B
3.
B
16.
B
4.
C
17.
B
5.
C
18.
C
6.
A
19.
C
7.
C
20.
A
8.
A
21.
A
9.
D
22.
A
10.
A
23.
D
11.
A
24.
D
12.
D
25.
C
13.
D
26
59
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrahman Ginting. 2008. Esensi Praktis Belajar dan Pembelajaran. Bandung: Humaniora. Adityatriastuti. 2014. pengertian dari Strategi, Pembelajaran, Metode, Teknik, dan Model, Menurut Beberapa Ahli. http://adityatriastuti.blogspot.com Bell-Gredler, M.E. (1986). Learning and Instruction: Theory into Practice. New York: Macmil'.an Publishing Cahyo, Agus N. 2013. Panduan Aplikasi Teori-Teori Belajar Mengajar. Yogyakarta: Diva Press Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. 2014. Permendikbud No. 103 Tahun 2014 tentang Pedoman Pelaksanaan Pembelajaran pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. 2014. Permendikbud No. 104 Tahun 2014 tentang Penilaian Hasil Belajar oleh Pendidik pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Depdiknas. 2008. Panduan Pengembangan Bahan Ajar. Jakarta: Direktorat Pembinaan SMA, Dirjen Mandikdasmen, Depdiknas. Dick and Carey. 2005. Systemic Design Instruction. Glenview: Illois harper Collins Pubhliser. Dimjati dan Mudjiono. 2009. Belajar dan Pembelajaran. Jakarta: Rineka Cipta Direktorat Pembinaan SMA. 2010. Juknis Pembelajaran Tuntas, Remedial, dan Pengayaan di SMA. Jakarta : Direktorat Pembinaan SMA Direktorat Tenaga Kependidikan. 2008. Strategi Pembelajaran dan Pemilihannya. Jakarta : Dipdiknas,. Hamzah B.Uno. 2008. Perencanaan Pembelajaran. Jakarta: Bumi Aksara. Handoko, Hani T, dan Reksohadiprodjo Sukanto.1996. Perusahaan. Edisi kedua Yogyakarta: BPFE
Organisasi
Harsono. 2009. “Aplikasi SCL dalam Proses Pembelajaran” dalam www.belajar.usd.ac.id Hendyat Soetopo. 2005. Pendidikan Dan Pembelajaran. Malang: UMM Press. Iskandarwassid dan Dadang Sunendar. 2008. Strategi Pembelajaran Bahasa. Bandung: Remaja Rosdakarya. 60
Lembaga Administrasi Negara Republik Indonesia. 2007. Belajar dan Pembelajaran. Jakarta : Lembaga Administrasi Negara Republik Indonesia Made Wena. 2010. Strategi Pembelajaran Inovatif Kontemporer suatu Tinjauan Konseptual Operasional. Jakarta : Bumi Aksara. Martinis Yamin dan Maisah. 2009. Manajemen Pembelajaran Kelas: Strategi Meningkatkan Mutu Pembelajaran. Jakarta: GP Press Ratna Wilis Dahar, Teori-Teori Belajar, Jakarta: Erlangga, 1996. Roestiyah, N.K. 2001. Didaktik Metodik, Jakarta: PT. Bina Aksara. Sagala, Syaiful. 2012. Konsep dan Makna Pembelajaran. Bandung: Alfabeta Sanjaya, Wina. 2008. Strategi pembelajaran berorientasi standar proses pendidikan. Jakarta : Kencana prenada Media Group. Solso, Robert L., Cognitive Psychology, New York: Pearson Educational, 2004. Suparman Atwi. 1997. Desain Instruksional. Jakarta: PAU Universitas Terbuka. Suprijono, Agus. 2011. Cooperative Learning Teori dan Aplkasi PAIKEM. Yogyakarta: Pustaka Pelajar Sudjana, Nana. 1995. Dasar-Dasar Proses Belajar Mengajar. Bandung: Sinar Baru Algensindo. Suyono dan Hariyanto. 2011. Belajar dan Pembelajaran Teori dan Konsep Dasar. Bandung: Rosda Syaiful Bahri Djamarah, dkk. 2006. Strategi Belajar Mengajar. Jakarta: Rineka Cipta. Tim Pengembang MKDP. 2011. Kurikulum dan Pembelajaran. Jakarta: Rajawali Press. Trianto. 2007. Model Pembelajaran Terpadu dalam Teori dan Praktek. Jakarta: Prestasi Pustaka Winarno
Surakhmad. 1982. Bandung: Tarsito,
Pengantar Interaksi
Mengajar-Belajar.
http://indrierb.blogspot.com/2014/01/teori-belajar-konstruktivisme-dan.html http://irdye07.blogspot.com/2010/11/strategi-pembelajaran.html http://sainsmatika.blogspot.com/2012/04/teori-kognitif-dari-bruner-danteori.html http://syamsinarthamar.blogspot.com/2014/05/macam-macam-metodepembelajaran-serta.html 61
https://filediamant.wordpress.com/model-pembelajaran-dan-15-metodepembelajaran. http://file.upi.edu/direktori/ Pengertian_Pendekatan,_strategi,_metode,_teknik,_taktik.pdf http://www.emakalah.com/2013/04/model-teori-belajar-bruner-danausubel.html http://www.emakalah.com/2013/04/perkembangan-teori-belajar.html http://www.gurukelas.com/2012/08/metode-brainstorming-sumbangsaran.html https://penembushayalan.wordpress.com/kuliah/tokoh-dan-teoribelajar/teori-pembelajaran-vygotsky/ http://kristianawidi.blogspot.co.id/2012/02/makalah-teori-humanistik-carlrogers.html.
62
63
1
