Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 10
PENINGKATAN MUTU GURU IPA MELALUI PELATIHAN PENGGUNAAN
ALAT ANALISIS KOLORIMETRI SEDERHANA BERBASIS PENCITRAAN
DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN SCANNER
IMPROVING QUALITY OF TEACHER OF SCIENCE THROUGH
TRAINING USING SIMPLE COLORIMETRIC ANALYSIS TOOLS BASED
ON DIGITAL IMAGE WITH SCANNER
Chevi Ardiana, Lida Amalia, Sri Mulyaningsih,
Tati Kristianti, Dewi Hernawati Prodi Pendidikan Biologi, Fakultas Ilmu Terapan dan Sains, Institut Pendidikan Indonesia
Jl. Terusan Pahlawan No.32 Sukagalih, Tarogong Kidul, Garut.
44515, Telp./faks. 0262-233556/0262-540649
Alamat korespondensi: [email protected]
Abstrak-Kolorimetri merupakan teknik analisis kuantitatif untuk sampel berwarna, yang digunakan untuk menentukan
kandungan (konsentrasi) zat berdasarkan intensitas cahaya warna larutan. Kemajuan teknologi mendorong
ditemukannya alat (instrumentasi) modern untuk menyelesaikan suatu analisis kolorimetri diantaranya Spektrofotometer
UV-VIS. Keberadaan alat tersebut cenderung menimbulkan permasalahan dalam hal pengadaan untuk kebutuhan
laboratorium khususnya di sekolah SMA/MA. Alat Spektrofotometer UV-Vis jarang sekali dimiliki dikarenakan
harganya yang relatif mahal. Dampak yang ditimbulkan adalah kegiatan praktikum di sekolah SMA/MA menjadi
terbatas padahal kegiatan praktikum sangat dibutuhkan untuk memberikan pembuktian terhadap suatu teori. Oleh
karena itu, diperlukan alat-alat laboratorium alternatif untuk mengatasi masalah ini, di antaranya adalah alat analisis
kolorimetri sederhana berbasis pencitraan digital dengan menggunakan scanner. Supaya alat alternatif ini dikenal di
lingkungan sekolah, maka perlu dilakukan sosialisasi, yaitu dengan cara pelatihan dan simulasi. Metode pelatihan
digunakan untuk menjelaskan konsep analisis kolorimetri berbasis pencitraan digital yang didukung dengan demonstrasi
contoh penentuan kandungan (konsentrasi) suatu zat dalam sampel. Metode ini dipakai sebagai pelatihan dalam
pengoperasian teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner untuk mendapatkan gambar (image)
dari sampel. Metode Simulasi digunakan untuk menunjukkan suatu aplikasi software yang dapat digunakan untuk
merubah gambar (image) hasil pencitraan sampel ke dalam intensitas cahaya (I) kemudian dikonversi ke nilai serapan
cahaya (absorbansi). Dapat disimpulkan bahwa teknik pencitraan digital dengan menggunakan alat scanner dapat
digunakan sebagai alternatif pengganti Spektrofotometer UV-Vis dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat
dalam sampel dan sebagai penunjang pembelajaran IPA/Biologi/Kimia di sekolah. Respon para peserta yang mengikuti
kegiatan ini sangat baik dan mereka termotivasi untuk menerapkannya di sekolah.
Kata kunci: Analisis kolorimetri, alat alternatif sederhana, scanner, pencitraan digital, kandungan (konsentrasi) zat.
Abstact-Colorimetry is a quantitative analysis technique for colored samples, which is used to determine
composition (concentration). Technological advancements led to the discovery of modern (instrumentation)
tools to complete the colorimetric analysis received by UV-VIS spectrophotometers especially in SMA / MA
schools. UV-Vis Spectrophotometers are rarely owned because they are expensive. The impact is limited
practicum activities in SMA / MA schools even though practical activities are needed to provide proof of a
theory. Therefore, alternative laboratory tools are needed to overcome this problem, including a simple digital
imaging based colorimetric analysis tool using a scanner. In order for this alternative tool to be known in the
school environment, socialization is needed, namely by training and simulation. The training method used to
explain the concept of digital imaging-based colorimetric analysis is supported by demonstration examples of
determining the content (concentration) of a substance in the sample. This method is used as training in the
operation of digital imaging techniques by using a scanner to obtain images from the sample. Simulation
method is used to indicate a software application that can be used to change the image of the imaging results
into light intensity (I) then convert to light absorption value (absorbance). It can be concluded that the digital
imaging technique using a scanner can be used as an alternative tool to replace UV-Vis spectrophotometer in
determining the content (concentration) of substances in the sample and as a support for science / Biology /
Chemistry learning in schools. The response of the participants who participated in this activity was very good
and they were motivated to apply it in school.
Keywords: Colorimetric analysis, simple alternative tool, scanner, digital imaging, substance concentration.
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 11
PENDAHULUAN
Di dalam ilmu kimia analitik sering
dibahas mengenai hal – hal yang
berhubungan dengan teori dan praktek dari
metoda – metoda yang dipakai untuk
menetapkan komposisi bahan. Kimia analitik
dapat dibagi menjadi dua bidang analisis
yaitu analisis kualitatif dan analisis
kuantitatif. Analisis kualitatif berhubungan
dengan identifikasi zat – zat yang ada dalam
suatu sampel. Dengan analisis kualitatif kita
dapat mengenali suatu unsur atau senyawa di
dalam suatu sampel. Analisis kuantitatif
berkaitan dengan penetapan berapa banyak
suatu zat terkandung di dalam suatu sampel.
Beberapa teknik analisis kuantitatif yang
umum digunakan di dalam laboratorium
antara lain : analisis gravimetri, titrasi, dan
kolorimetri. Kolorimetri merupakan suatu
teknik analisis kuantitatif untuk sampel
berwarna, yang digunakan untuk menentukan
konsentrasi suatu zat berdasarkan intensitas
cahaya warna larutan [1]. Pesatnya kemajuan
teknologi mendorong ditemukannya
instrumentasi – instrumentasi yang semakin
canggih untuk menyelesaikan suatu analisis
tertentu termasuk dalam analisis kolorimetri.
Alat yang digunakan dalam analisis
kolorimetri diantaranya Spektrofotometer
UV-VIS. Keberadaan alat – alat praktikum
yang canggih cenderung menimbulkan
permasalahan dalam hal pengadaan untuk
kebutuhan laboratoirum khususnya di tingkat
SMA/MA. Di sekolah – sekolah SMA/MA,
alat Spektrofotometer UV-Vis jarang sekali
dimiliki dikarenakan harganya yang relatif
mahal. Dampak yang ditimbulkan adalah
kegiatan praktikum di sekolah SMA/MA
menjadi terbatas padahal kegiatan praktikum
sangat dibutuhkan untuk memberikan
pembuktian terhadap suatu teori tertentu bagi
siswa yang didapatkannya ketika di kelas.
Analisis kolorimetri merupakan salah satu
topik yang menarik untuk dipelajari oleh
siswa SMA/MA. Konsep – konsep yang
dapat dijelaskan dalam analisis kolorimetri,
antara lain : perhitungan stoikiometri, warna
komplementer, reaksi asam – basa, dan
pembentukan senyawa kompleks.
Teknik pencitraan digital dibantu alat
scanner dapat digunakan sebagai alat analisis
kuantitatif yang prinsip pengukurannya sama
dengan spektrofotometer UV-Vis (gambar 1).
Gambar 1. Analisis Kolorimetri dengan alat
Scanner yang dilengkapi dengan
Microplate.
Selain itu, keunggulan dari teknik tersebut,
antara lain jumlah bahan yang digunakan untuk
penelitian lebih sedikit. Penggunaan teknik
pencitraan digital dengan alat scanner ini akan
sangat menunjang pembelajaran
IPA/Kimia/Biologi di sekolah, sekaligus sebagai
sarana peningkatan profesional guru terutama
kompetensi akademik karena guru dituntut untuk
dapat mengikuti perkembangan terkini pada bidang
yang diampunya.
Walaupun teknik pencitraan digital dengan
alat bantu scanner ini sudah mulai dikembangkan,
namun kebanyakan guru – guru IPA/Kimia/Biologi
SMA/MA belum mengetahui secara jelas tentang
teknik pencitraan digital dan bagaimana cara
memanfaatkannya secara optimal. Berdasarkan
fakta di atas, dipandang perlu untuk mengadakan
kegiatan pelatihan penggunaan teknik pencitraan
digital untuk peningkatan pembelajaran
IPA/kimia/biologi di sekolah.
Tujuan diadakannya pengabdian masyarakat
bagi guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA ini adalah:
1. Untuk Memberikan gambaran tentang teknik
pencitraan digital dengan menggunakan
scanner sebagai alat sederhana dalam analisis
kolorimetri
2. Memberikan gambaran tentang manfaat dan
keunggulan dari teknik pencitraan digital dalam
analisis kolorimetri
3. Memberikan gambaran tentang prosedur/cara
kerja teknik pencitraan digital dengan alat
bantu scanner
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 12
4. Memunculkan motivasi untuk
menerapkan teknik pencitraan digital
pada analisis kolorimetri
MASALAH
Guru-guru IPA/Biologi/Kimia di
sekolah SMA/MA cenderung mengalami
banyak kendala dan permasalahan dalam
mengikuti perkembangan teknologi alat
(instrumentasi) modern untuk analisis
kolorimetri. Hal ini dikarenakan karena akses
informasi dan tranportasi yang terbatas.
Kegiatan-kegiatan praktikum yang berbasis
pada penentuan kadar (kandungan) suatu zat
dalam sampel secara analisis kolorimetri
sangat dibutuhkan oleh guru-guru
IPA/Biologi/Kimia. Karena selain sebagai
bagian dari kegiatan praktikum di
laboratorium juga membantu memberikan
informasi ilmiah bagi masyarakat tentang
bahaya atau tidaknya kandungan suatu zat
dalam sampel. Disamping itu, guru-guru
IPA/Biologi/Kimia SMA/MA membutuhkan
materi-materi terbaru dalam penambahan
materi modul praktikum sebagai penunjang
pembelajaran di kelas. Materi kolorimetri
dapat dijadikan materi terbaru dalam kegiatan
praktikum di sekolah-sekolah.
Dalam penentuan kadar zat dalam
sampel secara kolorimetri kebanyakan guru
menggunakan alat khusus untuk penentuan
tersebut, diantaranya dengan menggunakan
alat spektrofotometer UV-Vis. Alat ini relatif
mahal harganya dan tidak semua sekolah
SMA/MA mampu untuk pengadaannya.
Teknik pencitraan digital dengan alat scanner
menjadi alternatif untuk penentuan
kandungan (kadar) zat dalam sampel secara
kolorimetri. Teknik ini merupakan cara yang
relatif baru bagi guru-guru
IPA/Biologi/Kimia SMA/MA dalam kegiatan
praktikum atau peneltian penentuan
kandungan (konsentrasi) suatu zat dalam
sampel. Sehingga guru-guru belum
mengetahui tentang prinsip kerja dan manfaat
teknik pencitraan digital dengan alat scanner
dalam penentuan kandungan (konsentrasi) zat
dalam sampel. Sehingga perlu diadakan
pelatihan penggunaan alat analisis kolorimetri
sederhana dengan teknik pencitraan digital.
METODE
Dalam kegiatan pengabdian masyarakat di
kecamatan Pameungpeuk dan sekitarnya, metode
yang digunakan adalah metode pelatihan dan
simulasi IPTEKS. Metode pelatihan digunakan
untuk menjelaskan konsep analisis kolorimetri
dengan teknik pencitraan digital dalam penentuan
kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel yang
didukung dengan demonstrasi contoh penentuan
kandungannya. Di mana diawali dengan pembuatan
larutan baku yang ditetapkan konsentrasinya.
Kemudian dibuat larutan standar. Larutan ini
merupakan larutan yang konsentrasinya dibuat
bervariasi sesuai dengan yang dibutuhkan.
Konsentrasinya bisa dalam bentuk ppm (part per
million) atau persen (%). Setelah pembuatan larutan
standar dibuat maka dilakukan proses scanning
(pemindaian) dengan menggunakan scanner dan
microplate (untuk menyimpan larutan standar dan
sampel). Metode ini dipakai sebagai pelatihan
dalam pengoperasian teknik pencitraan digital
dengan menggunakan alat scanner untuk
mendapatkan gambar (image) dari sampel.
Metode Simulasi IPTEKS digunakan untuk
menunjukkan suatu aplikasi software yang dapat
digunakan untuk merubah gambar (image) hasil
pencitraan larutan standard dan sampel ke dalam
intensitas cahaya (I) kemudian dikonversi ke nilai
serapan cahaya (absorbansi). Kemudian dibuatkan
kurva kalibrasi, yaitu: kurva absorbansi terhadap
konsentrasi zat. Kurva ini (gambar 2) digunakan
sebagai standar pengukuran kandungan
(konsentrasi) zat dalam sampel.
Gambar 2. Kurva absorbansi terhadap berbagai
konsentrasi.
Teknik pengumpulan data dilakukan
dengan cara membuat angket terbuka untuk melihat
seberapa besar informasi tentang teknik pencitraan
digital dengan scanner dalam penentuan kandungan
(konsentrasi) zat dalam sampel secara analisis
kolorimetri. Angket ini terdiri dari 10 butir
y = 0.056x R² = 0.996
0
0.05
0.1
0.15
0 1 2 3
Ab
sorb
ansi
(A
)
Konsentrasi (ppm)
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 13
pertanyaan yang secara keseluruhan berisi
tentang keterlibatan guru dalam kegiatan
praktikum khususnya berkaitan dengan
materi kolorimetri dalam penentuan
kandungan (konsentrasi) zat dalam sampel.
Teknik analisis data dalam kegiatan
pengabdian ini adalah dengan merangkum
jawaban-jawaban dari responden yang
dihasilkan dari angket. Data yang dihasilkan
berupa persentase kecenderungan responden
dalam menjawab setiap butir pertanyaan
angket. Data tersebut menjadi acuan untuk
melihat sejauh mana responsivitas responden
terhadap alat analisis kolorimetri sederhana
berbasis pencitran digital yang menggunakan
scanner dalam penentuan kandungan
(konsentrasi) zat dalam sampel.
Kegiatan pelatihan penggunaan alat
analisis kolorimetri sederhana berbasis
pencitraan digital bertempat di MAN 3
Pameungpeuk Kabupaten Garut. Waktu
pelaksanaannya selama 1 (satu) hari, yaitu:
sabtu, 22 Desember 2018.
PEMBAHASAN
Hasil pencitraan dengan alat scanner dianalisa dengan software ImageJ Version 1.48. Hasil yang diperoleh berupa data intensitas dari 3 komponen warna, yaitu warna merah (R), hijau (G), dan biru (B) untuk setiap larutan standar besi (III) dan sampel. Data intensitas cahaya warna komponen RGB yang dihasilkan kemudian diubah menjadi nilai absorbansi dengan menggunakan persamaan Lambert - Beer :
I
IA 0log . Di mana I = intensitas cahaya
warna aktual hasil pencitraan (Intensitas cahaya komponen warna RGB) dan Io = intensitas cahaya warna yang diserap oleh
pelarut (intensitas cahaya warna larutan
blanko). Kurva kalibrasi dibuat dengan
mengalurkan nilai absorbansi terhadap
konsentrasi. Data hasil pengolahan dengan
cara pencitraan ini akan menghasilkan 3 buah
kurva kalibrasi larutan standar untuk ke tiga
kompoen warna RGB seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Kurva kalibrasi larutan standar besi(III) untuk komponen warna R (garis merah), G (garis hijau), dan B (garis biru).
Berdasarkan hasil pengukuran terhadap
kandungan zat dalam suatu sampel dengan teknik
pencitraan digital menunjukkan bahwa teknik
pencitraan digital dengan alat scanner dapat
digunakan sebagai pilihan alat ukur sederhana
dalam metoda analisis kuantitatif kolorimetri ketika
penggunaaan Spektrofotometer UV-VIS sudah
dianggap mahal. Dengan ditemukannya cara
pengolahan data dengan menggunakan program
ImageJ Version 1.48, diharapkan dapat
menggabungkan cara pengolahan data dalam teknik
pencitraan digital dari beberapa peneliti
sebelumnya yang masih terjadi perbedaan sehingga
akan menjadi lebih sederhana dan mudah serta
hasil yang diperoleh mirip dengan hasil pengukuran
Spektrofotometer UV-VIS. Teknik pencitraan
digital dengan menggunakan alat scanner dapat
juga diaplikasikan di lingkungan sekolah maupun
perguruan tinggi yang belum mampu untuk untuk
membeli alat Spektrofotometer UV-VIS.
Keunggulan dari teknik pencitraan digital
dalam analisis kolorimetri ini, yaitu:
(1) Sampel yang digunakan relatif lebih sedikit
dan lebih hemat. (2) harga pengadaan alat relatif
murah dan terjangkau untuk lingkungan sekolah (3)
prinsip kerja dan pengolahan data lebih sederhana
dibandingkan menggunakan alat Spektrofotometer
UV-Vis.
Kelemahannya adalah dibutuhkan
pemahaman konsep teoritis yang kuat terutama
dalam analisis kolorimetri dan dibutuhkan
kegiatan-kegiatan pelatihan atau workshop tentang
teknik ini secara berulang dan kontinu.
Tingkat kesulitan dalam sosialisasi
penggunaan teknik pencitraan digital ketika
kegiatan pengabdian pada masyarakat diantaranya:
waktu pelaksanaan pelatihan terlalu pendek
sehingga materi tidak dapat tersampaikan secara
y = 0.0561x + 0.0021R² = 0.9961
y = 0.1325x - 0.0037R² = 0.9969
y = 0.0005x - 0.0014R² = 0.0135
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 1 2 3
Ab
sorb
ansi
(A
)
Konsentrasi (ppm)
Jurnal PEKEMAS Volume 2 Nomor 1 Tahun 2019, Halaman 14
menyeluruh sehingga peserta workshop
menjadi tidak sama dalam pemahamannya.
Kegiatan ini diikuti oleh 17 orang
peserta yang terdiri dari 5 orang laki-laki dan
12 orang perempuan. Usia peserta yang
berkisar dari 21 – 30 tahun berjumlah 8
orang, sedangkan yang berusia 31 – 40 tahun
berjumlah 9 orang. Para peserta ini bekerja
sebagai guru SD (1 orang), guru SLTP (3
orang) dan guru SLTA (13 orang) dengan
masa kerja di bawah 5 tahun berjumlah 7
orang, 5 – 10 tahun berjumlah 4 orang dan 10
– 15 tahun berjumlah 6 orang. Berdasarkan
hasil angket dapat diketahui bahwa para
peserta ini sebagian besar (12 orang) belum
pernah mengukur kandungan zat dalam suatu
sampel. Hanya 5 orang yang sudah pernah,
dengan cara titrasi (3 orang), destilasi (1
orang) dan spektrofotometer (1 orang).
Dengan demikian dari seluruh peserta, hanya
1 orang yang pernah menggunakan
spektrofotometer.
Setelah mengikuti sosialisasi melalui
pelatihan dan simulasi penggunaan alat
alternatif pengganti spektrofotometer UV-Vis
ini, semua peserta menyatakan bahwa:
- Mereka mendapatkan tambahan
pengetahuan tentang alat ini.
- Alat alternatif ini memungkinkan
digunakan di sekolah-sekolah, karena
harganya yang murah dan terjangkau.
- Alat alternatif ini memungkinkan
digunakan sampai di pelosok, karena alat
pencitraan sudah banyak, bahkan peserta
didikpun memilikinya.
Dengan demikian secara umum
respon peserta dalam kegiatan ini sangat
baik.
SIMPULAN
Berdasarkan data kandungan zat
dalam suatu sampel hasil pengolahan teknik
pencitraan digital menunjukkan bahwa teknik
pencitraan digital dengan menggunakan
program ImageJ. Version 1.48 dan alat
scanner sebagai media penghasil gambar
digital ternyata dapat digunakan sebagai alat
ukur sederhana dan relatif murah dalam
analisis kuantitatif dengan metoda
kolorimetri. Dimana hasil peneltian
menunjukkan bahwa kandungan
(konsentrasi) besi(III) hasil teknik pencitraan
digital yang relatif sama dengan hasil
Spektrofotometer UV-VIS.
Dampak dan manfaat pelatihan
penggunaan alat analisis kolorimetri
sederhana berbasis pencitraan digital dengan
menggunakan scanner ini adalah membuat para
guru IPA/Biologi/Kimia SMA/MA menjadi lebih
termotivasi dalam melaksanakan kegiatan
praktikum dan penelitian khususnya tentang
penentuan kandungan (konsentrasi) zat dalam suatu
sampel secara kolorimetri
Rekomendasi kegiatan pengabdian kepada
masyarakat selanjutnya adalah penambahan waktu
kegiatan pelatihannya supaya materi dan teknis
analisisnya dapat tersampaikan secara menyeluruh
sehingga akan membuat peserta lebih paham dan
siap pakai.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Harvey, D., 2000. Modern Analytical
Chemistry. First Edition. McGraw – Hill
Companies, Inc, United States of America.
[2] Kohl, K.S., Landmark, D.J., Stickle, F.D.,
2006. Demonstration of Absorbance Using
Digital Color Image Analysis and Colored
Solutions. J. Chem. Educ., 83(4), 644.
[3] Soldat, J.D., Barak, P., Lepore, J.B., 2009.
Microscale Colorimetric Analysis Using a
Desktop Scanner and Automated Digital
Image Analysis. J. Chem. Educ., 86(5), 617.
[4] Day, A.R., Underwood, L.A., 2002. Analisis
Kimia Kuantitatif. Sixth Edition., Erlangga,
Jakarta.
[5] Joko, T., 2010. Unit Produksi dalam Sistem
Penyediaan Air Minum. First Edition. Graha
Ilmu, Yogyakarta. [6] Fessenden, J.R., Fessenden, S.J., 2010. Dasar
– dasar Kimia Organik. First Edition., Binarupa Aksara Publisher, Ciputat – Tangerang.