pengantar_kimia sebagai inkuiri

Sutrisno: Kimia sebagai suatu Inkuiri Halaman_1 dari 10 halaman

KIMIA sebagai suatu INKUIRI

Oleh: Sutrisno

Kimia – FMIPA Universitas Negeri Malang

[email protected]

Apakah KIMIA (CHEMISTRY) itu?

KIMIA adalah suatu studi atau kajian tentang materi. Orang

yang ahli atau spesialis dalam kimia dikenal sebagai KIMIAWAN (CHEMIST).

Bumi ini pada dasarnya secara kimia merupakan benda yang tersusun atau terbuat dari materi. Karenanya, studi terhadap materi yang

merupakan esensi dari kimia berbasis bumi ini.

Kimia telah dipercaya oleh para ahli bermula dari masyarakat Mesir Kuno. Namun demikian, sebagai kimia suatu sains atau ilmu berasal dari bahasa Latin Chemeia, yang artinya merujuk pada suatu seni dengan menggunakan logam-logam di Mesir.

Pada awalnya, sejarah KIMIA dimulai dari ekstraksi logam-logam dan penggunaannya. Lebih dari 2000 tahun yang lalu,

masyarakat atau orang-orang Mesir dan negara-negara di sekitarnya telah menggunakan atau memanfaatkan emas,

perak, tembaga, besi, dan krom.

Selama kurang lebih 1000 tahun, yakni abad ke-5 sampai ke-16, pencarian jalan untuk mengubah keping logam (cheap metals) menjadi emas telah dilakukan dan menjadi kajian interes masyarakat yang dikenal oleh para Alkimiawan (Alchemists) (lebih tua atau lebih kuno dari Kimiawan). Pada abad selanjutnya, kegiatan-kegiatannya telah meluas atau merambah dalam pembuatan obat-obatan. Alkimiawan menginventarisir berbagai informasi tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan sifat-sifat

berbagai zat. Mereka juga telah menyelidikinya menggunakan peralatan untuk digunakan di laboratorium dalam keseharainnya.

Kimia sebagaimana yang kita kenal sekarang dikembangkan di Eropa pada abad ke-17. Salah seorang kimiawan, dan telah dinobatkan sebagai Bapak Kimia (Father of Chemistry), yakni Robert Boyle. Seorang Robert Boyle-lah

yang pertama kali mengembangkan ide atau pemikiran modern tentang unsur dan senyawa, dan menggunakan metode ilmiah (the scientific

method) sebagai suatu metode untuk memperoleh atau menghasilkan pengetahuan.


Bagaimana KIMIAWAN (CHEMIST) melakukan penyelidikan atau

investigasi?

Kimiawan menginvestigasi (atau belajara tentang) materi atau zat. Dalam hal ini termasuk di dalamnya adalah

struktur zat/materi, sifat-sifat materi, dan perubahan yang terjadi pada materi tersebut.

Struktur zat/materi

Struktur merujuk pada suatu bagian yang membangun zat dan

bagaimana bagian-bagian ini tersusun atau tertata atau diatur. Misalnya, logam terdiri dari berbagai partikel-partikel kecil yang

disebut dengan atom yang terkemas secara teratur dan kompak.

Sifat-sifat zat/materi

Sifat suatu materi memberikan makna “ada sesuatu yang mirip”. Kimiawan menggolongkan sifat ke dalam dua golongan besar, yakni

sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia.

Sifat-sifat fisik suatu zat adalah sesuatu yang yang dapat diamati (“dilihat”) atau diukur tanpa merubah zat tersebut menjadi zat lain.

Gambar 1.1 Struktur emas


Contoh sifat fisik antara lain warna, bau, rasa, kekerasan (hardness), densiti (kerapatan), daya hantar listrik (konduktansi), kelarutan dalam

suatu pelarut (air, alkohol, kloroform, dan sebagainya), kekentalan, indeks bias, titik didih, dan titik lebur.

Sifat-sifat kimia suatu zat mendeskripsikan perubahan suatu zat menjadi zat lain. Perkaratan merupakan salah satu sifat kimia besi, keterbakaran adalah sifat kimia magnesium.

Perubahan dalam zat/materi

Kimiawan mengklasifikasikan perubahan zat menjadi dua kelompok, yakni perubahan fisika dan perubahan kimia.

Suatu perubahan dikategorikan sebagai perubahan fisika apabila perubahan yang terjadi tidak disertai atau tidak terbentuk zat baru.

Artinya, komposisi kimia dan sifat zat yang mengalami perubahan adalah tetap. Peleburan, penguapan, pembekuan, pendidihan, kondensasi, dan

pelarutan tergolong sebagai perubahan fisika.

Gambar 1.3 Es dan pencairannya

Perubahan kimia adalah suatu perubahan yang disertai atau membentuk zat baru. Artinya, dari perubahan tersebut dibentuk suatu zat yang

mempunyai komposisi dan sifat kimia yang berbeda dari zat asalnya. Peristiwa perkaratan dan pembakaran merupakan perubahan kimia.


Gambar 1.3 Perkaratan benda-benda dari besi

Metode ilmiah

Apakah metode ilmiah itu? Sains tidak hanya mengumpulkan fakta, data, atau ide tentang materi. Namun, sains mencari jalan atau jalur khusus untuk berfikir dan menemukan sesuatu tentang dunia dan isinya ini. Jalan atau jalur khusus ini sering dikenal sebagai metode ilmiah.

Pada metode ilmiah, para sainstis (termasuk di dalamnya adalah para kimiawan):

1. Melakukan observasi (pengamatan) dan menjawab pertanyaan, 2. Membentuk dan/atau memperoleh pola, 3. Memberikan penjelasan (eksplanasi), dan 4. Melakukan eksperimen.

Keempat kegiatan yang dilakukan oleh para saintis ini sering dikenal sebagai ciri-ciri metode ilmiah. Untuk mengamati, kita menggunakan pemikiran. Observasi yang dilakukan ditata termasuk di dalamnya pengukuran yang dikenal dengan fakta atau data.

Contoh,

Pada tekanan atmosfer, titik didih air adalah 100oC, Massa jenis air lebih besar daripada massa jenis premium.

Kimiawan juga melihat pola (pattern)keteraturan diantara fakta-fakta yang berbeda. Pola-pola (patterns) penting dikenal sebagai hukum.

Sebagai contoh,

Semua gula larut dalam air (suatu pola keteraturan/pattern) Seperti halnya kutub pada suatu magnet yang selalu mengarah ke

arah tertentu (hukum kemagnetan).

Akhirnya, saintis memberikan penjelasan dari hasil-hasil observasinya dan pola keteraturan sebagai bentuk jawaban terhadap pertanyaan-pertanyaan-nya.

Contoh,

Observasi : Sebatang lilin terbakar menghasilkan nyala terang. Mengapa?

Pertanyaan : Bagaimana besi dapat berkarat?


Untuk mengerjakan hal ini, saintis memulainya dengan menduga atau melakukan ujicoba apakah jawaban atau penjelasannya dapat diterima atau benar. Suatu jawaban duga yang baik dikenal sebagai hipotesis. Suatu hipotesis merupakan jawaban sementara (jawaban awal) terhadap pertanyaan penjelasan untuk suatu observasi.

Saintis selanjutnya menguji hipotesisnya melalui suatu percobaan atau eksperimen. Jika hasil eksperimennya menunjukkan bahwa hipotesisnya dapat menjelaskan fakta atau mampu menjawab pertanyaan-pertanyaan-nya, maka saintis menerima hipotesisnya. Sedangkan apabila eksperimen-nya menunjukkan ternyata hipotesisnya adalah salah, maka saintis

menolak hipotesis yang diajukan. Selanjutnya diajukan kembali suatu hipotesis baru dan melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis yang baru ini.

Rangkuman diagram alir (flow chart) tahapan metode ilmiah dapat diikhtisarkan seperti pada Gambar 1.4.

Gambar 1.4 Metode ilmiah

OBSERVASI atau PERTANYAAN

HIPOTESIS

EKSPERIMEN untuk menguji HIPOTESIS

HIPOTESIS DITERIMA HIPOTESIS DITOLAK

hasilnya sejalan dengan HIPOTESIS

hasilnya TIDAK sejalan dengan HIPOTESIS


Menggunakan Metode Ilmiah

Contoh berikut menunjukkan suatu penyelidikan pengaruh pemanasan tembaga.

1. Observasi Panaskan sepotong lempengan tembaga dengan pemanas Bunsen. Berdasarkan hasil pengamatan, terjadi perubahan warna tembaga dari coklat menjadi hitam. Hasil yang sama diperolah apabila dipanaskan lempengan-lempengan tembaga yang lain. Dari percobaan ini terdapat pola pokok tentang perubahan yang dialami tembaga jika dipanaskan. Pola: Tembaga menjadi berwarna hitam jika dipanaskan di udara.

2. Eksplanasi

Pertanyaan, “Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Warna hitam tersebut membuat kita berfikir tentang jelaga yang juga berwarna hitam. OK, jika demikian kita berhipotesis sebagai berikut.

Hipotesis: Jelaga yang berasal dari nyala pembakar Bunsen menutup permukaan tembaga.

3. Prediksi – 1

Kita dapat membuat prediksi berikut berdasarkan hipotesis ini.

Observasi

Panaskan sepotong lempengan tembaga dengan pemanas Bunsen.

Berdasarkan hasil pengamatan, terjadi perubahan warna tembaga dari coklat menjadi hitam. Hasil

yang sama diperolah apabila dipanaskan lempengan-lempengan tembaga yang lain. Dari percobaan

ini terdapat pola pokok tentang perubahan yang dialami tembaga

jika dipanaskan.

Tembaga menjadi berwarna hitam jika dipanaskan di udara


Prediksi: jika kita memanaskan tembaga agar supaya nyala tidak menyentuhnya, tembaga tidak akan berubah menjadi hitam.

4. Eksperimen

Untuk menguji prediksi ini, dapat dilakukan percobaan sebagai berikut: Masukkan kepingan (lempeng) tembaga ke dalam tabung reaksi, kemudian panaskan tabung reaksi tersebut.

Dari hasil pengamatan, ternyata tembaga juga berubah warnanya menjadi hitam. Dengan demikian hipotesis (prediksi) tersebut adalah SALAH. Karenanya, buanglah hipotesis tersebut dan usulkan hipotesis atau prediksi lainnya.

5. Hipotesis Kedua

Sebagaimana telah kita ketahui tembaga dipanaskan di udara. Boleh jadi, tembaga bereaksi dengan udara. Dengan demikian dapat diusulkan hipotesis (prediksi) yang baru.

Hipotesis: warna tembaga berubah menjadi hitam karena bereaksi dengan udara.

6. Prediksi Kedua

Dari hipotesis kedua ini kita dapat membuat prediksi.

Prediksi: warna tembaga tidak akan berubah jika tembaga dipanaskan dalam keadaan vakum.

7. Eksperimen Kedua

Untuk menguji prediksi terbaru ini, gunakan sederet langkah sebagai berikut. Buat kondisi vakum dengan pompa vakum untuk menghilangkan udara dari dalam tabung reaksi. Kemudian panaskan tambung reaksi tersebut.


Pengamatan hasil percobaan menunjukkan bahwa warna tembaga ttetap berwarna coklat (tidak berubah menjadi hitam). Dari hasil ini kita setuju dengan hipotesis kedua, atau hipotesis kedua diterima sebagai penjelasan (eksplanasi) untuk observasi tersebut.

8. Konklusi

Dari hasil eksperimen tersebut dapat dibuat kesimpulan seperti berikut ini.

Kesimpulan (konklusi): Jika dipanaskan di udara, tembaga berubah warnanya menjadi hitam karena bereaksi dengan udara.

Apabila suatu hipotesis atau suatu set hipotesis menjelaskan fakta-fakta secara benar dan diterima secara luas, maka hipotesis yang demikian merupakan suatu TEORI. Dari sinilah berbagai teori telah dilahirkan dalam ilmu kimia, seperti:

1. Teori tentang materi 2. Teori atom 3. Teori ionik dan teori ikatan kimia 4. Teori asam – basa 5. dan sebagainya.

Suatu teori merupakan suatu hipotesis atau serangkaian hipotesis yang telah diuji kebenarannya dan dapat menerangkan berbagai fakta-fakta ilmiah.

Keterbatasan Metode Ilmiah

Metode ilmiah digunakan untuk acquire suatu pengetahuan alamiah, tetapi metode ilmiah juga mempunyai keterbatasan. Ada dua keterbatasan dalam metode ilmiah, yakni

Pompa vakum Pompa vakum


1. Pengetahuan ilmiah kebenarannya bersifat sementara (darurat) – pengetahuan ilmiah selalu atau cenderung tentatif (relatif kebenarannya).

Dalam sains, hanya dapat menerima suatu hipotesis atau teori JIKA dapat menerangkan fakta-fakta yang telah diketahui. Apabila terdapat suatu fakta baru yang tidak dapat menerangkan hipotesis atau suatu teori, maka harus diubah (dimodifikasi) untuk menerangkannya. Apabila hal yang demikian tidak memungkinkan, ilmuwan (saintis) membuang hipotesis atau teori dan melihat terhadap sesuatu yang baru. Oleh harena itu, pengetahuan ilmiah tidak pernah pasti (bersifat sementara) melainkan selalu mengalami perubahan dan perbaikan.

2. Ilmu (Sains) dan/atau ilmu-ilmu kimia tidak dapat menjawab semua pertanyaan.

Sains menjawab berbagai pertanyaan tentang alam dan sifatnya. Namun demikian, sains tidak dapat menyediakan jawaban terhadap semua pertanyaan-pertanyaan atau memecahkan atau memberikan solusi terhadap semua permasalahan. Contoh, meskipun saintis dapat memprediksi kekuatan suatu angin puyuh (topan, typhoon) dan arah gerak anginnya, namun mereka tidak dapat mencegah dari kejadian topan tersebut. Disamping itu, saintis juga tidak dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan moral atau memecahkan masalah-masalah tentang kemasyarakatan. Hal ini, memang bukan bagian dari studi sains.

Karenanya, dalam mempelajari strategi pembelajaran kimia di sekolah yang tertuang dalam buku ini, Anda melihat bagaimana ide dan pemikiran-pemikiran KIMIA dan KEKIMIAAN telah BERUBAH dan DIPERBAIKI ketika yang lain tidak dapat atau tidak mampu menerangkan fakta-fakta baru.

Mengapa belajar KIMIA?

Ada beberapa alasan mengapa belajar tentang KIMIA, yakni:

1. Pertama, KIMIA sebagai ilmu atau sains dasar dapat membantu memperoleh jalan dalam menelapaki kehidupan ini; a. Dapat mempelajari sesuatu tentang keamanan rumah. Misalnya,

mengetahui tentang bagaimana menggunakan gas dengan selamat dan menangani atau mengelola bahan-bahan secara pantas (kepatutan menangani bahan-bahan kimia) melalui membaca label-label peringatan bahayanya;

b. Dapat menjadi informan yang lebih baik bagi konsumen. Misalnya, melalui membaca label pada bahan pangan atau obat-obatan, dapat diketahui apa yang harus kita beli sesuai keperluan yang ada;

c. Dapat mempelajari bagaimana cara memprotek atau melindungi dan melestarikan kualitas lingkungan. Untuk contoh, bagaimana cara mengolah kembali (recycling) logam dan plastik agar tidak mengganggu atau mencemari lahan; menggunakan bahan-bakar yang bersih dan tidak menyebabkan pencemaran lingkungan baik untuk kendaraan, industri, dan sumber atau pembangkit tenaga.


2. Kedua, dengan mempelajari KIMIA, dapat memperoleh keterampilan-keterampilan yang bermanfaat dan bermakna untuk kemajuan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi bagi kesejahteraan manusia. Bagaimana dapat dihasilkan bahan bakar, bahan pangan dan makanan sehat, obat dan kosemtikan, dan sebagainya.

3. Ketiga, KIMIA diperlukan untuk berbagai bidang garapan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sebagai contoh, bidang farmasi dan kedokteran sangat memerlukan aplikasi dan kemanfaatan KIMIA.

DAFTAR PUSTAKA

1. Brian Ratclif, Helen Eccles, John Raffan, John Nicholson, & David Johnson. 2008. AS Level and A Level Chemistry. Cambridge: Cambridge University Press

2. Rex M. Heyworth & J. G. R. Briggs. 2007. Science in Focus Chemistry – ‘O’ Level – 2nd Edition. Singapore: Pearson Longman.

3. Hassard, J. 2005. The Art of Teaching Science: Inquiry and Innovation in Middle School and High School. Oxford: Oxford University Press

pengantar_kimia sebagai inkuiri

Documents