Eka Surya Online

Archive for the ‘Lingkungan Hidup’ Category

LESSON PLAN

I. Identity

School : SMA
Subject : Chemistry
Year/semester : XI IA/1
Time Allotment : 3 hours (3 x 45minutes)

II. Standard Competence

Understanding atomic structure to predict periodicity of elements, molecular structure, and properties of compounds.

III. Basic Competence

1.            Explain theory of electronic pair around atomic nucleus and theory of hybridization to predict molecular shapes

IV. Indicators

1.2.1        Predict the shapes of molecules according to pair electron theory

1.2.2        Predict the shapes of molecules according to hybridization theory

V. Learning Outcomes

1.      Student be able to predict molecular shape by using VSEPR theory

2.      Student be able to predict molecular shape by using hybridization theory

VI. Teaching and Learning Topics

  1. Domain Electron Theory and VSEPR Theory
  2. Molecular shapes
  3. Hibridization Theory

Contents

The shape of a molecule deal with the position of atoms in the molecule. In this case shapes of molecules describe the position of atoms in the three dimensional space and the magnitude of the bond angle which occurs at the covalent bond in a molecule.

1. Electron Domain Theory

Electron domain theory is one away on predict the molecular shape according to repulsion of electron in out-shell centre atom. Electron domain is electron position or occupied electron area. The number electron domain is determined such as:

Each bonded atom is counted as one region of high electron density, whether the bonding is single, double, or triple.

Each unshared pair of valence electrons on the central atom is counted as one region of high electron density.

2. VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) Theory

VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) Theory is a concept used to predict geometric shape formed by atoms in molecules which are covalently bonded. This theory is based on the idea that all electron pairs which are directly attached to an atom, those are bonded electron pairs and non-bonded electron pairs (free electron pairs) at around the central atom, will arrange their position to be as far away from each other as possible. Bonded electron pairs are valence electron share by atoms in a molecule, while non-bonded electron pairs or free electron pairs are valence electrons in which a molecule at locations where those electrons are not involved in the bonding process.

According to VSEPR theory, non-bonded electron pairs or free electron pairs have a greater repulsion than bonded electron pairs, so these non-bonded electron pairs occupy the larger space than bonded electron pairs. They will adopt a shape so repulsions between those electron pair will be evenly distributed and at a minimum. As a result of these repulsions, atoms will form the certain geometries; those are linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal bipyramidal, and octahedral shapes.

The basic ideas of the valence shell electron pair repulsion (VSEPR) theory are:

Each set of valence shell electrons on a central atom is significant. The sets of valence shell electrons on the central atom repel one another. They are arranged about the central atom so that repulsions among them are as small as possible.

3. Predicting Shape of Molecule Using VSEPR Theory

The five basic molecular shapes.

a. Linier. A linier arrangement of atoms occurs when they are all in a straight line. The angel formed between two bonds that go to the same central atom, which we call the bond angle is 180o.

b. Planar triangular. A planar triangular arrangement of four atoms has them all in the same plane. The central atom is surrounded by three others located at the corners of a triangle. The bond angels are all 120o.

c. Tetrahedral. A tetrahedron is a four-sided pyramid having equilateral triangles as faces. In a tetrahedral molecule, the central atom is located in the center of this tetrahedron and four other atoms are located at the corners. The bond angels are all equal and have values of 109.5o.

d. Trigonal bipyramid. A trigonal bipyramid consist of two triangular pyramids (similar to tetrahedrons) that share a common face. In a trigonal bipyramid molecule, a central atom is surrounded by five other. The central atom is located at the five corners. In this kind of molecule, the bond angels are not the same. Between any two bonds that lie in the central triangular plane, the bond angel is 120o. The angle is only 90o between a bond in the central triangular plane and a bond that points to the top or bottom of the trigonal bipyramid.

e. Octahedral. An octahedron is a geometrical figure that has eight faces. We can think of it as two square pyramids that share a common square base. Notice that octahedron has only six corners even thought it has eight faces. In an octahedral molecule, the central atom is surrounded by six others. The central atom is located in the center of the square plane that passes through the middle of the octahedron. The six atom bonded to it are at the six corners of the octahedron. The angel between any pair of adjacent bonds is the same, and has a value of 90o.

Molecular shape will as same as whit the electron geometric in central atom if there were not non-bonding electron. The steps to predict molecular shape such as:

  1. Write down the electron configuration each atom in molecule
  2. Determine the valence electron all atoms in molecule
  3. Draw electron-dot structure (Lewis structure)
  4. Determine bonded electron pairs and lone pairs electron of central atom
  5. Determine molecular shape

The formula of electron pairs in a molecule is symbolized as follows.

AXnEm

Information           A = central atom

X = bonded electron pairs

E = lone pairs electron

n = the number of  bonded electron pairs

m = the number of  lone pairs electron

Example : H2O molecule

Electron configuration of  8O = 1s2 2s2 2p4 (valence electron 6)

Electron configuration of  1H = 1s1 (valence electron 1)

One atom O are bonded with 2 atoms H  with lewis structure such as =

Bonded electron pairs: 2

Lone pairs electron: 2

Formula of electron pairs: AX2E2

Molecular shapes : bent (V)

1. Hybridization of Atomic Orbital Theory

According to Pauling orbital of valence electrons can form a new set orbital called hybrid atomic orbital or hybrid orbital. The process of hybrid orbital formation done by an atom is called hybridization. These hybrid orbital influences the shape of a molecule formed when the atom combines with other atoms.

a.       The sp Hybrid Orbital

The sp orbital are possible states of electrons in atom when the atom is bonded to others and these electrons states have half 2s orbital and half 2p orbital characters. Mathematically, there are two ways to combine the 2s and 2p atomic orbital.

b.      The sp2 Hybrid Orbital

Energy states of valence electrons in atoms of the second period are in the 2s and 2p orbital. If we combine two of the 2p orbital with a 2s orbital, we will obtain three sp2 hybridized orbital.

c.       The sp3 Hybrid Orbital

If we combine three of the 2p orbital with a 2s orbital, we will obtain four sp3 hybridized orbital. For example, CH4 molecule which is tetrahedral in shape can be explained by using the sp3 hybrid orbital concept.

d.      The d2sp3 Hybrid Orbital

If two 3d orbital; one 3s orbital; and three 3p orbital are combined, six d2sp3 hybrid orbital are resulted. For example, SF6 is a molecule which is d2sp3 hybridized. If an atom makes use the d2sp3 hybrid orbital to bond six other atoms, geometry of the molecule is octahedral.

e.       Hybridization with Free Electron Pairs

Among of sp2; sp3; dsp3; and d2sp3 hybridized orbital, one of the orbital may be occupied by pair or a single electron. It can influence the shape of the molecule. For example, the C, N, and o atoms in CH4, NH3, and H2O molecules use the sp3 hybrid orbital. CH4 molecule has no free electron pair, so it is tetrahedral in shape. Meanwhile, NH3 has a free electron pair and H2O has two free electron pairs, so NH3 is trigonal  pyramidal in shape and H2O is bent.

VII. Teaching-Learning Method

1.      Class discussion (use visualization)

2.      Ask and Question

VIII. Teaching and Learning Process

1.      Preparation (± 10 minute)

a)      Greetings and Introductions

b)      Checking students attendance

c)      Presenting the learning outcomes and the assessment procedure

d)     Apperception and motivation (focusing) about lewis structure

2.      Mains Activities (± 120 minutes)

Teacher Activities Student Activity Time Allocation Location
Exploration Class room
Motivate the student with some questions related to the topics that will learn. Students answer the teacher question. 

 

15 minutes
Elaboration
-    Presenting the topics, collecting information and problem that have students 

-    Guiding the students to investigate understanding the shape of molecule according to VSEPR theory and hybridization theory

-    Observing the student’s activity

Paying a good attention to the teacher’s explanation, Give information answer the teacher’s question 60 minutes
Confirmation
-    Giving some exercises 

-    Giving a comment about the asks and giving a explanation if there is misconception

-    Post test

-      Doing exercises given by teacher 

-      Correcting the ask according to the teacher’s comment

45 minutes

3.      End Activities (± 5 minutes)

a.       Making the conclusion about the topic together (the students and the teacher)

b.      Giving homework

c.       Giving information of the next topic

d.      Greetings

IX. TEACHING AND LEARNING RESOURCES

1.      Chemistry book :

a.       Brady, James E and Gerard E Humiston. 1982.General Chemistry Principles and Structure. New York: John Wiley and Sons.

b.      Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep Konsep Inti Jilid II. Jakarta: Erlangga.

c.       Parning, Horale, Tiopan. 2008. Kimia SMA XI Semester Pertama. Jakarta: Yudistira.

d.      Sunardi. 2008. Kimia Bilingual Kelas XI SMA. Bandung: Yrama Widya.

2.      Student worksheet (Exercise)

3.      Power Point

X. MATERIAL

a. Student Worksheet

b.Laptop

c. LCD

XI. ASSESSMENT

1. Evaluation Method:    Test, individual assignment, small test.

2. Type of evaluation: Essay and multiple choice test

3. Instrument: cognitive and affective assessment rubric

By

Putu Eka Surya Putra

Jurusan Pendidikan Kimia

Universitas Pendidikan Ganesha

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

I. Identitas

Sekolah : SMA
Mata Pelajaran : Kimia
Kelas Semester : XI IA/1
Alokasi Waktu : 2 jam pelajaran (2 x 45 menit)

II. Standard Competence

Memahami struktur atom untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa.

III. Kompetensi Dasar

1.2 Menjelaskan teori jumlah pasangan elektron di sekitar inti atom dan teori hibridisasi untuk meramalkan bentuk molekul.

IV. Indikator

1.      Meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori pasangan elektron

2.      Meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi

V. Tujuan Pembelajaran

1.      Siswa dapat memprediksikan bentuk molekul dengan menggunakan teori VSEPR

2.      Siswa dapat memprediksikan bentuk molekul dengan menggunakan teori hibridisasi

VI. Materi pokok

  1. Konsep Teori Domain Elektron
  2. Bentuk molekul
  3. Teori Hibridisasi

Uraian Materi

Bentuk molekul berhubungan dengan posisi atom-atom dalam suatu molekul. Dalam hal ini bentuk molekul menggambarkan posisi atom-atom dalam ruang tiga dimensi dan besarnya sudut ikatan yang terjadi dalam ikatan kovalen dalam suatu molekul.

  1. Teori Domain Elektron

Teori domain elektron adalah suatu cara untuk meramalkan geometri molekul berdasarkan tolak menolak elektron pada kulit luar atom pusat.  Domain elektron berarti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

Tiap-tiap atom yang terikat terhitung sebagai satu daerah kerapatan elektron yang tinggi, sperti pada ikatan tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga.

Tiap-tiap pasangan elektron bebas pada atom pusat terhitung sebagai satu daerah rapat elektron yang tinggi.

1. Teori VSEPR

Teori VSEPR merupakan sebuah konsep yang digunakan untuk memprediksi bentuk-bentuk geometri yang dibentuk oleh atom-atom dalam molekul yang terikat secara kovalen. Teori ini didasarkan pada gagasan pada semua pasangan elektron yang terikat secara langsung pada suatu atom, yaitu pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB) di sekitar atom pusat dan akan mengatur posisinya sebisa mungkin saling menjauh satu sama lain.

Pasangan elektron ikatan merupakan elektron-elektron valensi yang digunakan bersama-sama oleh atom-atom dalam molekul, sedangkan pasangan elektron bebas merupakan elektron-elektron valensi yang terdapat dalam molekul pada tempat-tempat di mana elektron-elektron tersebut tidak dilibatkan dalam proses ikatan.

Gagasan utama dari teori tolakan pasangan elektron (VSEPR) adalah tiap pasangan elektron valensi pada atom pusat memiliki peranan penting. Pasangan elektron valensi pada atom pusat akan tolak menolak satu dengan yang lainnya. Elektron-elektron akan tersusun pada atom pusat dengan tolakan diantaranya yang paling kecil.

2. Meramalkan Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR

Lima Geometri Molekul Dasar

a. Linear. Bila semua atom berada dalam bentuk garis lurus. Sudut yang terbentuk di antara dua atom yang terikat yang menuju ke atom pusat, disebut sudut ikatan yang besarnya 1800.

b. Segitiga planar. Empat atom yang disusun membentuk segitiga pada bidang datar, keempat atomnya  terletak pada bidang yang sama. Atom pusat dikelilingi oleh tiga atom yang membentuk segitiga. Semua sudut ikatan besarnya 120o.

c. Tetrahedron. Tetrahedron adalah piramid empat sisi yang mempunyai tiga sudut yang sama. Pada molekul yang tetrahedron, atom pusat terletak di tengah-tengah tetrahedron dan keempat atomnya terletak pada sudut-sudut. Semua sudut ikatannya sama besar yaitu 109,5o.

d. Bipiramidal trigonal. Bipiramidal trigonal terdiri dari dua piramid trigonal (serupa tetrahedron) yang permukaannya dibagi bersama. Molekul bipiramid trigonal mempunyai atom pusat yang dikelilingi oleh lima atom lainnya. Atom pusat terletak ditengah bidnag triangular. Pada molekul ini, tidak semua sudut ikatan sama. Di antara dua ikatan yang terletak di bidang segitiga pusat, besar sudut ikatan adalah 120o. Besar sudut nya hanya 90o antara ikatan dengan bidang segitiga pusat dengan ikatan membentuk biopiramid trigonal di atas dan di bawah bidang segitiga pusat.

e. Oktahedron. Suatu oktahedron adalah gambar geometri yang mempunyai delapan permukaan. Kita dapat membayangkan molekul tersebut terdiri dari dua piraid yang dasarnya bidang empat persegi yang dibagi bersama. Pada molekul oktahedron atom pusat dikelilingi oleh enam atom lainnya. Atom pusat terletak ditengah segiempat yang mellui titik tengah oktahedron. Keenam atom terikat ke atas pusat dengan enam sudut oktahedron. Sudut setiap pasanagn atom yang berdekatan besarnya sama yaitu 90o.

Bentuk molekul akan sama dengan susunan ruang elektron yang ada pada atom pusat jika tidak ada pasangan elektron bebas. Langkah-langkah dalam menentukan geometri molekul:

a.       Buatlah konfigurasi elektron setiap atom yang berikatan

b.      Tentukan elektron valensi setiap atom yang berikatan

c.       Buat struktur Lewis

d.      Tentukan pasangan elektron berikatan dan pasangan elektron bebas pada atom pusat

d. Tentukanlah bentuk molekulnya

Rumus pasangan elektron dalam suatu molekul disimbolkan sebagai berikut

AXnEm

Keterangan            A = atom pusat

X = pasangan elektron ikatan

E = pasangan leketron bebas

n = jumlah pasangan elektron ikatan

m = jumlah pasangan elektron bebas

Contoh : molekul H2O

Konfigurasi elektron 8O = 1s2 2uks2 2p4 (elektron valensi 6)

Konfigurasi elektron 1H = 1s1 (elektron valensi 1)

Satu atom O  berikatan dengan 2 atom H membentuk strtur lewis =

Pasangan elektron ikatan  : 2

Pasangan elektron bebas   : 2

Rumus domain elektron : AX2E2

Bentuk molekul : menekuk (V)

  1. Teori Hibridisasi

Menurut Pauling, orbital-orbital elektron valensi dapat membentuk serangkaian orbital baru yang disebut orbital atom hibrida atau orbital hibrida. Proses pembentukan orbital-orbital hibrida yang dilakukan oleh suatu atom disebut hibridisasi. Orbital-orbital hibrida ini mempengaruhi bentuk molekul yang dibentuknya sehingga atom tersebut bergabung dengan atom-atom lain. Pada tingkatan ini kita akan mempelajari lima buah orbital hibrida yaitu orbital hibrida sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2.

(1). Orbital hibrida sp

Orbital atom hibrida sp merupakan keadaan elektron yang mungkin dalam suatu atom ketika atom tersebut terikat ke atom-atom yang lain dan keadaan elektron ini mempunyai sifat orbital 2s dan setengah dari sifat orbital 2p. secara matematis, terdapat dua cara untuk menggabungkan orbital atom 2s dan 2p, yaitu sebagai berikut.

(2). Orbital hibrida sp2

Keadaan energi elektron-elektron valensi dalam atom-atom periode kedua terdapat pada orbital 2s dan orbital 2p. Jika kita menggabungkan dua buah orbital 2p dengan sebuah orbital 2s, maka kita akan memperoleh tiga buah orbital terhibridisasi sp2. Sebagai contoh, molekul BF3 yang berbentuk segitiga datar dapat dijelaskan dengan menggunakan konsep orbital hibrida sp2.

(3). Orbital hibrida sp3

Jika kita menggabungkan tiga buah orbital 2p dengan sebuah orbital 2s, maka kita akan memperoleh empat buah orbital terhibridisasi sp3. Sebagai contoh, molekul CH4 yang berbentuk seperti tetrahedron dapat dijelaskan dengan menggunakan konsep orbital hibrida sp3.

(4). Orbital hibrida sp3d

Jika sebuah orbital 3s dan tiga buah orbital 3p digabungkan, maka akan dihasilkan lima buah orbital hibrida sp3d. Sebagai contoh PClF4, merupakan molekul yang terhibridisasi dsp3. Jika sebuah atom menggunakan suatu orbital hibrida dsp3 untuk mengikat lima buah atom lain, maka geometri molekulnya berbentuk segitiga bipiramida.

(5). Orbital hibrida sp3d2

Jika dua buah orbital 3d, sebuah orbital 3s dan tiga buah orbital 3p digabungkan, maka akan dihasilkan enam orbital hibrida d2sp3. Sebagai contoh SF6 merupakan molekul yang terhibridisasi d2sp3.

I. Metode Pembelajaran

Diskusi (visualisasi), tanya jawab

II. Proses Pembelajaran

1.      Persiapan  (± 10 menit)

  • Mengucapkan salam dan pembukaan (perkenalan dengan siswa)
  • Mengecek presensi siswa
  • Apersepsi dan motivasi tentang struktur lewis dan pentingnya mengetahui bentuk molekul.
  • Menyampaikan standar kompetensi, kompetensi dasar, dan indikator serta prosedur penilaian.

2.      Aktivitas inti  (+ 75 menit)

Kegiatan Guru Kegiatan Siswa Alokasi Waktu Tempat
Eksplorasi Ruang kelas
Memotivasi siswa dengan pertanyaan-pertanyaan yang berhubungan dengan topik yang dipelajari. Siswa menjawab pertanyaan dari guru. 

 

15 menit
Elaborasi
-    Mempresentasikan topik, mengumpulkan informasi dan masalah yang dimiliki siswa. 

-    Mengarahkan siswa untuk memahami bentuk molekul berdasarkan teori VSEPR dan hibridisasi.

-    Mengobservasi aktivitas siswa.

Memperhatikan penjelasan guru dengan baik. Memberikan informasi dan jawaban dari pertanyaan guru. 

 

50 menit
Konfirmasi
-    Memberikan beberapa latihan. 

-    Memberikan komentar terhadap pertanyaan dan memberikan penjelasan jika terdapat miskonsepsi.

-    Post test

-      Mengerjakan latihan yang diberikan oleh guru. 

-      Memperbaiki pemahaman yang keliru.

10 menit

3.      Penutup (±5 menit)

a.       Memberikan simpulan (siswa atau guru)

b.      Memberikan tugas rumah

c.       Menyampaikan topik yang akan dibahas pada pertemuan berikutnya.

d.      Mengucapkan salam

VII. SUMBER BELAJAR

  • Buku Kimia yang relevan

a.       Brady, James E and Gerard E Humiston. 1982.General Chemistry Principles and Structure. New York: John Wiley and Sons.

b.      Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep Konsep Inti Jilid II. Jakarta: Erlangga.

c.       Parning, Horale, Tiopan. 2008. Kimia SMA XI Semester Pertama. Jakarta: Yudistira.

d.      Sunardi. 2008. Kimia Bilingual Kelas XI SMA. Bandung: Yrama Widya.

  • Internet
  • Power point slide show

VIII. MATERIAL

a. Lembar Kerja Siswa

b.Laptop

c. LCD

IX. ASSESMENT

1.      Metode evaluasi

  • ·Tugas individu
  • ·Tes kecil
  • ·tes

2.      Jenis evaluasi

Soal obyektif dan esai, observasi keaktifan

3.      Instrumen penilaian

LKS, rubrik penilaian kognitif dan afektif

By

Putu Eka Surya Putra

Jurusan Pendidikan Kimia

Universitas Pendidikan Ganesha

I Dewa Putu Subamia

Program Studi Pendas Konsentrasi IPA (staf laboran Jurusan Pendidikan Kimia)

Program Pascasarjana Undiksha

ABSTRAK

Penulisan artikel ini bertujuan untuk memberi wawasan mengenai pentingnya pembelajaran taksonomi “taru usada” dan “upakara” dalam melestarikan taksu lingkungan berwawasan kearifan lokal. Selanjutnya, diharapkan dapat meningkatkan kesadaran (awarenes) masyarakat agar senantiasa menjaga kelestarian lingkungan Bali yang berwawasan agama dan budaya. Wawasan agama dan budaya (Hindu) merupakan spirit yang menjadi “taksu” bagi lingkungan (Jagat Bali). Pembelajaran yang dimaksud adalah melalui pengintegrasian etnotaksonomi tumbuhan usada dan upakara dalam pendidikan berwawasan lingkungan. Pendidikan berwawasan lingkungan diharapkan mampu menghasilkan masyarakat yang cerdas lingkungan yang memiliki kompetensi tanggap (responsive) dan peduli (aware) terhadap lingkungan serta perubahan-perubahan lingkungan yang terjadi. Pendidikan ini dapat dijadikan sebagai salah satu upaya alternatif dalam menjaga kelestarian lingkungan berwawasan kearifan lokal. Selanjutnya, diharapkan dapat bermanfaat sebagai penyulut dan pendorong suatu tindakan pembudidayaan tanaman secara serius. Dari segi praktis tulisan ini diharapkan dapat memberikan sumbangan yang bermanfaat bagi pengambilan kebijakan dalam pengelolaan lingkungan secara keseluruhan.

Kata-kata kunci: taksu lingkungan, usada dan upakara, etnotaksonomi, kelestarian lingkungan, pendidikan berwawasan lingkungan.

ABSTRACT

The article aimed to give knowledge about the importance of taxonomy learning of  “taru usada” and “taru upakara” to remain spirit of environmental that based on local wisdom oriented. Also, expected to improvement a society awareness to keep the continuous of Balinese environment based on religion and culture. The religion and culture were spirit that became a power “taksu” of Balinese environment. These lessons mean was integrating of etnotaxonomy “tumbuhan usada” and “upakara” in school curriculum. Environmental education expected to make the society became literate on their environment that had responsive competence and aware of their environment and also environment changed that were happened. This education could be used as an alternative effort in continuous of environmental. Leader, that was expected to be able to motivate and support an action of a serious plantation. In the practiced, this article was expected to decision making on management of environment in whole.

Key words: taksu of enveronmet, usada and upakara, etnotaxsonomy, to remain of environmental, education based on enveronmental.

Oleh: Dewa Sastrawidana, staf dosen Jurusan Pendidikan Kimia, Undiksha

Abstrak

Pencemaran lingkungan dari tahun ke tahun semakin meningkat. Salah satu penyebabnya adalah pembangunan industri yang tidak berwawasan lingkungan. Di satu sisi, pembangunan industri ditujukan untuk kesejahteraan manusia, di sisi lain produksi limbah industri sangat banyak mengancam kelestarian lingkungan. Oleh karena itu, pembangunan industri saat ini masih kontroversi. Untuk meminimalkan dampak negatif dan memaksimalkan dampak positif tersebut, diperlukan konsep pembangunan industri yang berintegrasi dengan perlindungan lingkungan. Salah satunya adalah mewajibkan setiap industri untuk mengelola limbah yang berpotensi menimbulkan dampak penting sebelum dibuang ke lingkungan.

Inovasi pengolahan limbah cair ke arah peningkatan efisiensi, murah dan ramah lingkungan merupakan suatu tuntutan. Hal ini disebabkan kondisi industri yang ada di Indonesia dan di Bali khususnya hampir sebagian besar berkatagori skala kecil- menengah. Untuk memenuhi tuntutan tersebut, para ilmuwan secara intensif melakukan berbagai kajian teknologi pengolahan limbah cair baik menggunakan cara kimia, fisika dan biologi. Hasil kajian tentang pengolahan limbah cair menggunakan cara kimia, fisika dan biologi menunjukkan bahwa metode kimia dan fisika memang terbukti ampuh dalam merombak limbah cair seperti limbah tekstil dan limbah logam berat. Namun, metode ini memiliki beberapa kelemahan diantaranya (a) memerlukan biaya pengolahan besar, (b) menimbulkan permasalahan baru bagi lingkungan, dan (c) kurang ramah lingkungan. Melihat kelemahan tersebut, inovasi pengolahan limbah cair saat ini diarahkan pada penggunaan mikroorganisme maupun tumbuhan air (fitoremediasi).

Salah satu teknologi bioremediasi pengolahan limbah cair yang prospektif adalah teknologi biofilm. Nilai strategis bioremediasi limbah cair menggunakan biofilm adalah (a) mikrob lebih resisten terhadap perubahan lingkungan yang ekstrim, (b) Lebih efisien nutrisi, (c) Washout bakteri dapat diminimalkan bilamana menggunakan konsorsium bakteri dan (d) Reaktor dapat digunakan secara berulang-ulang sehingga low cost dan dapat digunakan secara berkelanjutan.

Dalam makalah ini akan diuraikan prosfektif teknologi biofilm dalam aplikasinya untuk bioremediasi limbah cair dalam mewujudkan pembangunan berwawasan lingkungan.

Oleh: I Wayan Suja, staf dosen Jurusan Pendidikan Kimia, Undiksha

Abstrak

Depdiknas memiliki mimpi besar untuk menciptakan “Insan Indonesia Cerdas dan Kompetitif” pada tahun 2025.  Mungkinkan kita mampu berkompetisi secara global jika kita hanya berperan sebagai konsumen ilmu dan teknologi Barat?  Tidak hanya content, konteks pedagogi sains yang diterapkan di lembaga-lembaga pendidikan juga diadopsi dari Barat.  Keadaan ini menyebabkan pembelajaran sains di sekolah sangat mungkin berpotensi menimbulkan ketidakcocokan (clash) dan konflik internal pada diri siswa (Subagia, 1999; Jegede, 1995; Suja, 2008 dan 2009).

Untuk mengantisipasi hal itu, perlu dilakukan penggalian dan rekonstruksi model-model pembelajaran asli (indigeneus pedagogy) berbasis budaya lokal.  Dengan demikian, siswa akan dapat mempelajari ilmu-ilmu asing dengan tata cara tradisinya sendiri.  Hal ini sejalan dengan pemikiran, bahwa tidak ada suatu cara baru yang diimpor dari luar mampu memecahkan masalah secara tuntas.  Untuk itu, dalam tulisan berikut akan dipaparkan model pembelajaran sains, khususnya kimia, yang telah dikembangkan oleh penulis dari hasil penggalian terhadap cara belajar sains masyarakat Bali.  Masyarakat Bali memiliki kearifan lokal (local wisdom) untuk mengenal lingkungan alamiahnya melalui empat cara, sehingga disebut Catur Pramana, yakni pengamatan langsung (pratyaksa pramana), penalaran (anumana pramana), pemodelan dan analogi (upamana pramana), dan penerimaan informasi dari orang lain (sabda pramana).

Setelah mempertimbangkan karakteristik ilmu kimia, yang selalu melibatkan aspek makroskopis, mikroskopis, dan simbol, penulis telah mengembangkan model pembelajaran yang yang berbasis Siklus Belajar Catur Pramana.  Aspek kimia yang bersifat makroskopis (kasat mata) mudah diajarkan dengan cara pratyaksa pramana.  Aspek mikroskopis diajarkan dengan anumana pramana.  Aspek simbolik partikel materi, yang sangat diperlukan untuk menjelaskan sifat materi, dapat dijelaskan dengan bantuan model atau analogi, yang secara umum disebut upamana pramana.  Selanjutnya, fenomena makroskopis atau yang sudah ada di buku dan akrab dengan siswa karena ada di lingkungannya dapat dijelaskan dengan sabda pramana.

Model pembelajaran memiliki lima unsur, yaitu sintaks, sistem sosial, prinsip kegiatan, sistem pendukung, serta dampak pembelajaran dan dampak pengiring (Joyce & Weil, 1996).  Sintaks Model Siklus Belajar Catur Pramana terdiri dari empat langkah, dengan urutan tergantung pada model siklus belajar yang dipilih.  Pemilihan siklus belajar mempertimbangkan karakteristik materi ajar. Sebagai contoh, konsep-konsep kimia yang bersifat prosedural eksperimentatif dan kasat mata potensial dijelaskan dengan siklus belajar PAUS (pratyaksaà anumana à upamana à sabda), menggunakan metode induktif; sebaliknya konsep-konsep deklaratif yang didukung oleh fenomena makroskopis disarankan untuk diajarkan dengan siklus belajar SAUP (sabdaà anumana à upamana à pratyaksa), mengikuti metode deduktif.  Sistem sosial yang berlaku dalam pembelajaran berbasis Catur Pramana adalah sistem sosial yang berlandaskan nilai-nilai budaya Bali, seperti kerja sama, peran aktif siswa, kesetiaan kepada guru, ketekunan, keharmonisan, dan kepedulian terhadap lingkungan. Selama proses pembelajaran berlangsung guru harus berperan sebagai fasilitator, mediator, dan pembimbing agar siswa dapat mengkonstruksi pengetahuannya sendiri dalam kondisi yang kondusif. Dengan demikian, guru akan menganut prinsip tut wuri handayani, sedangkan siswa yang aktif belajar dan bekerja (student centered).  Pembelajaran yang dilaksanakan harus didukung dengan ketersediaan peralatan dan bahan-bahan kimia, fasilitas laboratorium, media pembelajaran (seperti molymood), RPP, LKS, dan perangkat asesmen secara memadai. Dampak instruksional yang disasar berupa pencapaian kompetensi-kompetensi tertentu, seperti: melakukan pengamatan, merumuskan hipotesis berdasarkan hasil penyelidikan, memahami hubungan struktur mikroskopis dengan sifat materi, membuat model mikroskopis partikel materi, dan meningkatkan hasil belajar siswa.  Selain dampak langsung, implementasi model siklus belajar Catur Pramana diharapkan memiliki dampak iringan berupa sikap ilmiah siswa, atmosfer akademik yang semakin kondusif, kecintaan terhadap nilai-nilai luhur budaya asli, dan lain-lainnya.

I Nyoman Tika

Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA Undiksha

Jl. Udayana No.12 Singaraja Bali

E-mail : nyomanntika@yahoo.co.id

Abstrak

Penelitian penggunaan lipase sebagai biosensor telah dilakukan. Sebagai model digunakan lipase termostabil dari Bacillus BYW2 (isolat Air Panas Banyuwedang). Lipase diko-amobilisasi dengan enzim gliseraldehida 3-fosfat dan gliserol kinase telah dilakukan. Ko-amobilisasi menggunakan matrik pendukung Poly Vinyl Chloride (PVC) yang diaktivasi dengan glutaraldehida. Hasil ko-amobilisasi kemudian dimodifikasi sebagai eletroda–enzim. Elektroda enzim ini merupakan rangkaian  biosensor yang dihubungkan dengan alat DO meter. Aktivitas elektroda enzim diukur dengan konsumsi oksigen yang ditunjukkan pada hidrolisis minyak olive sebagai substrat.Hasil menunjukkan bahwa aktivitas enzim yang teramobil sebesar 648,3 unit/mg matrik atau sebesar 76 % dibandingkan dengan enzim bebasnya, namun tingkat keberulangannya menunjukkan 25 kali. Pelapisan elektroda dengan ko-amobilisasi enzim menunjukkan deteksi kadar gliserida dalam larutan standar dengan persamaan linieritas Y = 2,571X – 0,714. Lipase isolat  Banyuwedang memungkinkan untuk digunakan sebagai biosensor untuk penentuan gliserida dalam darah.

Kata Kunci : Lipase termostabil, Isolat Banyuwedang, Elektroda-enzim.

Pendahuluan

Enzim lipase atau asilgliserol hidrolase  (E.C 3.1.1.3) suatu enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang  trigliserida dan terbentuk diasilgliserida, mono gliserida, gliserida dan asam lemak bebas yang terjadi antara  dua permukaan substrat yang tidak larut (insoluble substrate) dan air  (Palomo et al.,2004). Selain itu enzim lipase juga dapat melangsungkan reaksi hidrolisis sebaliknya (reverse reaction hydrolisis)  pada pembentukan ester dari alkohol dan asam lemak atau melalui transesterifikasi. Kemampuan  lipase untuk menghidrolisis lemak dan esterifikasi memungkinkan lipase sebagai biosensor  lipid dan lipid binding protein. Biosensor untuk teknologi makanan dan diagnosa klinis, penentuan secara kuantitatif triasil gliserol  (Pandey et al., 1999). Salah satu penenutan diagnosa klinis adalah deteksi gliserida(lemak) dalam serum darah.  Penentuan gliserida dalam serum darah secara cepat dan murah, terus diupayakan. Hal ini disebabkan meningkatnya gliserida dalam darah dapat menyebabkan resiko artriokoronari (CAD, coronary artery disease). Klotzch and Namara, 1990). Trigliserid total dalam serum darah sebagai indicator ketidak normalan metabolism lipid, yang menyebabkan seseorang rentan terhadap penyakit artheroclerosis dan hipertensi (Wallach, 1996). Sejumlah metode telah diterapkan untuk penentuan gliserida dalam serum darah, seperti secara kimia (Handel and Zipersmit, 1957). Metode enzimatis  (Fosatti and Prencipe, 1982). Flouometri (Voeysey and Wilto, 1994); Bioluminisense (Lowry, 1951). Metode-metode tersebut presisinya rendah, perlatan yang digunakan sangat mahal, membutuhkan perlakuan awal dan derivatisasi analit yang relative besar (Bhambi et al., 2006).

Metode kolorimetri menggunakan rangkaian enzim, yaitu : lipase, gliserol kinase gliserol-3-fosfat oksidase dan peroksidase. Metode ini lebih sederhana, sensitif, dan spesifik bila dibandingkan dengan metode yang digunakan sebelumnya, sehingga metode ini sangat baik untuk analisis rutin. Namun demikian, bila sampel yang dianalisis banyak maka jumlah enzim yang dibutuhkan menjadi sangat banyak, sehingga biaya yang dikeluarkan juga besar. Kendala ini dapat diatasi dengan menggunakan enzim yang telah di Ko-amobilisasi ( co-immobilized) dengan beberapa bahan pendukung yang tidak larut (insoluble support). Teknik Ko-amobilisasi ini ini dapat digunakan berulang-ulang, sehingga dapat menurunkan biaya. Oleh karena itu penggunaan beberapa bahan pendukung ko-amobilisasi enzim terus dikembangkan untuk analisis gliserida dalam darah, seperti  dengan menggunakan acylamine glass bead (Minaksi and Pundir, 2005) Penelitian untuk ko-amobilisasi dengan berbagai membran terus dijajagi. Selain itu analisis gliserida dengan menggunakan  rangkaian co-immobilized enzim menggunakan lipase dari mikroba mesofilik memiliki kendala berupa tidak reproducible dan daya variasi kurang tinggi, serta waktu yang relatif lama (Bhambi et al, 2006). Kendala ini diharapkan dapat diatasi dengan menggunakan lipase termostabil. Enzim lipase merupakan asilgliserol hidrolase (E.C 3.1.1.3) suatu enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang gliserida. Lipase termostabil memiliki sifat stabil pada tujuan-tujuan praktis seperti biosensor (Bjorkling et al., 1991).

Prinsip biosensor untuk penentuan gliserida dalam mengikuti mekanisme reaksi sebagai berikut :

2+

Trigliserida  +  H2O   3 Asam Lemak  + Gliserol

Gliserol  +  ATP  Gliserol-3-Posfat  +  ADP

Gliserol-3-Posfat  + O2 DHAP  + H2O2

Sejauh ini deteksi-deteksi gliserida dengan biosensor menggunakan lipase mesofilik. Pengunaan enzim mesofilik sering menemui kegagalan karena cepat mengalami denaturasi, seingga perlu dilakukan modifikasi dengan menggunakan lipase termostabil. Pada tulisan ini akan dipaparkan tentang pelapisan elektroda biosensor dengan menggunakan ko-amobilisasi enzim lipase termostabil dengan enzim gliseral dehida -3 fosfat oksidase dan gliserol kinase.

Langkah-langkah atau urutan-urutan yang harus dilalui atau dikerjakan dalam suatu penelitian.

Tahapan Prosedur Penelitian:

Mendefinisikan dan Merumuskan Masalah

    Pendefinisian masalah harus jelas,baik dari segi keluasannya maupun dari segi kedalamannya.

    Melakukan Studi Kepustakaan (Studi Pendahuluan)

      Mengacu pada teori-teori yang berlaku dan dapat dicari atau ditemukan pada buku-buku teks ataupun penelitian orang lain.

      Merumuskan Hipotesis

        Hipotesis merupakan pernyataan atau anggapan yang sifatnya sementara tentang fenomena yang akan diselidiki. Berguna untuk membantu peneliti menuntun jalan pikirannya agar mencapai hasil penelitiannya. Yang dihipotesiskan adalah pernyataan yang ada pada rumusan masalah.

        Menentukan Model atau Desain Penelitian

          Model yang dipakai dapat berupa model matematika. Tahap ini dapat diganti dengan tahap menentukan desain penelitian

          Mengumpulkan Data

            Data harus dicari dengan teknik yang sesuai.

            Mengolah dan Menyajikan Informasi

              Setelah data dikumpulkan selanjutnya diolah sehingga informasi yang tersaji lebih mudah diinterpretasikan dan dianalisis lebih lanjut, misalnya dalam bentuk tabel, grafik dan nilai statistik.

              Menganalisis dan Menginterpretasikan

                Selanjutnya hasil olahan tersebut dianalisis lebih lanjut dengan menggunakan alat-alat analisis yang sesuai agar dapat dihasilkan kajian yang cukup tajam, mendalam dan luas.

                Membuat Kesimpulan

                  Pada tahap ini peneliti membuat kesimpulan yang sesuai dengan hipotesis yang diajukan. Saran disajikan pula karena penelitian mempunyai keterbatasan-keterbatasan atau asumsi-asumsi.

                  Membuat Laporan


                    Ikuti

                    Get every new post delivered to your Inbox.