11

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Kajian Teori

1. Penelitian Pengembangan

Penelitian pengembangan merupakan penelitian yang diarahkan untuk

menghasilkan produk, desain, dan proses. Di dalam dunia pendidikan dan

pembelajaran khususnya, penelitian pengembangan memfokuskan kajiannya pada

bidang desain atau rancangan, berupa model desain dan desain bahan ajar maupun

produk seperti media dan proses pembelajaran. Penelitian pengembangan sering

dikenal dengan istilah Research and Development (R&D) ataupun dengan istilah

research-based development. Di dalam dunia pendidikan, penelitian

pengembangan merupakan jenis penelitian yang relatif baru (Punaji Setyosari,

2012: 214 – 215).

Menurut Punaji Setyosari (2012: 221 – 223), penelitian pengembangan

tidak jauh berbeda dengan penelitian-penelitian lain, perbedaannya terletak pada

metodologinya saja. Beberapa model yang sering digunakan dalam penelitian

pengembangan antara lain adalah:

a. Model konseptual

Model konseptual adalah model yang bersifat analistis yang menjelaskan

komponen-komponen produk yang akan dikembangkan dan berkaitan

antarkomponennya. Model ini memperlihatkan hubungan antarkonsep dan tidak

memperlihatkan urutan secara bertahap. Urutan boleh diawali dari mana saja.

12

b. Model prosedural

Model prosedural adalah model deskriptif yang menggambarkan alur

atau langkah-langkah prosedural yang harus diikuti untuk menghasilkan produk

tertentu. Model prosedural biasa dijumpai dalam model rancangan pembelajaran,

misalnya Dick & Carey, model Borg & Gall, dan model ADDIE (Analysis,

Design, Development, Implementation, Evaluation).

Model pengembangan Dick & Carey terdiri atas sepuluh langkah, yaitu

analisis kebutuhan, analisis pembelajaran, analisis pembelajar dan konteks, tujuan

umum dan khusus, mengembangkan instrumen, mengembangkan strategi

pembelajaran, mengembangkan dan memilih bahan ajar, merancang dan

melakukan evaluasi formatif, revisi, dan evaluasi sumatif. Model pengembangan

Borg & Gall juga menggariskan sepuluh langkah penelitian, yaitu pengumpulan

informasi awal, perencanaan, pengembangan format produk awal, uji coba awal,

revisi produk, uji coba lapangan, revisi produk, uji lapangan, revisi produk akhir,

dan desiminasi serta implementasi (Punaji Setyosari, 2012: 223 – 230).

Menurut Dewi Padmo (2004: 418), model-model pengembangan tersebut

memiliki langkah-langkah yang berbeda. Namun, apabila berbagai model tersebut

dicermati, secara genetik terdapat lima tahapan utama di dalamnya. Tahapan

pengembangan tersebut adalah analisis, desain atau rancangan, pengembangan,

implementasi, dan evaluasi. Model ini dikenal dengan model pengembangan

ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Penjelasan

secara singkat mengenai beberapa tahapan dalam model ADDIE adalah sebagai

berikut:

13

a. Tahap analisis (analysis)

Pada tahap ini ada tiga jenis kegiatan analisis yang harus dilakukan oleh

peneliti, yaitu: analisis kompetensi, analisis karakteristik siswa, dan analisis

instruksional.

1) Analisis kompetensi

Analisis kompetensi disebut juga analisis kurikulum. Peneliti harus

cermat melakukan kegiatan analisis kurikulum, yang mencoba memahami dan

mengukur tingkat kedalaman kompetensi yang dituntut oleh kurikulum.

2) Analisis karakteristik siswa

Peneliti harus mengetahui secara pasti kondisi siswa yang akan

menggunakan media pembelajaran yang dikembangkan oleh peneliti. Peneliti

harus mengetahui secara detil tingkat kemampuan awal siswa, kesanggupan

belajarnya, dan aspek-aspek penting lainnya.

3) Analisis instruksional

Analisis instruksional disebut juga analisis pembelajaran. Penulis harus

melakukan kegiatan analisis pembelajaran dengan cermat. Hal ini dapat dilakukan

dengan cara menjabarkan kompetensi umum yang ada pada kurikulum menjadi

kompetensi-kompetensi khusus dan kemudian menentukan urutannya.

b. Tahap perancangan (design)

Pada tahap perancangan ini, ada tiga jenis kegiatan spesifik yaitu

menyusun kerangka struktur (outline) dari media pembelajaran yang akan dibuat,

menentukan sistematika pengembangan media pembelajaran, dan merancang alat

evaluasi yang digunakan dalam media pembelajaran.

14

c. Tahap pengembangan (development)

Pada tahap ini media pembelajaran mulai dikembangkan sesuai dengan

yang sudah ditetapkan pada tahap desain. Penerapan sistem yang akan digunakan

serta memperhatikan kembali prinsip kriteria media pembelajaran yang baik perlu

diperhatikan.

d. Tahap implementasi (implementation)

Media pembelajaran yang telah dibuat perlu diasosiasikan kepada siswa,

jika dianggap perlu didukung dengan petunjuk penggunaan sebagai panduan awal

dalam penggunaan media.

e. Tahap evaluasi (evaluation)

Evaluasi digunakan untuk mengukur seberapa jauh siswa menguasai

materi pembelajaran. Evaluasi diperoleh dalam rangka umpan balik dalam proses

pembelajaran dan mengukur pencapaian melalui indikator pembelajaran.

2. Pembelajaran Kimia

Menurut E. Mulyasa (2008: 255), pembelajaran pada hakekatnya adalah

proses interaksi antara siswa dengan lingkungannya, sehingga terjadi perubahan

perilaku ke arah yang lebih baik. Banyak sekali faktor yang mempengaruhi

interaksi pembelajaran, baik faktor internal yang datang dari dalam individu

maupun faktor eksternal yang datang dari lingkungan. Tugas guru yang paling

utama adalah mengkondisikan lingkungan agar menunjang terjadinya perubahan

perilaku bagi siswa.

Pembelajaran kimia tidak lepas dari pengertian pembelajaran dan

pengertian ilmu kimia itu sendiri. Kimia adalah ilmu yang mencari jawaban atas

15

apa, mengapa, dan bagaimana gejala-gejala alam yang berkaitan dengan

komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika, dan energitika zat. Oleh sebab

itu, mata pelajaran kimia di SMA/MA mempelajari segala sesuatu tentang zat

yang meliputi komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika, dan energitika

zat yang melibatkan keterampilan dan penalaran. Ada dua hal yang berkaitan

dengan kimia yang tidak dapat dipisahkan, yaitu kimia sebagai produk

(pengetahuan kimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, dan teori) dan

kimia sebagai proses yaitu kerja ilmiah (E. Mulyasa, 2006: 132).

Pembelajaran kimia menekankan pemberian pengalaman belajar secara

langsung melalui penggunaan pengembangan keterampilan proses dan sikap

ilmiah (Permendiknas No. 22 tahun 2006). Pembelajaran kimia dapat terlaksana

dengan baik dengan adanya interaksi pembelajaran yang menarik antara guru dan

siswa. Keberhasilan dalam mencapai tujuan pembelajaran sangat dipengaruhi oleh

beberapa faktor. Misalnya, strategi belajar mengajar, metode dan pendekatan

pembelajaran, serta sumber belajar yang digunakan baik dalam bentuk buku,

modul, lembar kerja, media, dan lain-lain. Penggunaan media dalam pembelajaran

dapat membantu keterbatasan guru dalam menyampaikan informasi maupun

keterbatasan jam pelajaran di kelas. Media berfungsi sebagai sumber informasi

materi pembelajaran maupun sumber latihan soal-soal. Kualitas pembelajaran

juga dipengaruhi oleh perbedaan individu siswa, baik perbedaan gaya belajar,

perbedaan kemampuan, perbedaan kecepatan belajar, latar belakang, dan

sebagainya.

16

3. Media Pembelajaran

Kata media berasal dari bahasa Latin medius yang secara harfiah berarti

„tengah‟, „perantara‟ atau „pengantar‟. Secara lebih khusus, pengertian media

dalam proses belajar mengajar cenderung diartikan sebagai alat-alat grafis,

fotografis atau elektronis untuk menangkap, memproses, dan menyusun kembali

informasi visual atau verbal (Azhar Arsyad, 2011: 3).

Leslie J. Briggs (1979) menyatakan bahwa media pembelajaran adalah

alat-alat fisik untuk menyampaikan materi pelajaran dalam bentuk buku, film,

rekaman video, dan lain sebagainya. Briggs juga berpendapat bahwa media

pembelajaran merupakan alat untuk memberikan perangsang bagi siswa supaya

terjadi proses belajar, sedangkan Gagne menyatakan bahwa media pembelajaran

merupakan wujud dari adanya berbagai jenis komponen dalam lingkungan siswa

yang dapat merangsang siswa untuk belajar. Miarso mengatakan bahwa media

pembelajaran merupakan segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan

pesan yang dapat merangsang pikiran, perasaan, perhatian, dan kemauan siswa

untuk belajar (Dina Indriana, 2011: 14). Dengan demikian, media pembelajaran

adalah semua bahan dan alat fisik yang mungkin digunakan untuk

mengimplementasikan pengajaran dan memfasilitasi prestasi siswa terhadap

sasaran atau tujuan pembelajaran.

Menurut Mulyanta dan M. Marlon Leong (2009: 3 – 4), media

pembelajaran yang baik idealnya memenuhi 4 kriteria, yaitu kesesuaian

(relevansi), kemudahan, kemenarikan, dan kemanfaatan.

17

a. Kesesuaian atau relevansi, artinya media pembelajaran harus sesuai dengan

kebutuhan belajar, rencana kegiatan belajar, program kegiatan belajar, tujuan

belajar, dan karakteristik siswa.

b. Kemudahan, artinya semua isi pembelajaran melalui media harus mudah

dimengerti, dipelajari atau dipahami oleh siswa, dan sangat operasional dalam

penggunaannya.

c. Kemenarikan, artinya media pembelajaran harus mampu menarik maupun

merangsang perhatian siswa, baik tampilan, pilihan warna, maupun isinya.

Uraian isi tidak membingungkan serta dapat menggugah minat siswa untuk

menggunakan media tersebut.

d. Kemanfaatan, artinya isi dari media pembelajaran harus bernilai atau berguna,

mengandung manfaat bagi pemahaman materi pembelajaran serta tidak

mubazir atau sia-sia apalagi merusak siswa.

Manfaat media pembelajaran dalam kegiatan pembelajaran tidak lain

adalah memperlancar proses interaksi antara guru dengan siswa, dalam hal ini

membantu siswa belajar secara optimal. Tetapi di samping itu ada beberapa

manfaat lain yang lebih khusus. Kemp dan Dayton dalam H. Martinis Yamin

(2007: 200 – 203), mengidentifikasi delapan manfaat media pembelajaran dalam

kegiatan pembelajaran, yaitu:

a. Penyampaian materi pelajaran dapat diseragamkan. Guru mungkin

mempunyai penafsiran yang beraneka ragam tentang suatu hal. Melalui media

pembelajaran, penafsiran yang beragam dapat direduksi dan disampaikan

kepada siswa secara seragam. Setiap siswa yang melihat atau mendengar

18

uraian tentang suatu ilmu melalui media yang sama akan menerima informasi

yang persis sama dengan siswa yang lain.

b. Proses pembelajaran menjadi lebih menarik. Media dapat membangkitkan

keingintahuan siswa, merangsang siswa untuk beraksi terhadap penjelasan

guru, memungkinkan siswa menyentuh objek kajian pelajaran, membantu

siswa mengkonkretkan sesuatu yang abstrak, dan sebagainya. Dengan

demikian, media pembelajaran dapat membantu guru menghidupkan suasana

kelas dan menghindarkan suasana monoton dan membosankan.

c. Proses belajar siswa menjadi lebih interaktif. Media dapat membantu guru

dan siswa melakukan komunikasi dua arah secara aktif.

d. Jumlah waktu belajar mengajar dapat dikurangi. Kebanyakan media hanya

memerlukan waktu singkat untuk mengantarkan pesan-pesan dan isi pelajaran

dalam jumlah yang cukup banyak dan kemungkinannya dapat diserap siswa.

e. Kualitas belajar siswa dapat ditingkatkan. Penggunaan media tidak hanya

membuat proses belajar lebih efisien, tetapi juga membantu siswa menyerap

materi pelajaran secara lebih mendalam dan utuh. Pemahaman yang

diperkaya dengan kegiatan melihat, menyentuh, merasakan, atau mengalami

melalui media, maka pemahaman mereka terhadap isi pelajaran akan lebih

baik.

f. Proses belajar dapat terjadi di mana saja dan kapan saja. Media pembelajaran

dapat dirancang sedemikian rupa sehingga siswa dapat belajar di mana saja

dan kapan saja, tanpa tergantung pada keberadaan seorang guru.

19

g. Sikap positif siswa terhadap bahan pelajaran maupun terhadap proses belajar

itu sendiri dapat ditingkatkan. Dengan media, proses belajar mengajar

menjadi lebih menarik. Hal ini dapat meningkatkan kecintaan dan apresiasi

siswa terhadap ilmu pengetahuan dan proses pencarian ilmu itu sendiri.

h. Peran guru dapat berubah ke arah yang lebih positif dan produktif. Guru tidak

perlu mengulang-ulang penjelasan bila media digunakan dalam pembelajaran.

Dengan demikian, dengan mengurangi uraian verbal (lisan), guru dapat

memberi perhatian lebih banyak kepada aspek-aspek lain dalam

pembelajaran. Peran guru tidak lagi menjadi sekedar “pengajar”, tetapi juga

konsultan, penasihat, atau manajer pembelajaran.

Media pembelajaran dapat diaplikasikan dalam semua mata pelajaran,

salah satunya adalah mata pelajaran kimia. Banyak sekali media-media yang

digunakan untuk menciptakan pembelajaran kimia yang lebih edukatif dan kreatif.

Contoh media pembelajaran kimia yang digunakan dalam proses pembelajaran

adalah kartu game, tabel periodik unsur bergambar, video interaktif, maupun

media pembelajaran berbantuan komputer.

Materi teori atom mekanika kuantum dan ikatan kimia banyak

mengandung konsep, sedangkan materi termokimia banyak mengandung konsep

dan perhitungan. Media pembelajaran berbantuan komputer dapat digunakan

sebagai media pembelajaran pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan

kimia, dan termokimia. Media pembelajaran berbantuan komputer pada materi

teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia ini dapat berupa

gambar bergerak atau animasi, maupun video interaktif yang dapat membantu

20

siswa dalam memahami konsep pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan

kimia, dan termokimia. Selain animasi dan video interaktif, media pembelajaran

berbantuan komputer yang berupa latihan soal-soal dapat digunakan untuk

membantu melatih siswa dalam menyelesaikan soal-soal tentang materi teori atom

mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia.

4. Media Pembelajaran Berbantuan Mobile Phone dalam Bentuk Game

Game adalah suatu bentuk kegiatan di mana peserta yang terlibat di

dalamnya terikat dengan aturan-aturan yang telah ditetapkan untuk mencapai

suatu tujuan. Ada 3 syarat dalam game, yaitu harus terdapat pemain, aturan

permainan yang diarahkan pada pencapaian tujuan pembelajaran, dan indikator

pencapaian hasil belajar. Adanya unsur kompetisi antar kelompok akan melatih

siswa untuk bekerja sama, percaya diri, dan tidak putus asa (John D. Latuheru,

1998: 107). Game adalah sesuatu yang menyenangkan untuk dilakukan dan

bersifat menghibur. Game menjadi menarik karena di dalamnya terdapat unsur

kompetisi, serta keragu-raguan karena tidak tahu sebelumnya siapa yang akan

menang dan kalah (Arief S. Sadiman, R. Rahardjo, Anung Haryono, dan

Rahardjito, 2003: 78).

Salah satu media yang dapat digunakan oleh guru dalam proses

pembelajaran adalah aplikasi game. Dari kajian literatur yang dilakukan oleh Funk

dalam JENI (2008), aplikasi game dapat meningkatkan minat belajar siswa,

mempercepat pemrosesan informasi, dan menyelesaikan masalah, sekaligus

meningkatkan kepekaan sosial dan kemampuan akademik. Dengan aplikasi game,

siswa diajak untuk menyelesaikan masalah dalam mata pelajaran tertentu dengan

21

cara menyelesaikan latihan maupun simulasi yang tertuang dalam aplikasi

tersebut. Berdasarkan physical requirements, aplikasi game elektronik dapat

dibagi menjadi game komputer, video game, maupun mobile game.

Media pembelajaran berbantuan mobile phone dalam bentuk game

merupakan aplikasi game yang dapat dioperasikan menggunakan mobile phone

dan memiliki muatan pendidikan sehingga dapat digunakan untuk memudahkan

proses pembelajaran. Pengunaan mobile phone sebagai media pembelajaran

merupakan inovasi baru dalam pembelajaran. Aplikasi game berbantuan mobile

phone yang digunakan sebagai media pembelajaran ini dianggap layak untuk

dikembangkan karena dapat memberikan media belajar yang baru bagi siswa serta

dapat memberikan pengalaman baru yang dapat digunakan kapan saja dan di

mana saja.

5. Mobile game “Brainchemist”

Mobile game “Brainchemist” merupakan aplikasi permainan edukasional

untuk pelajaran kimia yang dapat dioperasikan pada perangkat mobile phone

dengan sistem operasi Android. Mobile game ini merupakan permainan hasil

adaptasi dari aplikasi permainan Brainjiggle dan BrainJuice. Brainjiggle dan

Brainjuice merupakan aplikasi permainan pengasah otak untuk perangkat mobile

phone yang masing-masing dikembangkan oleh pengembang game SpiritEQ dan

Digital Chocolate. Kedua aplikasi permainan ini berbentuk kuis yang berisi

rangkaian pertanyaan-pertanyaan yang dapat merangsang kemampuan berpikir

penggunanya. Beberapa karakteristik game yang diadaptasi dari Brainjiggle dan

BrainJuice antara lain adalah:

22

a. Permainan berbentuk kuis yang berisi rangkaian latihan soal-soal dalam

bentuk 2 dimensi.

b. Permainan dibagi ke dalam beberapa menu game.

c. Setiap menu game berisi pertanyaan-pertanyaan yang berkaitan dengan satu

materi. Semua pertanyaan dalam setiap menu game mengarah pada tipe

jawaban yang sama.

d. Menu game satu tidak berkaitan dengan menu game lainnya, pengguna dapat

memainkan menu game manapun tanpa harus menyelesaikan menu game

tertentu terlebih dahulu.

Penyajian materi, soal, maupun peraturan yang terdapat dalam mobile

game “Brainchemist” diadaptasi dari game Brainjiggle dan Brainjuice, namun

sudah dimodifikasi oleh peneliti. Materi yang diberikan berisi materi teori atom

mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia. Mobile game “Brainchemist”

berbentuk game kuis yang merupakan rangkaian latihan soal-soal. Mobile game

“Brainchemist” dibagi ke dalam 9 menu game, yaitu bilangan kuantum,

konfigurasi elektron, letak unsur dalam tabel periodik unsur, bentuk molekul, gaya

antar molekul, reaksi endoterm dan eksoterm, jenis-jenis perubahan entalpi

standar (∆H°), hukum hess, dan energi ikatan.

Soal-soal yang disajikan dalam mobile game “Brainchemist” dibuat

dalam berbagai tipe, namun masing-masing menu game menyajikan soal dalam

tipe yang sama dengan pilihan jawaban yang sama pula. Soal-soal ini ditampilkan

secara acak sesuai dengan bank soal yang tersedia. Program komputer yang

23

digunakan dalam pengembangan mobile game “Brainchemist” yaitu program

Eclipse Indigo RCP 3.7 dengan emulator platform Android.

6. Sistem Operasi Android

Android adalah platform untuk sistem operasi di perangkat mobile yang

bersifat sumber terbuka, berbasis kernel Linux. Platform ini memungkinkan

pengembang membuat program dalam bahasa pemrograman Java. Pengaturan

perangkat melalui Java Libraries Google. Platform ini mendukung sejumlah

teknologi penghubung termasuk GSM/EDGE, CDMA, EV-DO, UMTS,

Bluetooth, dan Wi-Fi (Ni Ketut Susrini, 2009: 99).

Menurut Stephanus Hermawan S (2011: 1 – 6), Android menyediakan

berbagai fitur. Fitur yang tersedia di Android adalah:

a. Framework aplikasi: memungkinkan penggunaan dan pemindahan dari

komponen yang tersedia.

b. Dalvik virtual machine: virtual yang dioptimalkan untuk perangkat mobile.

c. Grafik: grafik 2D dan grafik 3D yang didasarkan pada library OpenGL.

d. SQLite: untuk penyimpanan data.

e. Mendukung media: audio, video, dan berbagai format gambar (MPEG4,

H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF.

f. GSM, Bluetooth, EDGE, 3G, dan Wifi (tergantung hardware).

g. Kamera, Global Positioning System (GPS), kompas, dan accelerometer

(tergantung hardware).

h. Lingkungan pengembangan yang kaya, termasuk emulator, peralatan

debugging, dan plugin untuk Eclipse IDE.

24

Android memiliki berbagai keunggulan sebagai software yang memakai

basis kode komputer yang dapat didistribusikan secara terbuka (open source)

sehingga pengguna dapat membuat aplikasi baru di dalamnya. Android memiliki

aplikasi native Google yang terintegrasi seperti pushmail Gmail, Google Maps,

dan Google Calendar.

7. Eclipse Indigo RCP 3.7

Eclipse merupakan sebuah IDE (Integrated Development Environment)

untuk mengembangkan perangkat lunak dan dapat dijalankan di semua platform

(platform-independent). Berikut ini adalah sifat dari Eclipse:

a. Multi-platform: Target sistem operasi Eclipse adalah Microsoft Windows,

Linux, Solaris, AIX, HP-UX dan Mac OS X.

b. Multi-language: Eclipse dikembangkan dengan bahasa pemrograman Java,

akan tetapi Eclipse mendukung pengembangan aplikasi berbasis bahasa

pemrograman lainnya, seperti C/C++, Cobol, Python, Perl, PHP, dan lain

sebagainya.

c. Multi-role: Selain sebagai IDE untuk pengembangan aplikasi, Eclipse pun

dapat digunakan untuk aktivitas dalam siklus pengembangan perangkat lunak,

seperti dokumentasi, test perangkat lunak, pengembangan web, dan lain

sebagainya.

Eclipse pada saat ini merupakan salah satu IDE favorit dikarenakan gratis

dan open source, yang berarti setiap orang boleh melihat kode pemrograman

perangkat lunak ini. Selain itu, kelebihan dari Eclipse yang membuatnya populer

25

adalah kemampuannya untuk dapat dikembangkan oleh pengguna dengan

komponen yang dinamakan plug-in. (http://www.eclipse.org)

8. Teori Atom Mekanika Kuantum, Ikatan Kimia, dan Termokimia

Berdasarkan Standar Isi mata pelajaran kimia SMA/MA dari Badan

Standar Nasional Pendidikan (BSNP) tahun 2006, materi Teori Atom Mekanika

Kuantum, Ikatan Kimia, dan Termokimia diberikan kepada siswa kelas XI IPA

semester 1. Materi Teori Atom Mekanika Kuantum dan Ikatan Kimia diberikan

untuk memenuhi Standar Kompetensi 1, yaitu memahami struktur atom untuk

meramalkan sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa,

sedangkan materi Termokimia diberikan untuk memenuhi Standar Kompetensi 2,

yaitu memahami perubahan energi dalam reaksi kimia dan cara pengukurannya.

Standar kompetensi 1, memahami struktur atom untuk meramalkan sifat-

sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa, dibagi menjadi 3

kompetensi dasar, yaitu:

1.1 Menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan

konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam

tabel periodik

1.2 Menjelaskan teori jumlah pasangan elektron di sekitar inti atom dan teori

hibridisasi untuk meramalkan bentuk molekul

1.3 Menjelaskan interaksi antar molekul (gaya antar molekul) dengan sifatnya

Standar kompetensi 2, memahami perubahan energi dalam reaksi kimia

dan cara pengukurannya, dibagi menjadi 2 kompetensi dasar, yaitu:

26

2.1 Mendeskripsikan perubahan entalpi suatu reaksi, reaksi eksoterm, dan reaksi

endoterm

2.2 Menentukan ΔH reaksi berdasarkan percobaan, hukum Hess, data perubahan

entalpi pembentukan standar, dan data energi ikatan

Materi teori atom mekanika kuantum dan ikatan kimia diberikan dalam

beberapa subbab, antara lain:

1) Bilangan Kuantum

Dalam mekanika kuantum, tiga bilangan kuantum diperlukan untuk

menggambarkan distribusi elektron dalam atom hidrogen dan atom-atom lain.

Bilangan-bilangan ini diturunkan dari solusi matematis persamaan Schrödinger

untuk atom hidrogen. Bilangan-bilangan kuantum ini disebut bilangan kuantum

utama, bilangan kuantum momentum sudut (bilangan kuantum azimuth), dan

bilangan kuantum magnetik. Bilangan-bilangan ini akan digunakan untuk

menggambarkan orbital-orbital atom dan menandai elektron-elektron di

dalamnya. Bilangan kuantum keempat yaitu bilangan kuantum spin

menggambarkan perilaku elektron tertentu dan melengkapi gambaran tentang

elektron dalam atom (Raymond Chang, 2005: 205).

a) Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkatan energi utama

elektron. Bilangan kuantum utama (n) juga berhubungan dengan jarak rata-rata

elektron dari inti dalam orbital tertentu. Semakin besar n, semakin besar jarak

rata-rata elektron dalam orbital tersebut dari inti maka semakin besar pula

27

orbitalnya. Bilangan kuantum utama (n) memiliki harga n = 1, 2, 3, dan

seterusnya (Raymond Chang, 2005: 205 – 206).

b) Bilangan kuantum momentum sudut / bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum momentum sudut atau bilangan kuantum azimuth (l)

memberikan informasi mengenai bentuk orbital. Nilai bilangan kuantum

momentum sudut (l) bergantung pada nilai bilangan kuantum utama (n). Untuk

nilai n tertentu, l mempunyai nilai bilangan bulat yang mungkin dari 0 sampai (n –

1). Bila n = 1, hanya ada satu nilai l yang mungkin: yakni l = n – 1 = 1 – 1 = 0.

Bila n = 2, ada dua nilai l, 0 dan 1. Bila n = 3, ada tiga nilai l, yaitu 0, 1, 2. Nilai-

nilai l biasanya ditandai dengan huruf s, p, d, f, .... sebagai berikut:

l 0 1 2 3 dst

Nama orbital s p d f dst

(Raymond Chang, 2005: 206)

c) Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik (m) menggambarkan orientasi orbital dalam

ruang. Nilai bilangan kuantum magnetik (m) bergantung pada nilai bilangan

kuantum momentum sudut (l). Untuk nilai l tertentu, ada (2l + 1) nilai bulat m,

sebagai berikut:

–l, (–l + 1), ..., 0, ..., (+l – 1), +l

Bila l = 0, maka m = 0. Bila l = 1, maka terdapat ((2 × 1) + 1), atau tiga

nilai m, yaitu –1, 0, dan +1. Bila l = 2, maka terdapat ((2 × 2) + 1), atau lima nilai

m, yaitu –2, –1, 0, +1, +2. Jumlah m menunjukkan jumlah orbital pada nilai l

tertentu (Raymond Chang, 2005: 206).

28

d) Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum spin (s), menguraikan dua cara suatu elektron dapat

diluruskan dalam suatu medan magnet: paralel atau melawan medan magnet itu.

Elektron dapat dibayangkan berputar mengikuti arah jarum jam atau berlawanan

arah jarum jam. Sehingga hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu

searah jarum jam dan berlawanan jarum jam, maka probabilitas elektron berputar

searah jarum jam adalah

dan berlawanan jarum jam

. Untuk membedakan arah

putarnya maka diberi tanda positif (

) dan negatif (

) (Raymond Chang, 2005:

206 – 207).

2) Konfigurasi Elektron

Cara elektron terdistribusi di antara orbital dari suatu atom disebut

konfigurasi elektron (James E. Brady, 1999: 316). Pengisian orbital oleh elektron

mengikuti aturan dengan memperhatikan tiga hal, yaitu prinsip Aufbau, prinsip

larangan Pauli, dan aturan Hund.

a) Prinsip Aufbau

Prinsip Aufbau (Aufbau principle) menyatakan bahwa struktur elektronik

atom pada keadaan dasar dibangun dengan menyusun orbital-orbital berdasarkan

kenaikan energi dan mengisinya dengan elektron satu demi satu, dimulai dengan

orbital yang energinya paling rendah (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H.

Nachtrieb, 2003: 43).

Dengan mengacu pada prinsip aufbau, maka urutan kenaikan tingkat

energi elektron-elektron dalam orbital adalah sebagai berikut:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < …

29

b) Prinsip Larangan Pauli

Prinsip larangan Pauli (Pauli exclusion principle) menyatakan bahwa

tidak ada elektron-elektron dalam satu atom yang mempunyai keempat bilangan

kuantum yang sama. Bila dua elektron dalam satu orbital mempunyai nilai n, l,

dan m yang sama (yakni, kedua elektron ini berada dalam orbital atom yang

sama), maka kedua elektron tersebut harus mempunyai nilai s yang berbeda.

Dengan kata lain, hanya dua elektron yang dapat menempati orbital atom yang

sama, dan kedua elektron tersebut harus mempunyai spin yang berlawanan.

Contoh:

Atom helium, yang mempunyai 2 elektron. Ada tiga kemungkinan untuk

menempatkan dua elektron dalam orbital 1s sebagaimana berikut:

Diagram (a) dan (b) tidak dapat diterima oleh prinsip larangan Pauli. Pada

diagram (a), kedua elektron mempunyai spin searah jarum jam yang digambarkan

dengan panah ke atas dan keduanya akan memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0, +

);

pada (b) kedua elektron mempunyai spin berlawanan dengan jarum jam yang

digambarkan dengan panah ke bawah dan akan mempunyai bilangan kuantum (1,

0, 0, +

). Hanya konfigurasi diagram (c) yang dapat diterima, sebab satu elektron

akan mempunyai bilangan kuantum (1, 0, 0, +

) dan satu lagi mempunyai

bilangan kuantum (1, 0, 0, –

).

(Raymond Chang, 2005: 212)

30

c) Aturan Hund

Aturan Hund (Hund’s rule) menyatakan bahwa bila dua elektron

menempati orbital-orbital yang energinya sama, sebuah elektron menempati suatu

orbital, kemudian elektron kedua menempati orbital lainnya dengan spinnya ke

arah yang sama (paralel) (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb,

2003: 43). Susunan elektron yang paling stabil atau mempunyai energi paling

rendah dicapai jika spin elektron searah/paralel (Raymond Chang, 2005: 214).

Contoh:

Konfigurasi elektron karbon (nomor atom C = 6) adalah 1s2 2s

2 2p

2. Berikut ini

adalah beberapa cara yang berbeda untuk mendistribusikan dua elektron dalam

tiga orbital p:

Pada (a) dan (b) tidak memenuhi aturan Hund, hanya (c) yang memenuhi aturan

Hund.

Penyimpangan dalam Pengisian Eletkron Orbital-orbital di Subkulit d dan f

Berdasarkan eksperimen, terdapat penyimpangan (anomali) dalam

pengisian orbital-orbital di subkulit d dan f.

a) Penyimpangan di subkulit d

Terjadi pada orbital-orbital yang hampir setengah penuh atau hampir

penuh, hal ini disebabkan orbital yang setengah penuh (d5) atau penuh (d

10)

bersifat lebih stabil dibandingkan orbital-orbital yang hampir setengah penuh (d4)

31

atau hampir penuh (d9). Akibatnya, 1 elektron dari orbital di subkulit ns pindah ke

orbital di subkulit (n – 1)d (Raymond Chang, 2005: 219).

Contoh: Konfigurasi elektron dari atom Cr (nomor atom Cr = 24)

Konfigurasi elektron yang diharapkan: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

4

Konfigurasi elektron berdasarkan eksperimen: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

1 3d

5

b) Penyimpangan di subkulit f

Terjadi karena tingkat energi orbital-orbital yang sangat berdekatan.

Dalam hal ini, 1 atau 2 elektron dari orbital di subkulit (n – 2)f pindah ke orbital

di subkulit (n – 1)d (Raymond Chang, 2005: 219).

Contoh: Konfigurasi elektron dari atom La (nomor atom La = 57)

Konfigurasi elektron yang diharapkan: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 4p

6 5s

2 4d

10 5p

6

6s2 4f

1 5d

0

Konfigurasi elektron berdasarkan eksperimen: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 4p

6 5s

2

4d10

5p6 6s

2 4f

0 5d

1

Konfigurasi Elektron Ion

a) Konfigurasi elektron ion positif

Ion positif terbentuk dari atom netral yang melepas elektron dari kulit

terluar yang sudah terisi, yakni kulit dengan nilai n paling besar (Raymond Chang,

2005: 233).

Contoh: Konfigurasi elektron ion Ca2+

(nomor atom Ca = 20)

Konfigurasi elektron atom Ca: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2

Konfigurasi elektron ion Ca2+

: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6

32

b) Konfigurasi elektron ion negatif

Ion negatif terbentuk dari atom netral yang menarik elektron ke kulit

terluar yang belum penuh, yakni kulit dengan nilai n paling besar. (Raymond

Chang, 2005: 233).

Contoh: Konfigurasi elektron ion F- (nomor atom F = 9)

Konfigurasi elektron atom F: 1s2

2s2 2p

5

Konfigurasi elektron ion F-: 1s

2 2s

2 2p

6

3) Letak Unsur dalam Tabel Periodik Unsur

Menurut James E. Brady (1999: 326), hubungan antara konfigurasi

elektron dan sistem periodik adalah sebagai berikut:

a) Nilai n terbesar pada konfigurasi elektron dari suatu unsur menyatakan nomor

periode unsur tersebut.

b) Jenis orbital yang ditempati elektron valensi menentukan jenis golongan.

Unsur blok s dan blok p merupakan unsur golongan utama (golongan A).

Unsur blok d merupakan unsur golongan transisi (golongan B).

c) Jumlah elektron valensi terkait dengan nomor golongan untuk golongan

utama (golongan A). Sedangkan jumlah elektron pada orbital d dan orbital s

terakhir pada konfigurasi elektron terkait dengan nomor golongan untuk

golongan transisi (golongan B), bukan dari jumlah elektron valensinya.

Hubungan antara konfigurasi elektron dengan letak suatu unsur dalam

tabel periodik tersebut sesuai dengan aturan yang lama dan tidak sesuai dengan

aturan yang baru dari IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry).

33

Contoh:

Letak unsur Ca (nomor atom Ca = 20) dalam tabel periodik unsur adalah:

Konfigurasi elektron unsur Ca: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2

Periode : ditentukan dari nilai n terbesar, sehingga unsur Ca terletak

pada periode 4

Jenis golongan : konfigurasi elektron berakhir pada orbital s sehingga unsur

Ca merupakan golongan A (golongan utama).

Nomor golongan : jumlah elektron valensi adalah 2, sehingga unsur Ca

merupakan golongan II.

Maka unsur Ca dalam tabel periodik unsur terletak pada periode 4, golongan IIA.

4) Bentuk Molekul (Geometri Molekul)

Bentuk molekul atau geometri molekul adalah susunan tiga dimensi dari

atom-atom dalam suatu molekul. Geometri molekul mempengaruhi sifat-sifat

kimia dan fisisnya, seperti titik leleh, titik didih, kerapatan, dan jenis reaksi yang

dialaminya (Raymond Chang, 2005: 290). Geometri molekul dapat ditentukan

dengan teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) dan teori hibridisasi.

Senyawa kovalen mempunyai bentuk geometri molekul tertentu. Bentuk

geometri molekul merupakan suatu gambaran geometri yang dihasilkan jika atom-

atom terikat dihubungkan oleh garis lurus. Geometri molekul senyawa kovalen

berbentuk tiga dimensi.

a) Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion)

Teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR, Valence Shell

Electron Pair Repulsion) dimulai dengan gagasan dasar bahwa pasangan elektron

34

dalam kulit valensi suatu atom akan saling menolak satu sama lain. Tolakan ini

juga berlaku untuk pasangan elektron bebas, yang terlokalisasi pada atom dan

tidak terlibat dalam ikatan, dan pasangan ikatan yang secara kovalen digunakan

bersama di antara atom-atom. Pasangan elektron ini sendiri akan menempatkan

diri sejauh-jauhnya agar tolakannya minimum (David W. Oxtoby, H. P. Gillis,

Norman H. Nachtrieb, 2001: 77).

Menurut teori VSEPR, urutan kekuatan gaya tolak menolak antar-

pasangan elektron bebas (PEB) dan pasangan elektron ikatan (PEI) adalah:

tolakan pasangan

elektron bebas (PEB)

vs. pasangan elektron

bebas (PEB)

>

tolakan pasangan

elektron bebas (PEB)

vs. pasangan elektron

ikatan (PEI)

>

tolakan pasangan

elektron ikatan (PEI)

vs. pasangan elektron

ikatan (PEI)

PEB-PEB > PEB-PEI > PEI-PEI

(Raymond Chang, 2005: 294).

Tabel 1. Geometri Molekul Beberapa Senyawa Sederhana Menurut Teori VSEPR

Jumlah pasangan

elektron di sekitar

atom pusat

PEI

(n)

PEB

(m) AXnEm Geometri Molekul Contoh

2 2 0 AX2

Linear

BeCl2,

HgCl2

3 3 0 AX3

Segitiga Datar

BF3

35

Jumlah pasangan

elektron di sekitar

atom pusat

PEI

(n)

PEB

(m) AXnEm Geometri Molekul Contoh

3 2 1 AX2E

Bengkok

SO2

4

4 0 AX4

Tetrahedral

CH4, NH4+

3 1 AX3E

Segitiga Piramida

NH3

2 2 AX2E2

Bentuk V

H2O

5

5 0 AX5

Segitiga Bipiramida

PCl5

4 1 AX4E

Tetrahedron

Terdistorsi

SF4

3 2 AX3E2

Bentuk T

ClF3

36

Jumlah pasangan

elektron di sekitar

atom pusat

PEI

(n)

PEB

(m)

AXnEm Geometri Molekul Contoh

5 2 3 AX2E3

Linear

I3-

6 6 0 AX6

Oktahedral

SF6

5 1 AX5E

Segiempat Piramida

BrF5

4 2 AX4E2

Segiempat Datar

XeF4

(Raymond Chang, 2005: 291 dan 297)

Keterangan:

A = atom pusat

X = pasangan elektron ikatan (PEI)

E = pasangan elektron bebas (PEB)

n = jumlah pasangan elektron ikatan (PEI)

m = jumlah pasangan elektron bebas (PEB)

Contoh:

Bentuk molekul senyawa BCl3

Konfigurasi elektron atom B: 1s2 2s

2 2p

1, elektron valensi atom B = 3

37

Konfigurasi elektron atom Cl: 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

5, elektron valensi atom Cl = 7

Struktur Lewis:

Atom B sebagai atom pusat memiliki 3 elektron valensi, semua elektron valensi

terlibat dalam ikatan dengan tiga atom Cl di sekitarnya masing-masing

membentuk ikatan tunggal (PEI = 3), maka atom B tidak memiliki pasangan

elektron bebas (PEB = 0). Sehingga BCl3 diprediksi berbentuk segitiga datar

(AX3).

b) Teori Hibridisasi

Teori hibridisasi adalah perluasan dari teori Lewis dan teori VSEPR.

Bentuk molekul dapat diramalkan dengan menggunakan teori VSEPR. Namun

demikian, teori VSEPR tidak menjelaskan bagaimana suatu molekul dapat

memperoleh bentuknya.

Berikut merupakan beberapa tipe hibridisasi dan bentuknya:

Tabel 2. Beberapa Tipe Hibridisasi dan Bentuknya

Orbital Atom

Asli dari Atom

Pusat

Hibridisasi dari

Atom Pusat

Jumlah

Orbital

Hibrida

Bentuk Orbital

Hibrida Contoh

s, p sp 2

Linear

BeCl2

s, p, p sp2 3

Datar

BF3

38

Orbital Atom

Asli dari Atom

Pusat

Hibridisasi dari

Atom Pusat

Jumlah

Orbital

Hibrida

Bentuk Orbital

Hibrida Contoh

s, p, p, p sp3 4

Tetrahedral

CH4,

NH4+

s, p, p, d sp3d 5

Segitiga

Bipiramida

PCl5

s, p, p, p, d, d sp3d

2 6

Oktahedral

SF6

(Raymond Chang, 2005: 309 – 310)

Contoh:

Bentuk molekul senyawa AlCl3

Konfigurasi elektron atom Al: 1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

1

Konfigurasi elektron atom Cl: 1s2

2s2 2p

6 3s

2 3p

5

Diagram orbital atom Al:

39

Dalam molekul AlCl3, satu atom Al mengikat 3 atom Cl. Pengikatan ini dapat

berlangsung dengan mengeksitasikan 1 elektron dari orbital 3s ke orbital 3p.

Kemudian, 3 elektron dari 3 atom Cl memasuki orbital 3s dan 3p, sehingga

terbentuk orbital hibrida sp2.

Orbital hibrida sp2 saling tumpang-tindih dengan orbital 3p atom Cl untuk

membentuk tiga ikatan kovalen Al–Cl. Sehingga molekul AlCl3 diprediksi

berbentuk segitiga datar.

5) Gaya Antar Molekul

Gaya tarik di antara molekul-molekul, disebut gaya antarmolekul

(intermolecular forces). Gaya antarmolekul yang akan dibahas adalah gaya dipol-

dipol, ikatan hidrogen, dan gaya London.

a) Gaya dipol-dipol

Gaya dipol-dipol (dipole-dipole forces) merupakan gaya yang bekerja

antara molekul-molekul polar, yaitu molekul-molekul yang memiliki momen

dipol. Makin besar momen dipolnya, makin kuat gayanya (Raymond Chang,

2005: 369).

40

b) Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen (hydrogen bond) adalah jenis khusus interaksi dipol-

dipol antara atom hidrogen dalam ikatan polar, seperti N – H, O – H, atau F – H,

dengan atom elektronegatif O, N, atau F. Interaksi ini ditulis:

A dan B mewakili O, N, atau F; A–H adalah satu molekul atau bagian dari

molekul dan B adalah bagian dari molekul lain; dan garis titik-titik mewakili

ikatan hidrogen. Gambar berikut menunjukkan beberapa contoh ikatan hidrogen.

Gambar 1. Ikatan Hidrogen Antar Molekul-molekul Air, Amonia, dan Hidrogen

Fluorida (Garis tidak putus-putus mewakili ikatan kovalen, dan garis putus-putus

mewakili ikatan hidrogen)

(Raymond Chang, 2005: 372)

c) Gaya tarik-menarik dipol sesaat – dipol terimbas (gaya London)

Pada tahun 1930, ahli fisika Jerman bernama Fritz London menjelaskan

bahwa partikel-partikel (atom atau molekul) di dalam molekul nonpolar juga

dapat mengalami gaya antar-partikel yang lemah. Gaya ini disebut gaya tarik-

menarik dipol sesaat – dipol terimbas atau gaya London. Gaya London tidak

41

hanya berlaku untuk molekul nonpolar, tetapi juga untuk molekul polar. Dengan

kata lain, di dalam zat polar selain terdapat gaya tarik-menarik dipol-dipol juga

terdapat gaya London. Kekuatan gaya London dipengaruhi oleh mudah tidaknya

awan elektron dalam molekul mengalami deformasi, atau mudah tidaknya dipol

sesaat dan dipol terimbas terbentuk. Kekuatan gaya London tergantung dari

beberapa faktor, yaitu ukuran molekul, jumlah atom di dalam molekul, dan bentuk

molekul (James E. Brady, 1999: 538 – 542).

Materi termokimia diberikan dalam beberapa subbab, antara lain:

1) Reaksi Endoterm dan Eksoterm

a) Reaksi Endoterm

Pada reaksi endoterm, sistem menyerap kalor dari lingkungan. Oleh

karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya entalpi produk (Hproduk reaksi)

lebih besar daripada entalpi reaktan (Hreaktan). Akibatnya, perubahan entalpi,

merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi reaktan (Hproduk reaksi –

Hreaktan) bertanda positif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi endoterm dapat

dinyatakan:

ΔHreaksi = Hproduk reaksi – Hreaktan> 0

b) Reaksi Eksoterm

Pada reaksi eksoterm, sistem melepaskan kalor ke lingkungan, sehingga

entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi

reaktan. Oleh karena itu, perubahan entalpinya bertanda negatif. Sehingga

perubahan entalpi untuk reaksi eksoterm dapat dinyatakan sebagai berikut:

42

ΔHreaksi = Hproduk reaksi – Hreaktan < 0

(David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H. Nachtrieb, 2001: 205)

2) Jenis-jenis Perubahan Entalpi Standar (∆H°)

Perubahan entalpi reaksi standar (standard enthalpy of reaction) (AH°)

didefinisikan sebagai perubahan entalpi untuk reaksi kimia di mana semua reaktan

dan produk dalam keadaan standar (David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Norman H.

Nachtrieb, 2001: 209). Terdapat berbagai jenis perubahan entalpi standar untuk

reaksi kimia, beberapa diantaranya yaitu:

a) Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (∆H°f)

Perubahan entalpi pembentukan standar (∆H°f) menyatakan perubahan

entalpi yang dihasilkan ketika 1 mol suatu senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya

pada keadaan standar.

b) Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆H°d)

Perubahan entalpi penguraian standar (∆H°d) menyatakan perubahan

entalpi pada penguraian 1 mol zat menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar.

c) Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆H°c)

Perubahan entalpi pembakaran standar (∆H°c) menyatakan perubahan

entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat pada keadaan standar.

d) Perubahan Entalpi Pengatoman Standar (∆H°at)

Perubahan entalpi pengatoman standar (∆H°at) menyatakan perubahan

entalpi pada pengubahan 1 mol suatu senyawa menjadi atom-atomnya dalam fase

gas pada keadaan standar.

43

e) Perubahan Entalpi Peleburan Standar (∆H°fus)

Perubahan entalpi peleburan standar (∆H°fus) menyatakan perubahan

entalpi pada peleburan 1 mol zat padat menjadi 1 mol zat cair pada titik leburnya

dan tekanan standar.

f) Perubahan Entalpi Penguapan Standar (∆H°vap)

Perubahan entalpi penguapan standar ∆H°vap menyatakan perubahan

entalpi pada penguapan 1 mol zat cair menjadi 1 mol gas pada titik didihnya dan

tekanan standar.

3) Hukum Hess

Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Hukum Hess

a) Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Cara Tidak Langsung

∆H reaksi dapat dihitung dengan cara tidak langsung dengan

menggunakan hukum Hess. Hukum Hess dapat dinyatakan sebagai berikut: Jika

suatu reaksi berlangsung dalam dua tahap reaksi atau lebih, maka perubahan

entalpi untuk reaksi tersebut sama dengan jumlah perubahan entalpi dari semua

tahapan (Raymond Chang, 2005: 179).

Contoh:

Penentuan ∆H reaksi pembentukan CO2 dari C(grafit) dan O2(g) melalui lebih dari

1 rute reaksi seperti pada Gambar 2.

- Jika C(grafit) direaksikan dengan O2(g) yang cukup.

Rute I:

C(grafit) + O2(g) → CO2(g) ∆H = –393,5 kJ

44

- Jika C(grafit) direaksikan dengan O2(g) yang tidak mencukupi, maka akan

terbentuk gas CO. Gas CO dapat direaksikan lebih lanjut dengan O2 untuk

membentuk CO2, seperti ditunjukkan pada reaksi di bawah ini:

Rute II:

C(grafit) +

O2(g) → CO(g) ∆H= –110,5 kJ

CO(g) +

O2(g) → CO2(g) ∆H= –283 kJ

Terlihat, kedua rute menggunakan pereaksi awal yang sama, yaitu C dan O2, dan

menghasilkan produk reaksi yang sama yaitu CO2. Oleh karena ∆H hanya

bergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi, nilai ∆H pada rute II akan sama

dengan ∆H pada rute I.

Gambar 2. Dua Rute Pembentukan CO2

b) Menghitung ∆H Reaksi Menggunakan Cara Langsung

∆H reaksi dapat dihitung dengan cara langsung, yaitu dengan

menggunakan entalpi pembentukan suatu senyawa (∆H°f).

naA + nbB + ncC + .... → npP + nqQ + nrR + ....

45

Nilai ∆H reaksi dapat dihitung sebagai berikut:

∆H = (np × ∆H°f P + nq × ∆H°f Q + nr × ∆H°f R + ....) – (na × ∆H°f A + nb ×

∆H°f B + nc × ∆H°f C + ....)

= Σ(nproduk reaksi × ∆H°f produk reaksi) – Σ(nreaktan× ∆H°f reaktan)

Jadi, diperoleh persamaan Hukum Hess sebagai berikut:

∆Hreaksi = Σ(nproduk reaksi × ∆H°f produk reaksi) – Σ(nreaktan× ∆H°f reaktan)

4) Energi Ikatan

Energi ikatan (bond energy) merupakan energi yang diperlukan untuk

memutuskan ikatan tertentu dalam satu mol molekul gas (Raymond Chang, 2005:

278). Satuan energi ikatan adalah kJ/mol.

Energi ikatan untuk menghitung ∆H reaksi

Reaksi kimia pada dasarnya melibatkan energi untuk pemutusan ikatan

antar-atom reaktan dan pembentukan ikatan antar-atom produk reaksi. Selisih

antara energi untuk pemutusan dan pembentukan ikatan ini adalah perubahan

entalpi reaksi ∆H. Perumusannya dapat ditulis sebagai berikut:

∆Hreaksi = (Energi yang diperlukan untuk pemutusan ikatan antar-atom reaktan)

– (Energi yang dilepas pada pembentukan ikatan antar-atom produk

reaksi)

∆Hreaksi = Σ(Energi ikatan reaktan) – Σ(Energi ikatan produk)

(Raymond Chang, 2005: 279)

46

B. Kajian Penelitian yang Relevan

Menurut Cahya Dwi Wahyudi (2010: 30) dalam penelitiannya yang

berjudul Pengembangan Permainan Who Wants to be a Great Chemist? sebagai

Media Pembelajaran Kimia untuk Siswa Kelas XI menyebutkan bahwa software

permainan Who Wants to be a Great Chemist? untuk siswa kelas XI dapat

digunakan sebagai media pembelajaran mandiri yang menarik. Keterkaitan

dengan penelitian pengembangan ini adalah software permainan berbentuk kuis

yang berisi latihan soal-soal pada materi kimia kelas XI IPA dapat digunakan

sebagai media pembelajaran mandiri yang menarik, sehingga dapat membantu

siswa dalam berlatih mengerjakan dan menyelesaikan soal-soal yang berkaitan

dengan materi kimia kelas XI IPA.

Amelia Handayani Burhan (2012: 61) melakukan penelitian tentang

pengembangan Chemistry Game Seri Stoichiometry Academy sebagai media

pembelajaran kimia untus siswa SMA/MA kelas X. Kualitas Chemistry Game

Seri Stoichiometry Academy yang dikembangkan ini secara keseluruhan dinilai

sangat baik oleh 5 guru kimia SMA dan layak digunakan sebagai media

pembelajaran kimia kelas X SMA/MA materi pelajaran hukum-hukum dasar

kimia dan perhitungan kimia (stoikiometri). Keterkaitan dengan penelitian

pengembangan ini adalah media pembelajaran kimia berbentuk game dapat

digunakan untuk membantu siswa dalam memahami materi kimia yang disajikan

dalam game tersebut.

Penelitian yang dilakukan oleh Tim Pengembang JENI SEAMOLEC

(2008) yang berjudul Permainan Edukatif Berbasis Mobile sebagai Media

47

Pembelajaran Matematika dan Bahasa Inggris menunjukkan bahwa game mobile

edukatif yang menggunakan open source software JAVA ME dapat dijadikan

media pembelajaran untuk siswa SMP. Game mobile ini sudah memenuhi

persyaratan pembelajaran karena sudah mencakup unsur perencanaan, pengerjaan,

sumber informasi dan monitoring/evaluasi. Keterkaitan dengan penelitian

pengembangan ini adalah mobile game dapat digunakan sebagai media

pembelajaran.

C. Kerangka Berpikir

Proses pembelajaran akan efektif apabila siswa berada dalam kondisi

yang menyenangkan. Begitu juga sebaliknya, siswa akan merasa tidak nyaman

apabila proses pembelajaran terlalu dipaksakan. Menghadirkan suasana proses

pembelajaran yang menyenangkan harus selalu diupayakan agar tujuan

pembelajaran dapat tercapai secara efektif dan efisien.

Cara yang dapat ditempuh untuk menciptakan proses pembelajaran yang

menyenangkan adalah dengan penggunaan media pembelajaran yang dapat

menunjang proses pembelajaran yang menyenangkan. Penggunaan media

pembelajaran yang tepat akan membuat siswa dapat belajar dengan mudah dan

merasa senang dalam mengikuti pelajaran. Salah satu hal yang perlu dicermati

dalam penggunaan media pembelajaran adalah keterkaitan antara media

pembelajaran dengan tingkat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Hal ini

perlu dilakukan agar dapat mengadaptasi diri dengan perubahahan zaman yang

48

semakin maju serta menyesuaikan diri dengan tingkat adaptabilitas siswa terhadap

teknologi.

Siswa seringkali bersinggungan dengan perangkat-perangkat teknologi

seperti mobile phone. Mobile phone dengan berbagai fasilitasnya telah menjadi

gelombang kecenderungan baru yang sangat memungkinkan dijadikan sebagai

sarana belajar atau lebih dikenal dengan istilah mobile learning. Mobile learning

memungkinkan terciptanya suasana belajar yang tidak terikat waktu dan tempat.

Siswa dapat belajar di mana saja dan kapan saja melalui mobile phone sebagai

sarana mobile learning. Mobile learning dapat dikemas secara menarik dalam

sebuah permainan mobile phone atau lebih dikenal sebagai mobile game.

Teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia merupakan

salah satu materi pelajaran kimia yang banyak mengandung konsep dan

perhitungan. Materi tersebut dapat dikemas secara menarik dalam sebuah mobile

game. Oleh karena itu, peneliti mengembangkan sebuah mobile game yang diberi

nama “Brainchemist”. Mobile game “Brainchemist” berbentuk game kuis yang

berupa rangkaian latihan soal-soal yang disertai pembahasan dan penjelasan

materi mengenai materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan

termokimia.

Mobile game “Brainchemist” merupakan media pembelajaran berupa

mobile game yang dapat dioperasikan dengan mobile phone dengan basis generasi

sistem operasi terbaru, yaitu sistem operasi Android. Sistem operasi Android

dipilih karena Android merupakan sistem operasi terbuka yang memungkinkan

49

pengguna menambahkan sendiri aplikasi-aplikasi yang diinginkan secara bebas di

samping aplikasi dasar bawaan mobile phone.

Mobile game “Brainchemist” diharapkan dapat menjadi suatu media

pembelajaran yang dapat menciptakan suasana belajar yang menyenangkan dan

dapat digunakan kapan saja dan di mana saja. Belajar dengan menggunakan

mobile game “Brainchemist” dapat membantu siswa berlatih memecahkan soal-

soal mengenai materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan

termokimia. Mobile game “Brainchemist” yang disajikan secara menarik

diharapkan dapat meningkatkan ketertarikan siswa dalam belajar kimia, sehingga

dapat meningkatkan pemahaman siswa mengenai mata pelajaran kimia khususnya

pada materi teori atom mekanika kuantum, ikatan kimia, dan termokimia.