7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Literasi Sains dan Teknologi

Istilah literasi sains dan teknologi berasal dari tiga kata yaitu literasi, sains

dan teknologi. Secara harfiah literasi berasal dari bahasa Inggris yaitu literacy

yang artinya melek huruf atau gerakan pemberantasan buta huruf (Echols dan

Shadily, 2005). Sedangkan menurut Rustaman (dalam Purwanti, 2008) literasi

diartikan sebagai kemampuan baca-tulis-hitung yakni kemampuan esensial yang

diperlukan orang dewasa untuk memberdayakan pribadi, memperoleh dan

melaksanakan pekerjaan, serta berpartisipasi dalam kehidupan sosial, kultural dan

politik secara lebih luas.

Kata sains berasal dari bahasa Inggris yaitu science yang artinya

pengetahuan yang diperoleh melalui penelitian dengan menggunakan metode

ilmiah. Sains merupakan sekumpulan ilmu-ilmu serumpun yang terdiri atas

Biologi, Fisika, Kimia, Geografi dan Astronomi yang berupaya menjelaskan

setiap fenomena yang terjadi di alam (Liliasari dalam Purwanti, 2008).

Adapun teknologi yang juga berasal dari bahasa Inggris yaitu technology

diartikan sebagai kemampuan untuk menerapkan pengetahuan sains dalam rangka

membuat perubahan pada alam untuk memudahkan aktivitas manusia. Dengan

demikian literasi sains dan teknologi dapat didefinisikan sebagai kemampuan

menggunakan pengetahuan sains dan penerapannya, mengidentifikasi bukti-bukti

8

dalam rangka memahami serta membuat keputusan tentang alam dan perubahan

yang terjadi pada alam sebagai akibat aktivitas manusia (Firman, 2007).

Seseorang yang literat sains memiliki pengetahuan dan pemahaman konsep

fundamental sains, keterampilan melakukan proses penyelidikan sains, serta

menerapkan pengetahuan, pemahaman dan keterampilan tersebut dalam berbagai

konteks secara luas. Kemampuan menjadi literat sains seperti itu harus sudah

dimiliki oleh anak berusia 15 tahun. Artinya anak usia 15 tahun diharapkan

mampu memahami pengetahuan sains, memiliki keterampilan proses sains, serta

menerapkan pemahaman dan keterampilannya dalam kehidupan sehari-harinya.

Hal ini bukan berarti orang dewasa harus lebih banyak menguasai pengetahuan

sains melainkan harus mampu berpikir ilmiah dan menerapkannya dalam konteks

personal, sosial dan global (Rustaman dalam Purwanti, 2008).

Selain itu, Graber (dalam Netwig, 2002) mengemukakan bahwa kompetensi

lain yang harus dicapai dalam literasi sains dan teknologi adalah sikap. Hal senada

juga disampaikan oleh Poedjiadi (1996) bahwa literasi sains dan teknologi

meliputi sikap, apresiasi, minat, estetika, nilai, etika dan sejenisnya yang dikaitkan

dengan masalah ekonomi dan budaya masyarakat. Kompetensi-kompetensi

tersebut merujuk pada ranah afektif yang dicapai oleh siswa dalam penerapan

belajar sebagai indikator yang mencerminkan pemahaman yang telah dimiliki. Hal

ini sesuai dengan taksonomi Bloom tentang hasil belajar.

9

B. Pembelajaran Berbasis Literasi Sains dan Teknologi

Dalam Undang-Undang Sistem Pendidikan Nasional No. 20 Tahun 2003,

pembelajaran didefinisikan sebagai proses interaksi peserta didik dengan pendidik

dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar. Ditinjau dari sudut kegiatan

siswa, pembelajaran merupakan pengalaman belajar siswa yaitu kegiatan siswa

yang direncanakan oleh guru untuk dialami siswa selama kegiatan belajar

mengajar. Hal ini berarti pembelajaran melibatkan interaksi guru sebagai pendidik

dan siswa sebagai peserta didik. Dalam proses ini tugas guru merupakan

fasilitator, dinamisator, mediator, evaluator, instruktor sekaligus manager (Arifin,

2003).

Dalam pembelajaran sains, selain harus menimbulkan pengalaman bagi

siswa, pembelajaran tersebut juga harus memiliki relevansi dengan kehidupan

sehari-hari atau kehidupan bermasyarakat. Relevansi ini harus diketahui oleh

siswa sehingga menimbulkan ketertarikan dalam diri siswa tersebut. Hal ini

penting dilakukan agar siswa dapat lebih menghargai kimia dan pendidikan kimia.

Oleh karena itu pembelajaran sains harus dirancang sedemikian rupa agar mudah

dipahami dan benar-benar dirasakan manfaatnya (Holbrook, 2005).

Menurut Holbrook (2005), usaha merelevansikan pendidikan kimia antara

lain dapat dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut:

1. Cara mengajar harus dipertimbangkan kembali. 2. Relevansi materi subjek yang nyata dengan kehidupan masyarakat secara

langsung melibatkan siswa. 3. Struktur pengajaran menunjukkan kepedulian terhadap kehidupan

masyarakat sehingga diharapkan pembelajaran akan berdampak lebih baik terhadap para siswa.

4. Struktur materi yang tidak hanya teori saja terutama pada tingkat sekolah.

10

Sebenarnya pemikiran tentang relevansi pembelajaran kimia dengan

perkembangan kehidupan masyarakat telah muncul sejak lama. Salah satu

gagasan tersebut muncul dengan adanya pendekatan Sains Teknologi Masyarakat

(STM). Pembelajaran dengan pendekatan STM merupakan pembelajaran yang

membantu guru mengaitkan antara materi yang diajarkan dengan situasi dunia

nyata siswa dan mendorong siswa membuat hubungan antara pengetahuan yang

dimilikinya dengan penerapannya dalam kehidupan mereka sebagai anggota

keluarga dan masyarakat. Dengan konsep itu, hasil pembelajaran diharapkan lebih

bermakna bagi siswa (Dikdasmen dalam Hadiyanto, 2008).

Akan tetapi relevansi pembelajaran dengan pendekatan STM masih menjadi

keraguan banyak pihak. Dengan kata lain, untuk meningkatkan dan memastikan

relevansi tersebut masih diperlukan sesuatu yang lebih dalam yang berkaitan

dengan social link. Untuk itu Holbrook (2005) memberikan suatu gagasan penting

terkait dengan usaha pengembangan pelajaran kimia yang relevan dengan proses

dan produk yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Gagasan tersebut adalah

sebuah pendekatan pembelajaran yang disebut Pembelajaran Berbasis STL.

Dalam pembelajaran berbasis STL terdapat dua kemampuan penting yang

harus didapatkan oleh siswa yaitu penyelesaian masalah dan pengambilan

keputusan sosial-ilmiah. Kemampuan pertama dilakukan dengan melibatkan siswa

secara langsung dalam kegiatan aktif seperti praktikum. Adapun kemampuan

kedua siswa diharapkan mampu mengambil keputusan yang bersifat dinamis.

Keputusan yang diambilnya dapat berubah sesuai dengan perkembangan waktu

11

dan keadaan serta tujuan yang lebih jauh. Penekanan adanya proses pengambilan

keputusan inilah yang membedakan STL dengan STM (Holbrook, 2005).

Pada pelaksanaannya, walaupun menggunakan pendekatan sosial, dalam

STL pembelajaran konsep tetap sangat ditekankan. Dalam hal ini Holbrook (2005)

memberikan kriteria-kriteria dalam pelaksanaan pembelajaran STL:

1. Hasil-hasil yang diharapkan dalam pembelajaran harus mengarah pada tujuan pendidikan.

2. Pembelajaran yang dicapai dapat dirangkum ke dalam peta konsekuensi yang mengarahkan guru mengajar sesuai dengan konsep. Peta konsekuensi ini meliputi nilai-nilai pengajaran untuk pengambilan keputusan sosial-ilmiah.

3. Pengajaran memajukan konsep sains. 4. Pendekatan mengajar dimulai dari perspektif sosial yang relevan dengan

siswa atau kebutuhan sosial. 5. Pembelajaran yang membangun dibentuk oleh pendekatan partisipasi

siswa. 6. Para siswa terlibat aktif dalam aktivitas yang berkaitan dengan hasil yang

diharapkan. 7. Aktivitas siswa mencakup pemecahan masalah secara ilmiah. 8. Penilaian ditunjukkan dengan peningkatan prestasi.

Dalam Chemie im Kontext (Netwig et al., 2002) disebutkan bahwa

implementasi pembelajaran kimia berbasis STL haruslah mengacu pada tiga aspek

yaitu:

1. Berorientasi pada konteks dan menanamkan proses belajar pada masalah

yang otentik. Lingkungan belajar dianggap seperti lingkungan nyata yang

benar-benar dirasakan siswa sebagai pembelajaran. Pengetahuan,

kompetensi dan isu-isu yang diberikan kepada siswa menjadi sangat

relevan dengan kehidupan nyata.

2. Menggunakan metode pembelajaran yang mengembangkan pembelajaran

mandiri maupun pembelajaran kooperatif. Rancangan lingkungan belajar

12

seperti kumpulan materi dan persiapan eksperimen disusun agar

memungkinkan siswa belajar mandiri sehingga dukungan dan bimbingan

guru hanya dilakukan jika diperlukan saja. Diawali dengan situasi nyata,

aktivitas siswa dirangsang pada tujuan perluasan pengetahuan dan

kompetensi sehingga masalah yang diajukan dapat diselesaikan secara

lebih efisien dan siswa merasa puas. Aktivitas seperti ini banyak disajikan

dalam bentuk diskusi kelompok-kelompok kecil. Dalam diskusi tersebut

siswa dihadapkan pada permasalahan sosial yang akan membantu

pengembangan konsep dan penelusuran pemahaman teman sebaya.

Dengan demikian peran guru sebagai penghubung pengetahuan berubah

menjadi penyedia sumber pengetahuan dan penentu langkah-langkah

pembelajaran.

3. Bertujuan pada pengembangan yang sistematis dari sejumlah konsep dasar

kimia. Agar pengetahuan yang diperoleh lebih aplikatif dan bermakna di

luar konteks pembelajaran, maka diperlukan dekontekstualisasi yang

diambil dari intisari pengetahuan. Hal ini dapat dicapai dengan

menggunakan konteks yang berbeda tetapi memerlukan konsep

pengetahuan yang sama untuk pemecahannya.

Dalam pelaksanaan pembelajaran kimia berbasis STL ada beberapa langkah

yang dilakukan. Langkah-langkah pembelajaran berbasis STL yang diadaptasi dan

dimodifikasi dari Making Chemistry Teaching Relevant (Holbrook, 2005) dan

Chemie im Kontext (Netwig et al., 2002) adalah sebagai berikut:

13

1. Tahap Kontak (Contact Phase)

Pada tahap ini dikemukakan isu-isu yang ada di masyarakat atau menggali

peristiwa-peristiwa yang terjadi di sekitar siswa serta mengaitkannya dengan

materi yang akan dipelajari. Hal ini ditujukan agar siswa menyadari

pentingnya memahami materi tersebut.

2. Tahap Kuriositi (Curiosity Phase)

Pada tahap ini dikemukakan pertanyaan-pertanyaan yang jawabannya

membutuhkan pengetahuan kimia. Pertanyaan-pertanyaan ini dimaksudkan

untuk mengundang rasa penasaran dan keingintahuan (curiosity) siswa

sehingga semakin tertarik untuk mengikuti pembelajaran.

3. Tahap Elaborasi (Elaboration Phase)

Pada tahap ini dilakukan penggalian, pembentukan dan penguatan konsep

sampai pertanyaan pada tahap kuriositi dapat terjawab. Tahap ini bisa

dilakukan dengan ceramah bermakna, diskusi dan praktikum, atau gabungan

dari ketiganya.

4. Tahap Pengambilan Keputusan (Decision Making Phase)

Pada tahap ini siswa diarahkan untuk mengambil keputusan atas masalah-

masalah sosial yang diberikan dihubungkan dengan konsep partikel materi.

5. Tahap Pengembangan Konsep (Nexus Phase)

Pada tahap ini dilakukan proses pengambilan intisari (konsep dasar) materi

yang dipelajari kemudian diaplikasikan pada konteks lain (dekontekstualisasi).

Tahap ini dilakukan agar pengetahuan diperoleh lebih aplikatif dan bermakna

secara lebih luas.

14

6. Tahap Penilaian (Assessment Phase)

Pada tahap ini dilakukan evaluasi secara keseluruhan untuk menilai

keberhasilan belajar siswa. Evaluasi dilakukan pada berbagai aspek termasuk

aspek-aspek pada ranah afektif.

C. Ranah Afektif sebagai Bagian dari Literasi Sains

Dalam literasi sains, terdapat berbagai kompetensi dalam setiap domain

(pengetahuan, keterampilan, serta sikap dan nilai) yang saling berhubungan dan

saling mendukung dalam mewujudkan literasi sains yang utuh. Rumusan

kompetensi dalam literasi sains tersebut dihasilkan berdasarkan diskusi yang

dilakukan IPN (Institüt für Pädagogik der Naturwiscenschaft) Universitas Kiel

Jerman (Nentwig et al., 2002), seperti dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Kompetensi etika (aspek nilai dan sikap) yang digambarkan pada Gambar

2.1. merupakan ranah afektif. Ranah ini mencakup watak perilaku seperti

perasaan, minat, sikap, emosi dan nilai. Beberapa ahli mengatakan bahwa sikap

seseorang dapat diramalkan perubahannya bila seseorang telah memiliki

penguasaan kognitif tingkat tinggi. Tipe hasil belajar afektif terlihat pada siswa

dalam berbagai tingkah laku seperti perhatiannya terhadap pelajaran, disiplin,

motivasi belajar, menghargai guru dan teman sekelas, kebiasaan belajar dan

hubungan sosial. Sekalipun bahan pelajaran berisi ranah kognitif, ranah afektif

harus menjadi bagian integral dari bahan tersebut dan harus tampak dalam proses

maupun hasil belajar yang dicapai oleh siswa (Depdiknas, 2003).

15

Gambar 2.1. Model Pembagian Kompetensi dalam Literasi Sains

Menurut Popham (dalam Depdiknas, 2003) ranah afektif menentukan

keberhasilan belajar seseorang. Orang yang tidak memiliki minat pada pelajaran

tertentu sulit untuk mencapai keberhasilan belajar secara optimal. Seseorang yang

berminat dalam suatu mata pelajaran diharapkan akan mencapai hasil

pembelajaran yang optimal. Oleh karena itu semua pendidik harus mampu

membangkitkan minat semua peserta didik untuk mencapai kompetensi yang telah

ditentukan. Selain itu ikatan emosional sering diperlukan untuk membangun

semangat kebersamaan, semangat persatuan, semangat nasionalisme, rasa sosial

dan sebagainya. Untuk itu semua dalam merancang program pembelajaran, satuan

pendidikan harus memperhatikan ranah afektif.

Keberhasilan pembelajaran pada ranah kognitif dan psikomotor dipengaruhi

oleh kondisi afektif peserta didik. Peserta didik yang memiliki minat belajar dan

Pengetahuan

Keterampilan

Nilai dan sikap

� Kompetensi Belajar

� Kompetensi

Komunikasi

� Kompetensi Sosial

�

Kompetensi

Etika

� Kompetensi

Mata Pelajaran

� Kompetensi

Epistemologi

Literasi

Sains

16

sikap positif terhadap pelajaran akan merasa senang mempelajari mata pelajaran

tertentu, sehingga dapat mencapai hasil pembelajaran yang optimal. Walaupun

para pendidik sadar akan hal ini, tetapi belum banyak tindakan yang dilakukan

pendidik secara sistematik untuk meningkatkan minat peserta didik. Oleh karena

itu untuk mencapai hasil belajar yang optimal, dalam merancang program

pembelajaran dan kegiatan pembelajaran bagi peserta didik, pendidik harus

memperhatikan karakteristik afektif peserta didik (Depdiknas, 2003).

Menurut Depdiknas (2003) terdapat berbagai macam karakteristik afektif. Di

antara karakteristik afektif tersebut adalah sikap, minat, kesadaran diri dan

kecakapan sosial. Sikap diartikan sebagai sesuatu yang dipelajari untuk merespon

secara positif atau negatif terhadap suatu objek, situasi, konsep atau orang. Sikap

peserta didik setelah mengikuti pembelajaran harus lebih positif dibanding

sebelum mengikuti pembelajaran. Perubahan ini merupakan salah satu indikator

keberhasilan guru dalam melaksanakan proses belajar mengajar. Adapun minat

adalah sesuatu yang terorganisasi melalui pengalaman yang mendorong seseorang

untuk memperoleh objek khusus, aktivitas, pemahaman dan keterampilan untuk

tujuan perhatian atau pencapaian.

Kesadaran diri adalah evaluasi yang dilakukan individu terhadap

kemampuan dan kelemahan yang dimilikinya. Kesadaran diri ini penting untuk

menentukan jenjang karir peserta didik, yaitu dengan mengetahui kekuatan dan

kelemahan diri sendiri, maka bisa dipilih alternatif karir yang tepat bagi diri

peserta didik. Selain itu informasi kesadaran diri ini penting bagi sekolah untuk

memotivasi belajar peserta didik dengan tepat (Depdiknas, 2003).

17

Kecakapan sosial merupakan pengembangan diri untuk bertahan hidup,

tumbuh dan berkembang, memiliki kemampuan untuk berkomunikasi dan

berhubungan baik secara kelompok maupun melalui sistem dalam menghadapi

situasi tertentu. Kecakapan sosial mencakup kecakapan berkomunikasi

(communication skill) dan kecakapan bekerjasama (collaboration skill)

(Purwanto, 2006).

Sebagai makhluk sosial yang hidup dalam masyarakat tempat tinggal

maupun tempat kerja, peserta didik sangat memerlukan kecakapan berkomunikasi

baik secara lisan maupun tulisan. Dalam realitanya, komunikasi lisan ternyata

tidak mudah dilakukan. Seringkali orang tidak dapat menerima pendapat lawan

bicaranya bukan karena isi atau gagasannya tetapi karena cara penyampaiannya

yang kurang berkenan. Dalam hal ini diperlukan kemampuan memilih kata dan

cara menyampaikan agar mudah dimengerti oleh lawan bicaranya. Karena

komunikasi secara lisan sangat penting, maka perlu ditumbuhkembangkan sejak

dini kepada peserta didik. Adapun dalam komunikasi secara tertulis diperlukan

kecakapan cara menyampaikan pesan dengan pilihan kalimat, kata-kata, tata

bahasa dan aturan lainnya agar mudah dipahami orang atau pembaca lain

(Purwanto, 2006).

Bekerja dalam kelompok merupakan suatu kebutuhan yang tidak dapat

dihindari sepanjang manusia hidup. Salah satu hal yang diperlukan untuk bekerja

dalam kelompok adalah adanya kerjasama. Kemampuan bekerjasama perlu

dikembangkan agar peserta didik terbiasa memecahkan masalah yang sifatnya

18

kompleks. Kerjasama tersebut dimaksudkan untuk saling pengertian dan

membantu antarsesama dalam mencapai tujuan yang baik (Purwanto, 2006).

Menurut Krathwohl (dalam Depdiknas, 2003) bila ditelusuri hampir semua

tujuan kognitif mempunyai komponen afektif. Sebagai contoh, dalam

pembelajaran sains ada komponen sikap ilmiah. Sikap ilmiah adalah komponen

afektif. Tingkatan ranah afektif menurut taksonomi Krathwohl ada lima, yaitu:

receiving (attending), responding, valuing, organization dan characterization.

1. Tingkat receiving

Pada tingkat receiving atau attending, peserta didik memiliki keinginan

memperhatikan suatu fenomena khusus atau stimulus, misalnya kelas,

kegiatan, musik dan sebagainya. Tugas pendidik mengarahkan perhatian

peserta didik pada fenomena yang menjadi objek pembelajaran afektif.

Misalnya pendidik mengarahkan peserta didik agar senang membaca buku

atau senang bekerjasama.

2. Tingkat responding

Responding merupakan partisipasi aktif peserta didik, yaitu sebagai bagian

dari perilakunya. Pada tingkat ini peserta didik tidak saja memperhatikan

fenomena khusus tetapi ia juga bereaksi. Hasil pembelajaran pada ranah ini

menekankan pada pemerolehan respons, berkeinginan memberi respons atau

kepuasan dalam memberi respons. Tingkat yang tinggi pada kategori ini

adalah minat, yaitu hal-hal yang menekankan pada pencarian hasil dan

kesenangan pada aktivitas khusus.

19

3. Tingkat valuing

Valuing melibatkan penentuan nilai, keyakinan atau sikap yang menunjukkan

derajat internalisasi dan komitmen. Derajat rentangannya mulai dari menerima

suatu nilai, misalnya keinginan untuk meningkatkan keterampilan, sampai

pada tingkat komitmen. Valuing atau penilaian berbasis pada internalisasi dari

seperangkat nilai yang spesifik. Hasil belajar pada tingkat ini berhubungan

dengan perilaku yang konsisten dan stabil agar nilai dikenal secara jelas.

4. Tingkat organization

Pada tingkat organization, nilai satu dengan nilai lain dikaitkan, konflik antar

nilai diselesaikan, dan mulai membangun sistem nilai internal yang konsisten.

Hasil pembelajaran pada tingkat ini berupa konseptualisasi nilai atau

organisasi sistem nilai. Misalnya pengembangan filsafat hidup.

5. Tingkat characterization

Tingkat ranah afektif tertinggi adalah characterization atau pewatakan nilai.

Pada tingkat ini peserta didik memiliki sistem nilai yang mengendalikan

perilaku sampai pada waktu tertentu hingga terbentuk gaya hidup. Hasil

pembelajaran pada tingkat ini berkaitan dengan pribadi, emosi dan sosial.

Dalam memilih karakterisitik afektif untuk pengukuran, para pengelola

pendidikan harus mempertimbangkan rasional teoritis dan program sekolah.

Masalah yang timbul adalah bagaimana ranah afektif akan diukur. Isi dan validitas

konstruk ranah afektif tergantung pada definisi operasional yang secara langsung

mengikuti definisi konseptual (Depdiknas, 2003).

20

Menurut Andersen (dalam Depdiknas, 2003) ada dua metode yang dapat

digunakan untuk mengukur ranah afektif, yaitu metode observasi dan metode

laporan diri. Penggunaan metode observasi berdasarkan pada asumsi bahwa

karateristik afektif dapat dilihat dari perilaku atau perbuatan yang ditampilkan

atau reaksi psikologi. Namun metode ini mengandung penilaian yang terlalu

subyektif dari observer. Akibatnya penilaian terhadap seseorang dapat memiliki

hasil yang berbeda karena observernya berbeda. Metode laporan diri berasumsi

bahwa yang mengetahui keadaan afektif seseorang adalah dirinya sendiri. Namun

hal ini menuntut kejujuran dalam mengungkap karakteristik afektif diri sendiri.

Menurut Lewin (dalam Depdiknas, 2003), perilaku seseorang merupakan

fungsi dari watak (kognitif, afektif dan psikomotor) dan karakteristik lingkungan

saat perilaku atau perbuatan ditampilkan. Jadi tindakan atau perbuatan seseorang

ditentukan oleh watak dirinya dan kondisi lingkungan.

D. Konsep dan Konteks pada Materi Pokok Partikel Materi

1. Konsep Partikel Materi (Atom, Molekul dan Ion)

Semua materi tersusun dari bagian yang paling kecil yang disebut

partikel. Pensil, buku, kursi, rambut dan sebagainya tersusun atas partikel.

Partikel ini berukuran sangat kecil, sehingga tidak memungkinkan untuk

dipegang atau dilihat secara langsung. Meskipun demikian, dengan

menggunakan mikroskop elektron kumpulan partikel dapat dilihat (Tim

Penulis, 2006).

21

Gambar 2.2. berikut ini adalah gambar sebuah jarum. Jika dilihat

menggunakan mikroskop elektron dengan pembesaran 130 kali, jarum tersebut

akan terlihat seperti gambar yang di tengah. Dengan pembesaran 60.000 kali

jarum akan terlihat gambar sebelah kanan yang memperlihatkan bagaimana

jarum tersusun dari kumpulan partikel. (Tim Penulis, 2006)

Gambar 2.2. Jarum dan Benang

Partikel dan jarak antarpartikel memiliki ukuran yang sangat kecil.

Akibatnya keberadaan partikel beserta ruang-ruang antarpartikel tersebut tidak

bisa dilihat secara kasat mata. Dalam keadaan padat, suatu materi tersusun

oleh partikel-partikel yang susunannya teratur dan masing-masing tetap berada

pada tempatnya. Dalam wujud cair, partikel-partikel suatu materi tersusun

tidak beraturan dan ikatan antarpartikel tersebut lemah sehingga tiap partikel

bisa berpindah tempat. Dalam wujud gas, suatu materi tersusun atas partikel-

partikel yang susunannya tidak teratur dan dapat bergerak bebas karena tidak

ada ikatan antarpartikelnya. Dalam setiap wujud, antarpartikel penyusun

materi dipisahkan oleh ruang hampa (vakum). Sebagai gambaran, pada

Gambar 2.3. ditunjukkan model partikel materi dalam wujud gas, padat dan

cair (Tim Penulis, 2006).

22

Gambar 2.3.

Model Partikel Materi dalam Wujud Gas, Padat, dan Cair

Partikel terkecil penyusun materi ini dapat berupa atom, molekul, atau

ion. Contohnya adalah emas, air, dan garam dapur. Emas tersusun atas atom-

atom emas maka atom-atom emas adalah partikel karena merupakan bagian

terkecil dari materi emas. Air tersusun atas molekul-molekul air maka molekul

air adalah partikel. Garam dapur tersusun atas ion-ion natrium dan ion-ion

klorida maka ion natrium dan ion klorida adalah partikel (Sunarya, 2005).

a. Atom

Apa yang terjadi jika sepotong besi dibentuk menjadi pisau, parang dan

peralatan lainnya? Agar mudah dibentuk, partikel penyusun unsur besi yang

teratur susunannya dalam wujud padat harus dipanaskan terlebih dahulu agar

partikel-partikel tersebut menjadi relatif tidak beraturan dan ikatan

antarsesamanya lemah sehingga tiap partikel bisa berpindah tempat. Dalam

keadaan demikian maka besi menjadi lebih mudah dibentuk menjadi sesuatu

yang diinginkan. Partikel terkecil penyusun besi dinamakan atom besi. Jadi

unsur besi tersusun dari atom-atom besi (Tim Penulis, 2006).

23

Pemikiran tentang struktur materi telah berkembang di kalangan pakar

filsafat sejak zaman Yunani kuno. Pemikiran tersebut bertolak dari masalah

pembelahan materi. Jika suatu materi dipecah-pecah sampai halus, maka

apabila pemecahan dilanjutkan lagi secara terus menerus menimbulkan dua

pendapat yang berbeda. Aristoteles (384-332 SM) berpendapat bahwa materi

bersifat sinambung, artinya materi dapat dibelah sampai tak hingga.

Sedangkan Democritus (400-370 SM) berpendapat bahwa pembelahan materi

bersifat tidak sinambung, artinya jika pembelahan terus dilakukan maka akan

sampai pada suatu bagian yang tidak bisa dibelah lagi yang dinamakan atom

(Sunarya, 2005).

Secara sederhana atom dapat didefinisikan sebagai bagian terkecil dari

suatu unsur yang tidak dapat dipecah lagi dengan cara kimia biasa melainkan

harus menggunakan reaksi inti (nuclear). Setiap unsur memiliki jenis atom

yang berbeda dengan atom unsur lain. Beberapa materi yang tersusun atas

atom-atom sejenis di antaranya emas, tembaga, perak, aluminium, besi, raksa,

gas helium, dan gas kripton. Pada umumnya logam-logam yang terdapat di

alam bebas tersusun atas atom-atomnya (Subandi, 2005).

Atom-atom berukuran sangat kecil. Setiap atom memiliki diameter

sekitar 0,1 nanometer atau 0,1 x 10-9 meter. Jumlah atom yang terdapat pada

kepala jarum adalah sekitar 1.000.000.000.000.000 atau 1015 atom. Kita tidak

dapat melihat secara langsung atom-atom ini, tetapi dengan mikroskop

elektron gambaran kasar atom-atom ini dapat dilihat. Gambaran kasar atom

24

hasil pengamatan dengan mikroskop elektron dapat dilihat pada Gambar 2.4.

(Tim Penulis, 2006).

Gambar 2.4. Permukaan Kristal Silikon

Tonjolan-tonjolan yang tampak pada Gambar 2.4. diyakini merupakan

atom-atom dari unsur silikon yang diamati dengan menggunakan mikroskop

elektron (Tim Penulis, 2006).

b. Molekul

Molekul adalah gabungan dua atom atau lebih yang berasal dari unsur

yang sama atau dengan unsur yang berbeda jenis. Atom-atom dapat bergabung

dengan atom unsur sejenis ataupun dengan unsur dari jenis lain membentuk

suatu molekul dalam komposisi yang sederhana. Unsur-unsur yang berada di

alam dalam keadaan bebas pada umumnya berbentuk molekul (Sunarya,

2005).

Gambar 2.5. merupakan salah satu gambaran kasar bentuk molekul.

Gambar tersebut adalah gambar molekul tembaga pthalosianin yang diamati

dengan menggunakan mikroskop elektron (Tim Penulis, 2006).

25

Gambar 2.5. Molekul Tembaga Pthalosianin Melalui Mikroskop Elektron

Ada dua jenis molekul yaitu molekul unsur dan molekul senyawa.

Molekul unsur adalah gabungan atom-atom dari unsur sejenis. Contohnya

adalah gas hidrogen (H2), oksigen (O2) dan Ozon (O3). Sedangkan molekul

senyawa adalah gabungan dari atom-atom dari unsur yang berbeda jenis.

Contohnya adalah karbon dioksida (CO2), metana (CH4) dan air (H2O).

Gambar 2.6. merupakan model molekul unsur (oksigen dan hidrogen) dan

molekul senyawa (air) (Tim Penulis, 2006).

Gambar 2.6.

Model Molekul Hidrogen dan Oksigen (Kiri) serta Air (Kanan)

Atom-atom atau molekul-molekul dapat bergerak secara acak dalam

suatu medium. Gerakan tersebut disebut difusi. Difusi atom atau molekul

26

dipengaruhi oleh konsentrasi, semakin tinggi konsentrasinya maka kecepatan

relatif difusinya semakin kecil.

c. Ion

Selain atom dan molekul, terdapat sebagian materi yang tersusun atas

ion-ion. Ion adalah atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Ion

bermuatan positif dinamakan kation sedangkan ion bermuatan negatif

dinamakan anion. Suatu senyawa ion akan memiliki jumlah muatan positif dan

negatif sama dan saling bergantian membentuk suatu makromolekul atau

struktur raksasa. Dengan demikian senyawa ion tersebut bermuatan netral

(Sunarya, 2005).

Suatu senyawa yang tersusun atas kation dan anion dinamakan senyawa

ion. Salah satu contoh senyawa ionik adalah garam dapur atau NaCl seperti

pada Gambar 2.7. Garam dapur tersusun atas ion-ion Na+ dan ion-ion Cl-. Jika

garam dapur dilarutkan dalam air maka akan terurai menjadi ion-ionnya.

Gambar 2.7.

Garam Dapur Salah Satu Contoh Senyawa Ionik

Adanya ion dalam suatu larutan menyebabkan larutan tersebut dapat

menghantarkan arus listrik. Adanya ion dalam suatu larutan dapat dilihat

27

dengan alat uji elektrolit seperti pada Gambar 2.8. Jika lampu pada alat uji

elektrolit dapat menyala dan atau menghasilkan gelembung gas menunjukkan

dalam larutan tersebut terdapat ion-ion. Jika natrium klorida dilarutkan dalam

air akan terurai menjadi ion positif (ion natrium) dan ion negatif (ion klorida)

(Tim Penulis, 2006).

Gambar 2.8.

Alat Uji Elektrolit

2. Konteks Pewarna Makanan dan Pewangi

a. Pewarna Makanan

Dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemukan makanan atau minuman

yang dibuat dari bahan pokok yang sama tetapi memiliki banyak perbedaan.

Salah satu perbedaan tersebut adalah warnanya. Sebagai contoh, berbagai

macam kue dari bahan pokok yang sama ternyata dapat dibuat dengan warna

yang bervariasi. Pemberian warna pada makanan atau minuman umumnya

bertujuan agar makanan atau minuman tersebut terlihat segar dan lebih

menarik (Subandi, 2005).

Keterangan: 1. Batere 2. Kabel 3. Lampu 4. Batang Karbon 5. Batang Karbon 6. Larutan Uji 7. Gelas Kimia

28

Bila ditinjau dari asalnya pewarna makanan digolongkan menjadi tiga

yaitu pewarna alami, identik dengan pewarna alami dan pewarna sintetik.

Pewarna alami merupakan pewarna yang diperoleh dari bahan-bahan

alami baik nabati, hewani, ataupun mineral. Pewarna alami yang banyak

dikenal masyarakat misalnya daun suji untuk memberikan warna hijau seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.9., kunyit untuk warna kuning, daun jati atau cabai

untuk warna merah, dan gula merah untuk warna coklat. Zat pewarna alami

lebih aman digunakan dibandingkan dengan pewarna sintetik (Tim Penulis,

2006).

Gambar 2.9.

Contoh Pewarna Alami (Daun Suji)

Penggunaan pewarna alami relatif terbatas karena beberapa kekurangan

antara lain:

1) Sering terkesan memberikan rasa khas yang tidak diinginkan, misalnya

kunyit.

2) Konsentrasi pigmennya rendah sehingga memerlukan bahan baku

relatif banyak.

3) Stabilitas

keasaman tertentu).

4) Keseragaman warnanya kurang baik.

Pewarna identik alami adalah pigmen yang dibuat secara sintetik tetapi

struktur kimianya mirip dengan pewarna alami. Contohnya,

(merah), apokaroten

kuning). Penggunaan pewarna identik alami hanya boleh digunakan dalam

konsentrasi tertentu, kecuali beta karoten yang boleh digunakan dalam jumlah

tidak terbatas (Tim Penulis, 2006).

Adapun pewarna sintetik untuk makanan penggunaannya harus melalui

pengujian yang ketat demi keselamatan konsumen. Pewarna yang telah

melewati pengujian

makanan dinamakan

2006). Salah satu contoh pewarna sintetik ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Berdasarkan rumus kimianya zat warna sintetis

“Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives

Stabilitas pigmennya rendah (umumnya hanya stabil pada tingkat

keasaman tertentu).

Keseragaman warnanya kurang baik.

Pewarna identik alami adalah pigmen yang dibuat secara sintetik tetapi

struktur kimianya mirip dengan pewarna alami. Contohnya,

apokaroten (merah-orange), dan beta karoten (orange sampai

kuning). Penggunaan pewarna identik alami hanya boleh digunakan dalam

konsentrasi tertentu, kecuali beta karoten yang boleh digunakan dalam jumlah

tidak terbatas (Tim Penulis, 2006).

pun pewarna sintetik untuk makanan penggunaannya harus melalui

pengujian yang ketat demi keselamatan konsumen. Pewarna yang telah

melewati pengujian-pengujian tersebut dan diijinkan pemakaiannya untuk

makanan dinamakan permited colour atau certified colored

. Salah satu contoh pewarna sintetik ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Pewarna Sintetik untuk Makanan

Berdasarkan rumus kimianya zat warna sintetis dalam makanan menurut

Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives” (JECFA) dapat

29

pigmennya rendah (umumnya hanya stabil pada tingkat

Pewarna identik alami adalah pigmen yang dibuat secara sintetik tetapi

struktur kimianya mirip dengan pewarna alami. Contohnya, santoxantin

orange), dan beta karoten (orange sampai

kuning). Penggunaan pewarna identik alami hanya boleh digunakan dalam

konsentrasi tertentu, kecuali beta karoten yang boleh digunakan dalam jumlah

pun pewarna sintetik untuk makanan penggunaannya harus melalui

pengujian yang ketat demi keselamatan konsumen. Pewarna yang telah

pengujian tersebut dan diijinkan pemakaiannya untuk

d (Tim Penulis,

. Salah satu contoh pewarna sintetik ditunjukkan pada Gambar 2.10.

dalam makanan menurut

” (JECFA) dapat

30

digolongkan dalam beberapa kelas yaitu azo, triarilmetana, quinolin, xanten,

dan indigoid. Kelas azo merupakan zat warna sintetis yang paling banyak

jenisnya dan mencakup warna kuning, merah, ungu dan coklat. Sedangkan

kelas triarilmetana mencakup warna biru dan hijau (Tim Penulis, 2006).

Penggunaan pewarna sintetik sudah begitu luas di masyarakat. Sampai

sekarang, diperkirakan hampir 90% pewarna yang beredar dan sering

digunakan adalah pewarna sintetik. Beberapa kelebihan pewarna sintetik

antara lain warnanya seragam, tajam, mengembalikan warna asli yang

mungkin hilang selama proses pengolahan, melindungi zat-zat vitamin yang

peka terhadap cahaya selama penyimpanan dan hanya diperlukan dalam

jumlah sedikit (Tim Penulis, 2006).

Seiring dengan meluasnya pemakaian pewarna sintetik, sering terjadi

penyalahgunaan pewarna pada makanan. Contohnya adalah penggunaan

pewarna tekstil untuk makanan sehingga membahayakan konsumen. Zat

pewarna tekstil dan pewarna cat biasanya mengandung logam berat, seperti

arsen, timbal dan raksa sehingga bersifat racun. Di Indonesia, terutama

industri kecil dan rumah tangga, masih sering terjadi adanya penggunaan

pewarna nonmakanan untuk mewarnai makanan atau minuman (Subandi,

2005).

Di Indonesia peraturan peggunaan zat pewarna sintetik baru dibuat pada

tanggal 22 Oktober 1973 melalui SK Menkes RI No. 11332/A/SK/73,

sedangkan di Amerika Serikat aturan pemakaian pewarna sintetis sudah

dikeluarkan sejak tahun 1906. Peraturan ini dikenal dengan Food and Drug

31

Act (FDA) yang mengizinkan penggunaan tujuh macam zat pewarna sintetis,

yaitu Orange No. 1, erythrosin, Ponceau 3R, amaranth, indigotine, napthol-

yellow dan light green (Tim Penulis, 2006).

b. Pewangi

Pewangi atau parfum adalah campuran berbagai macam fragnance

(wewangian) yang mudah menguap dan memiliki wangi tertentu. Bahan kimia

pewangi sering ditambahkan ke dalam berbagai produk seperti sabun,

detergen, sampo, softener serta pengharum tubuh maupun ruangan. Komposisi

zat-zat di dalam pewangi adalah etil alkohol (50-90)%, air suling (5-20)% dan

fragnance (10-30)% (Tim Penulis, 2006). Pada Gambar 2.10. ditunjukkan

beberapa contoh pewangi yang sering digunakan.

Gambar 2.11.

Beberapa Contoh Pewangi

Bahan kimia yang digunakan sebagai pewangi biasanya tidak tunggal

tetapi merupakan pencampuran beberapa macam fragnance dengan komposisi

32

tertentu. Akan tetapi biasanya perusahaan tidak menyebutkan komposisi

fragnance karena dianggap sebagai rahasia perusahaan. Adanya pencampuran

berbagai bahan kimia fragnance serta pencampuran beberapa jenis fragnance

dengan kompoisi tertentu menimbulkan berbagai macam aroma yang lebih

variatif. Contoh bahan kimia yang dapat dicampurkan untuk menghasilkan

bau tertentu dapat dilihat pada Tabel 2.1. (Tim Penulis, 2006).

Tabel 2.1. Contoh Spesifikasi Bau dan Bahan Pewangi

Sfesifikasi Bau Nama Zat Kimia

floral, jasmine Amil salisilat

herbaceous Amilsinamat aldehid

rocy, citrus Sitronelol

musk, sweet Galaksolida

rose Geraniol

pine needle Sobornil asetat

murbai Butil asetat

pisang ambon Amil asetat

jeruk Oktil asetat

arbei Etil butirat

apel Amil valerat

minyak gandapura Metil salisilat