METODA ILMIAH

Banyak perkembangan yang penting dalam IPA; seperti penemuan radioaktif oleh Henry Becquerel dan pinisilin oleh Alexander Fleming, yang terjadi karena adanya kecelakaan. Penemuan ini benar-benar merupakan bagian dari kejadian di atas, karena orang-orang yang terlibat telah belajar berpikir ilmiah dan menyadari bahwa mereka telah mengamati sesuatu yang baru dan menakjubkan.
Kemajuan dalam kimia, termasuk cabang IPA yang lain, biasanya bukan merupakan sesuatu yang menakjubkan, bila dibandingkan dengan penemuan Becquerel atau Fleming. Hal ini disebabkan oleh banyaknya waktu yang digunakan untuk melakukan penelitian yang sangat hati-hati dan mengikuti pendekatan yang lebih sistematis dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan ilmiah. Pendekatan semacam ini dinamakan metoda ilmiah atau pendekatan ketrampilan proses.
Metoda ilmiah sebenarnya tidak lebih dari suatu pernyataan formal dari langkah-langkah yang diikuti sewaktu mengadakan pendekatan logis terhadap suatu masalah. Sebagai contoh, pertimbangkan bagaimana seorang teknisi televisi menangani reparasi sebuah TV yang rusak. Pertama, komponen yang rusak dikelompokkan melalui pengamatan suatu urutan uji coba. Kemudian komponen yang jelek diganti, dan akhirnya dicoba lagi untuk menguji apakah reparasi telah dilakukan dengan tepat.
Ketika kita menangani masalah dalam cabang-cabang IPA, umumnya kita melakukannya dengan cara yang sama. Langkah pertama dalam metoda ilmiah adalah pengamatan, yang merupakan tujuan dari eksperimen dimana Anda atau ilmuwan melakukannya di laboratorium. Gejala alam diamati dibawah kondisi yang terkontrol sehingga hasil eksperimen dapat diulang kembali. Informasi yang diperoleh dinamakan data dan dapat diklasifikasikan sebagai data kualitatif dan data kuantitatif.
Pengamatan secara kualitatif tidak berhubungan dengan bilangan. Sebagai contoh, ketika soda kue ditambahkan pada asam cuka, campuran mengeluarkan gelembung gas karena kedua zat bereaksi. Bagaimanapun juga, bila kita mengukur soda kue yang diperlukan untuk bereaksi dengan sejumlah asam cuka, kita dapat membuat pengamatan kuantitatif karena akan menghasilkan data bilangan. Pengukuran kuantitatif umumnya lebih berguna bagi ilmuwan dibanding pengamatan kualitatif, karena memberikan informasi lebih banyak.
Setelah sejumlah besar data telah dikumpulkan, dicari suatu cara untuk merangkum informasi yang dihasilkan secara singkat dan jelas. Untuk itu, perlu dilakukan klasifikasi. Pernyataan yang sesuai dengan tujuan ini dinamakan hukum. Hukum ini menunjukkan adanya sejumlah besar fakta eksperimen dan dapat membantu meramal hasil beberapa eksperimen yang tidak dilakukan. Misalnya, ketika gas hidrogen dan gas oksigen pada temperatur dan tekanan yang sama bereaksi membentuk air, selalu didapatkan bahwa dua volum hidrogen diperlukan untuk habis bereaksi dengan satu volum oksigen. Pernyataan sederhana ini adalah suatu hukum yang mengacu pada reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen. Bila kita mempunyai 5 cm3 gas oksigen, dapat diramalkan bahwa 10 cm3 gas hidrogen diperlukan agar habis bereaksi.
Suatu hukum mungkin dapat diekspresikan dalam suatu pernyataan sederhana, misalnya hukum yang baru saja dibahas sehubungan dengan reaksi hidrogen dengan oksigen. Meskipun demikian, ternyata lebih berguna mempunyai suatu hukum dalam bentuk persamaan, misalnya dapat diamati bahwa gaya tarik menarik antara partikel yang bermuatan positif berkurang, bila jarak pemisah bertambah. Hal ini dapat dinyatakan dengan lebih akurat oleh persamaan coulomb, yaitu sebagai berikut:

F = k q1q2/ r2

F = gaya, q = muatan, r = jarak, dan k = tetapan perbandingan.

Seperti yang telah diuraikan di atas, suatu hukum berkaitan dengan sejumlah besar informasi. Hukum tidak memberikan penjelasan mengapa alam menunjukkan gejala seperti itu. Sebagai manusia biasa, para ilmuwan juga merasa tidak puas dengan pernyataan sederhana dari fakta dan berusaha mencari penjelasan dari hasil pengamatannya. Jadi langkah kedua dalam metoda ilmiah adalah mencari penjelasan sementara, atau dinamakan hipotesis yang akan diuji memalui eksperimen. Bila hipotesis itu tidak menyangkal hasil eksperimen yang telah diulang, para ilmuwan mengembangkannya menjadi teori. Teori juga membantu untuk melakukan eksperimen baru dan diuji secara konstan. Bila melalui eksperimen ternyata suatu teori terbukti tidak benar, teori ini harus diganti dengan teori yang baru, atau sering dilakukan modifikasi, sehingga semua pengamatan eksperimental mungkin masih dapat digunakan. IPA terus berkembang melalui keadaan yang saling mempengaruhi antara teori dan eksperimen.
Perlu diketahui bahwa teori tidak mudah untuk dibuktikan kebenarannya. Biasanya, cara terbaik yang dapat dilakukan adalah mengurungkan niat untuk mencari suatu eksperimen yang menyangkal teori. Seorang ilmuwan harus selalu berhati-hati, tidak dibingungkan oleh teori dan fakta eksperimental. Pada waktu lampau, seringkali teori yang tidak benar telah diterima sebagai fakta, sehingga kemajuan IPA menjadi lambat.

KEDUDUKAN KIMIA DIANTARA ILMU LAIN

KEDUDUKAN KIMIA
Kimia mempunyai kedudukan yang sangat penting di antara ilmu-ilmu lain, seperti farmasi, kedokteran, pertanian, geologi, biologi, komputasi, hukum, dan ekonomi. Bidang ilmu ini tidak dapat terlepas dari peranan kimia dalam mengembangkan IPTEK dan mengatasi masalah yang timbul dari perkembangan ilmu tersebut. Industri apapun, tidak mungkin meninggalkan kimia dan berjalan sendiri. Apa yang akan terjadi, bila suatu industri elektronika misalnya, tidak mempunyai ahli kimia? Siapa yang akan bertanggung jawab bila terjadi kerusakan alat karena adanya proses perkaratan?
Bidang farmasi yang memproduksi obat-obatan, sangat memerlukan uluran tangan para ahli kimia untuk memproses obat-obatan tersebut dengan ketelitian dan ketepatan yang tidak dikuasai oleh ilmuwan lain. Dalam membuat obat-obat baru yang sesuai dengan penyakit-penyakit yang belum ditemukan obatnya, benar-benar tidak dapat dilakukan oleh ilmuwan lain selain ahli kimia.
Di bidang pertanian, kimia membantu produksi pupuk agar dapat mengatasi kekurangan unsur-unsur hara pada tanah pertanian, sehingga tanaman dapat hidup lebih subur. Tanah yang dahulunya tidak dapat ditanamipun dapat diupayakan oleh ahli kimia untuk diteliti agar dapat diolah menjadi tanah pertanian.
Dengan meningkatnya bidang pertanian, berarti pula bahwa kimia telah berperanan dalam bidang ekonomi. Karena kemajuan yang dicapai di bidang pertanian, membuat keuntungan para petani meningkat.
Bagaimanapun, kimia juga memerlukan ilmu-ilmu lain, seperti matematika, fisika, dan biologi. Contohnya, pada waktu Anda menghitung kadar zat dalam suatu campuran, matematika diperlukan untuk menyelesaikan hitungan tersebut. Pada konsep sifat-sifat materi, perubahan materi dan energi yang menyertai perubahan itu, fisika diperlukan agar sifat-sifat fisis materi yang mempengaruhi perubahan fisis serta perubahan energi, dapat dipahami lebih dahulu sebelum memahami sifat-sifat kimia materi.

CATATAN HASIL PERCOBAAN KIMIA

Catatan hasil percobaan
Sangat penting untuk membuat suatu catatan yang teratur tentang percobaan dan hasil yang Anda peroleh. Catatan itu sekurang-kurangnya mengandung hal-hal di bawah ini.
1)Judul, termasuk tujuan percobaan.
2)Diagram dari alat-alat yang digunakan.
Diagram harus diberi label lengkap sehingga Anda dapat menceritakan kembali bagaimana percobaan telah dilakukan, hanya dengan melihat pada diagram. Alasan menggunakan alat atau bahan kimia tertentu juga dapat dimasukkan ke dalam label. Misalnya, sebuah tabung reaksi berisi air kapur untuk mengikat gas karbon dioksida, dapat diberi label 'air kapur untuk mengikat CO2'.
3)Catatlah bagaimana Anda melaksanakan percobaan.
Hanya catatan kecil yang belum dapat terbaca pada diagram.
4)Hasil percobaan.
Sebaiknya hasil percobaan ini ditulis dalam bentuk tabel.
5)Perhitungan.
6)Kesimpulan percobaan.
7)Catatan tambahan.
Buatlah catatan tambahan untuk hal-hal yang penting, selain yang sudah dicatat. Catatan ini termasuk akurasi hasil hitungan, hasil diskusi kelompok/kelas, aplikasi percobaan, tambahan masalah-masalah kecil, dan lain-lain.

Penting sekali bagi Anda untuk mencatat hasil kerja sebagaimana Anda melakukan percobaan itu. Bila menunggu setelah percobaan selesai, Anda telah melakukan tindakan yang salah. Anda akan tertinggal beberapa hal. Tidak menjadi soal, bila Anda membuat suatu kesalahan. Catatan yang benar tentang jawaban, pengamatan, dan yang lainnya selalu dapat ditambahkan kemudian.

ALAT DAN BAHAN KIMIA

Alat-alat dan bahan kimia
Sumbatlah selalu botol bahan kimia dengan penyumbatnya sebaik-baiknya, segera setelah digunakan. Jangan sekali-kali menuang bahan kimia kembali ke dalam botol, bila Anda telah mengambil terlalu banyak.
Tuanglah sisa bahan itu ke dalam bak, setelah diencerkan atau dinetralkan dengan bahan lain. Bila Anda belum mengenal bahan itu dengan baik, bertanyalah kepada guru. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kemungkinan terjadinya kontaminasi. Selalu letakkan kembali botol reaktan itu ke tempat semula.
Ambillah bahan kimia yang diperlukan secukupnya. Mengambil berlebihan adalah mubazir dan mungkin dapat membahayakan Anda serta teman Anda.
Cucilah semua alat bila Anda telah selesai melakukan percobaan. Alat tertentu yang tidak dapat Anda cuci, berikan kepada guru. Bersihkan meja dengan segera, terutama dari bahan kimia cair, misalnya larutan asam atau basa. Kembalikan semua alat ke tempat semula, atau tergantung instruksi. Tinggalkan laboratorium kimia seperti apa yang Anda lihat sewaktu masuk dan keadaannya seperti yang Anda harapkan.

KESELAMATAN KERJA DI LABORATORIUM

Bekerja dalam Laboratorium Kimia
Keselamatan kerja

Berikut diberikan beberapa aturan sederhana yang dapat membantu Anda untuk menghindari terjadinya kecelakaan.
1)Lakukan percobaan yang harus Anda kerjakan. Bila Anda ingin sekali melakukan percobaan lain, terlebih dahulu bertanyalah kepada guru.
2)Jangan sekali-kali mencicipi atau menelan bahan-bahan yang ada di laboratorium, kecuali bila Anda memang diminta oleh guru untuk melakukannya.
3)Laporkan semua alat yang pecah. Bersihkan semua pecahan kaca dan buanglah ke tempat sampah.
4)Sebagai aturan umum, selalu gunakan alas untuk meletakkan alat-alat Anda. Umumnya menggunakan lembaran asbes.
5)Padamkan dahulu bahan yang terbakar sebelum dibuang. Jangan sekali-kali membuang bahan yang panas atau mudah terbakar ke tempat sampah. Karena mungkin hal ini akan menimbulkan kebakaran.
6)Hati-hatilah jangan sampai Anda menunjuk dengan ujung jari di atas mulut tabung reaksi yang terbuka dan jangan arahkan mulut tabung itu kepada teman lain bila sedang melakukan percobaan.
7)Bila Anda mempersiapkan suatu rangkaian listrik, periksalah selalu rangkaian itu sebelum menghidupkan listrik. Hal ini dimaksudkan untuk membantu Anda menghindari arus pendek.
8)Bacalah instruksi dengan cermat sebelum mulai percobaan. Jangan sampai salah baca terhadap label botol pereaksi.

Berikut diberikan beberapa petunjuk yang dapat diikuti bila Anda mengalami suatu kecelakakan.
1)Beritahu guru Anda dengan segera.
2)Bila baju atau badan Anda terkena bahan kimia, cucilah dengan air yang banyak dan bila perlu netralkan dengan bahan kimia yang lain. Bila ada bahan kimia yang terpercik ke mata, segera cucilah dengan air yang banyak.
3)Bila terjadi kebakaran, pertamakali tutuplah pembakar yang Anda gunakan. Jangan panik.

MANFAAT DAN RESIKO BAHAN KIMIA

Manfaat dan Resiko Penggunaan Bahan Kimia
Dari contoh-contoh peranan kimia dalam kehidupan dan perkembangan IPTEK, banyak sekali manfaat yang kita rasakan. Dapat dikatakan bahwa sejak janin berada dikandungan seorang Ibu, lahir menjadi bayi yang sangat lucu, tumbuh dan berkembang menjadi dewasa, mengarungi kehidupan hingga masuk ke liang kubur, seluruh proses hidup ini nyatanya selalu berhubungan dengan bahan-bahan kimia. Bahkan sukar bagi kita membayangkan bagaimana kehidupan ini bila samasekali tidak menggunakan bahan kimia.
Walaupun peranan kimia dirasa sangat penting, namun sering kita dengar adanya kecenderungan bahwa banyak masalah yang ditimbulkan oleh penggunaan bahan kimia. Sebagai contoh, pembuangan limbah beracun, atau adanya bahan kimia dalam makanan dan lingkungan yang dapat menimbulkan penyakit seperti kanker.
Dengan adanya tantangan yang dihadapi oleh IPTEK, diperlukan pengembangan metoda untuk mengawasi dan mengelola limbah secara wajar. Pengembangan metoda tersebut diharapkan dapat mengiringi produksi dan penggunaan bahan-bahan berharga.
Kimia harus dapat digunakan untuk menganalisis dan menyelesaikan masalah yang ditimbulkan oleh penggunaan bahan kimia dan adanya perkembangan IPTEK. Baik masalah lokal maupun masalah global yang muncul, dapat berupa masalah kedokteran, pertanian., atau limbah industri.

PERANAN KIMIIA DALAM KEHIDUPAN

Dengan memahami cara bergabungnya atom-atom serta perubahan materi dan energi yang menyertai perubahan tersebut, para ahli kimia dapat merancang struktur materi dengan komposisi tertentu. Pupuk untuk pertanian, logam campur untuk baja tahan karat, obat-obatan untuk menyembuhkan penyakit, merupakan contoh dari sumbangan para ahli kimia. Oleh karena itu, kimia sangat berperanan dalam kehidupan sehari-hari dan perkembangan IPTEK, sehingga dapat membuat hidup kita menjadi lebih baik.

Peranan Kimia dalam Kehidupan sehari-hari
Bahan kimia sering ditakuti oleh sebagian orang yang mungkin tidak mengerti kimia. Sebenarnya bahan kimia meliputi semua benda yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari. Setiap benda di sekeliling kita, bahkan tubuh kita sendiri terdiri atas bahan-bahan kimia. Buku, udara, rumah, makanan dan minuman, semuanya termasuk bahan kimia. Bahan kimia terdapat dimana-mana. Tentunya tidak mungkin bila Anda tidak ingin menjumpai bahan kimia, walaupun di ruang hampa.
Bahan kimia yang terdapat di sekitar kita, banyak yang berasal dari alam dan banyak pula yang dihasilkan oleh makhluk hidup. Batuan, besi, emas, kapas, gula, garam, semuanya adalah contoh bahan kimia yang telah berabad-abad sangat besar peranannya terhadap kehidupan manusia. Bahan-bahan tersebut dapat digunakan untuk membangun rumah, membuat pakaian, dan merupakan bahan makanan.

Peranan Kimia dalam Perkembangan IPTEK
Sesuai dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK), telah ditemukan bahwa banyak bahan alam yang secara ekonomis penting dan berguna, dapat dibuat dari bahan baku yang lebih murah sehingga lahirlah industri kimia. Dewasa ini IPTEK telah mengembangkan cara-cara untuk membuat bahan dan zat kimia baru, yang sebelumnya tidak pernah ada. Nilon dan poliester yang digunakan untuk membuat serat, kemudian dipintal dan ditenun menjadi kain, merupakan suatu contoh adanya suatu inovasi.
Bahan kimia di atas dikembangkan karena serat yang dibuat dari bahan ini mempunyai beberapa sifat yang yang lebih unggul dibanding dengan sifat serat alam seperti kapas dan wol. Dewasa ini demikian banyaknya zat kimia sintetis yang digunakan dalam bidang kedokteran, industri dan rumah tangga. Oleh karena itu, dapat Anda bayangkan apa yang akan terjadi bila kita mencoba untuk mengatasi kehidupan ini tanpa zat-zat tersebut.

SIFAT DAN PERUBAHAN MATERI

Sifat-sifat Materi
Pada definisi materi, dikatakan bahwa materi merupakan suatu obyek yang memerlukan ruang dan mempunyai massa. Massa hanyalah salah satu sifat dari materi. Bagaimanapun, massa dapat membedakan materi yang satu dengan materi lainnya. Sifat-sifat materi dapat digolongkan menjadi sifat fisis dan sifat kimia. Warna, kilap, dan kekerasan merupakan contoh sifat fisis yang dapat digunakan untuk menjelaskan keadaan fisik suatu materi. Sedang sifat kimia dapat ditunjukkan oleh adanya kemampuan suatu materi untuk berubah menjadi materi lain.
Contoh sifat fisis : air merupakan zat cair yang tidak berwarna, mempunyai massa jenis sekitar 1 g.cm-3, dan mendidih pada suhu 100C. Sedang contoh sifat kimia air : kemampuan air untuk bereaksi dengan zat lain, misalnya dengan logam natrium membentuk gas hidrogen. Sifat kimia ini dapat dijelaskan melalui srtuktur dan komposisi molekul air. Karena molekul air tersusun atas unsur-unsur hidrogen dan oksigen, maka bila bereaksi dengan logam natrium, atom-atom oksigennya diikat oleh atom-atom natrium dan atom-atom hidrogennya lepas membentuk gas hidrogen yang rumus kimianya H2.

Perubahan Materi
Suatu materi dikatakan berubah bila sifat fisis atau sifat kimianya mengalami perubahan. Perubahan materi digolongkan menjadi dua, yaitu perubahan fisis dan perubahan kimia. Bila sifat fisis suatu materi berubah dan identitasnya tetap, maka dikatakan bahwa materi tersebut mengalami perubahan fisis. Perubahan kimia mengacu pada perubahan sifat kimia zat, yaitu perubahan secara sempurna hingga identitas dasar zat tersebut berubah menjadi zat lain.
Contoh perubahan fisis, yaitu air membeku, gula dilarutkan ke dalam air, dan garam dapur kotor dimurnikan. Contoh perubahan kimia adalah besi berkarat, sampah membusuk, dan kayu dibakar.

STRUKTUR DAN KOMPOSISI MATERI

Struktur Materi
Dunia kita ini terdiri atas 114 unsur, namun atom-atom unsur-unsur ini dapat berikatan membentuk senyawa melalui jutaan cara yang berbeda. Kimia modern melibatkan pengetahuan bagaimana cara atom-atom bergabung melalui ikatan kimia membentuk struktur yang lebih besar, misalnya struktur molekul. Dalam mempelajari struktur materi, banyak metoda yang sangat berguna, seperti spektroskopi atau kristalografi dengan sinar-X yang digunakan oleh para ahli kimia.
Sebagai contoh, intan tersusun atas atom-atom karbon, sedang air tersusun atas molekul-molekul air. Atom-atom karbon pada intan saling terikat satu sama lain membentuk struktur raksasa yang unit terkecilnya berupa tetrahedron. Struktur materi seperti ini tergolong struktur kristal. Molekul-molekul air merupakan struktur molekul sederhana, karena setiap molekulnya hanya terdiri atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen.

Carilah gambar struktur intan dan struktur air

Komposisi Materi
Melalui struktur materi, dapat dijelaskan bahwa air terdiri atas unsur-unsur hidrogen dan oksigen yang setiap molekulnya mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Oleh karena itu, rumus kimia dari molekul air adalah H2O. Rumus kimia menyatakan komposisi suatu zat dan setiap zat mempunyai komposisi tertentu. Contoh lain sebagai pembanding adalah intan dan gula. Rumus kimia intan hanya ditulis sebagai lambang unsurnya, yaitu C, karena intan berupa kristal dan hanya terdiri atas satu jenis unsur. Sedang rumus kimia gula adalah C12H22O11. Dari rumus ini Anda dapat mengetahui komposisi gula. Gula tergolong molekul sederhana seperti air yang setiap molekulnya mengandung 12 atom C, 22 atom H, dan 11 atom O.

PENGENALAN ILMU KIMIA

Tujuan pembahasan ini adalah membantu siswa agar dapat mengenal ruang lingkup kimia secara umum, peranan, manfaat, dan resiko serta kaitannya dengan ilmu-ilmu lain dan perkembangannya.

Hal-hal yang perlu diutamakan dalam pembahasan ini antara lain meliputi :
-Sejauh mana ruang lingkup kimia secara umum ?
-Bagaimana peranan kimia dalam kehidupan sehari-hari dan perkembangan IPTEK ?
-Apakah manfaat belajar kimia ?
-Apa resiko yang dapat ditimbulkan oleh proses -proses kimia baik secara alamiah maupun yang disebabkan oleh perbuatan manusia ?
-Sejauh mana pentingnya kedudukan kimia diantara ilmu-ilmu lain ?

A.RUANG LINGKUP KIMIA
Kimia sebenarnya bukan pelajaran yang sama sekali baru. Beberapa konsep kimia telah Anda pelajari secara terpadu sebagai pelajaran IPA sejak di pendidikan dasar.
Kimia merupakan ilmu pengetahuan alam berdasarkan eksperimen. Ketika Anda membaca buku bahwa logam natrium dapat bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen, berarti bahwa ada orang yang telah melakukan eksperimen untuk menemukan fakta ini. Fakta kimia yang diberikan di buku benar-benar merupakan hasil eksperimen dan kesimpulan para ilmuwan.
Dimanakah titik berat perhatian kimia? Kimia mempelajari tentang struktur dan komposisi materi, sifat dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan materi. Bagaimanapun, titik berat perhatian kimia adalah mempelajari struktur materi. Melalui struktur materi, komposisi materi dapat dijelaskan. Selain itu struktur materi dapat pula menjelaskan sifat-sifat dan perubahan materi. Karena setiap materi mengandung energi, maka perubahan materi selalu diikuti oleh perubahan energi.