Halaman
186Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XFilm tipis metalik dalam jangka waktu lama digunakan untuk lapisanpelindung pada logam. Biasanya diendapkan dari larutan menggunakanarus listrik (penyepuhan), seperti lapisan perak atau krom.Permukaan peralatan dari logam dilapisi dengan film tipis keramikuntuk meningkatkan kekerasannya. Misalnya, mata bor untuk baja kerasdilapisi dengan film tipis titanium nitrida atau tungsten karbida(perhatikan Gambar 10.16b).Gambar 10.16(a) Film tipis digunakan secara luassebagai pelapis optik pada lensa(b) Pelapis mata borSumber:Sougou Kagahi; www. novelvar.com(a)(b)Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Jelaskan apa yang dimaksud dengan: (a) kristal cair,(b) fasa nematik dan smektik, (c) prinsip kerja kristalcair.2.Fiber sintetik dikenal dengan nilon 6,6 memilikistruktur:(–NH(CH2)5CO–)nTuliskan bentuk polimer dari nilon 6,6 dengan monomertersebut.3.Polivinil klorida (PVC) adalah polimer adisi dari vinilklorida (CH2=CHCl). Tuliskan bentuk dari polimer ini.4.Poliester dibentuk dari monomer asam laktat:digunakan untuk implantasi jaringan dalam tubuh.Gambarkan struktur dari polimer ini.5.Dalam hal apa material keramik berbeda dari polimerorganik? Jelaskan berdasarkan struktur molekul dansifat-sifat fisikanya.6.Keramik cenderung keras, stabil terhadap suhu tinggi,dan getas. Bagaimana sifat-sifat ini diterangkan dariaspek struktur dan ikatan?7.Jelaskan apa yang dimaksud dengan superkonduktor.Mengapa material superkonduktor berharga tinggi?8.Jelaskan sifat-sifat yang harus dimiliki oleh film tipisagar dapat digunakan.Tes Kompetensi SubbabAH3CCCOOHOB.Kimia dalam PertanianAnda tentu akan berterima kasih kepada para ilmuwan kimia yangsudah mampu menemukan dan mengembangkan berbagai material yangsangat berguna untuk meningkatkan sandang, papan, seni, dan estetika.Pada topik berikut, Anda akan banyak mengetahui peranan kimia dalamupaya meningkatkan pertanian, khususnya pupuk dan pestisida.1.Fungsi dan Pengaruh Unsur HaraPada dasarnya, makhluk hidup, baik manusia, hewan, dan tanamanmemerlukan makanan untuk tumbuh dan berkembang biak. Tanamanmengambil makanan dari tanah. Tanah yang gembur dan subur dapat
187Kimia Terapanmenghasilkan tanaman yang subur (perhatikan Gambar 10.17).Kesuburan tanaman merupakan akibat dari terpenuhinya kebutuhanberbagai senyawa dan mineral, yang disebut unsur hara.Unsur-unsur C, H, dan O sebagian besar dikonsumsi dalam bentuksenyawa CO2 dan H2O. Senyawa CO2 diserap dari udara melalui klorofildaun, sedangkan H2O diserap dari tanah melalui akar. Unsur-unsur laindiserap dari tanah melalui akar.Unsur N terdapat banyak di udara dalam bentuk N2, tetapi tidakdapat digunakan langsung karena tanaman pada umumnya menggunakanunsur N dalam bentuk senyawa nitrat. Selain itu, pada tanaman kacangtanah, akarnya dapat mengikat langsung gas N2 dari udara.Unsur N diperlukan tanaman untuk pertumbuhan, terutama untukpembentukan batang dan daun. Secara khusus, unsur N berguna untukpembentukan protein, lemak, dan enzim. Kekurangan unsur N dapatmenyebabkan tanaman menjadi kurus dan kerdil.Unsur lain yang banyak diperlukan adalah fosfor dan kalium. Unsurfosfor diperlukan tanaman untuk pembentukan akar dan asimilasitanaman. Kekurangan unsur fosfor dapat menyebabkan tanaman menjadikerdil dan pertumbuhan juga terhambat.Unsur kalium berguna untuk pembentukan protein dan karbohidratmelalui peningkatan proses fotosintesis bersama-sama dengan unsur Mg.Selain itu, unsur K dapat memperkuat bunga dan buah sehingga dapatmeningkatkan produksi tanaman. Kekurangan unsur K dapat menimbulkandaun mengerut dan keriting serta timbul bercak cokelat kemerah-merahanyang akhirnya layu, mengering, dan mati.Selama pertumbuhan, tanaman mengambil unsur-unsur N, P, dan Kdari tanah. Tanaman yang tidak dikonsumsi oleh manusia akan mati danmengembalikan unsur-unsur tersebut ke dalam tanah.Pada lahan tanah yang tanamannya dipanen akan mengalamikekurangan unsur-unsur tersebut. Dengan kata lain, lahan pertaniansudah berkurang kesuburannya.Pada pola pertanian tradisional, para petani menanam polong-polongan guna mengembalikan kesuburan tanah. Hal ini disebabkan akarpolong-polongan mampu mengikat nitrogen dari udara dan diubahmenjadi senyawa amonia dengan bantuan bakteri tanah. Untuk lahansangat luas, pola tradisonal dinilai kurang ekonomis. Sebagai upayapengganti penyediaan unsur hara yang dibutuhkan tanaman, pakar kimiamengembangkan material, dinamakan pupuk.2.Pupuk BuatanTujuan pemupukan adalah untuk menyempurnakan kebutuhanunsur-unsur hara bagi tanaman. Gambar 10.18 merupakan kegiatanpemupukan yang dilakukan manusia untuk menyempurnakan unsur harayang terkandung di dalam tanah dan bermanfaat bagi tanaman.a.Pupuk NitrogenJenis pupuk nitrogen yang banyak digunakan adalah pupuk urea danpupuk ZA (amonium nitrat). Kadar nitrogen dalam pupuk urea sekitar46,7%. Kadar ini cukup tinggi untuk tanaman sehingga penggunaan ureaharus tepat. Agar mudah dalam penggunaan pupuk nitrogen perlu diubahdari bentuk padat menjadi pelet seperti pada Gambar 10.19.Gambar 10.17Pemenuhan kebutuhanunsur hara dari pupukmenjadikan tanaman subur.Sumber:www.lindseyteak.comGambar 10.18Kegiatan pemupukan padalahan pertanian.Sumber:Chemistry For You, 2001Pupuk urea adalah pupuk yangmemiliki rumus molekul ....A.KClB.CO(NH2)2C.(NH4)2SO4D.CaSO4E.Ca(H2PO4)2PembahasanRumus molekul urea OH2N – C – NH2Jawaban (B)Ebtanas 1999Mahir Menjawab
188Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XUrea diproduksi melalui reaksi antara amonia dan karbon dioksidapada suhu 140°C dan tekanan 100 atm. Persamaan reaksinya:2NH3(g) + CO2(g)⎯⎯→NH2CONH2(s) + H2O(A)Dalam air, urea bersifat netral dan mudah larut. Urea dikonsumsioleh tanaman tidak langsung, tetapi harus diubah dulu menjadi senyawanitrat oleh bakteri tanah.Pupuk ZA dihasilkan dari reaksi antara amonia dan asam nitrat,persamaan reaksinya:NH3(g) + HNO3(aq)⎯⎯→NH4NO3(s)Pupuk ZA dapat dikonsumsi langsung oleh tanaman. Akan tetapi,kendalanya dalam air, pupuk ZA bersifat asam sehingga tanah menjadiasam. Oleh karena itu, pupuk ZA kurang tepat dipakai sebagai pupukdasar, kecuali dicampur dengan kapur agar tanah menjadi netral.Tabel 10.4Kadar Nitrogen dalam PupukUreaZAPupukKadar Nitrogen ±45% ± 20%Nitrogen di udaraPenguraian olehbakteri denitrifikasiBeberapa tanaman menggunakannitrogen langsung dari udaraNitrogen diubah menjadi asamnitrat dengan bantuan petirBakteriSiklus nitrogenEkskresi binatang danbinatang yang telah matiTumbuhan yangdimakan hewanBinatang menggunakan nitrogensebagai sumber proteinDiambilmelalui akarSenyawa nitrat danamonium dalam tanahtumbuhanmatiTanaman menggunakan nitrogensebagai sumber proteinSumber:Chemistry For You, 2001Kedua jenis pupuk nitrogen tersebut menggunakan bahan bakuamonia. Di industri, amonia disintesis dari gas nitrogen yang berasal dariudara. Hal ini menunjukkan alam merupakan sumber bahan industripupuk yang salah satunya siklus nitrogen seperti pada Gambar 10.20.Lakukan penyelidikan keasaman tanah di daerah tempat tinggal Anda, kemudiandiskusikan apa yang harus dilakukan jika tanah bersifat asam atau basa.Kegiatan InkuiriGambar 10.19Pupuk nitrogen padat di ubahmenjadi pelet sehingga mudahdisemprotkan.Sumber:Chemistry For You, 2001Gambar 10.20Siklus nitrogen di udara
189Kimia Terapanb.Pupuk FosforSumber utama untuk pembuatan pupuk yang mengandung unsurfosfor adalah deposit batuan yang mengandung fosfat, yaitu kalsium fosfat(Ca3PO4). Batuan fosfat tidak digunakan langsung sebagai pupuk karenatidak larut dalam air. Batuan fosfat terlebih dahulu diolah denganmenambahkan asam sulfat untuk mengubah bentuk ion PO43– menjadibentuk ion H2PO4–. Reaksi kimianya:Ca3(PO4)2(s)+2H2SO4(aq)+4H2O(A)⎯⎯→Ca(H2PO4)2(s)+2(CaSO4.2H2O)(s)Pupuk fosfor yang dibuat dengan cara di atas disebut pupuksuperfosfat. Di pasaran, dikenal dengan nama pupuk ES (EnkelSuperfosfat). Pupuk ES berupa padatan berwarna keabu-abuan. Pupukini kurang diminati petani karena mahal dan kadar fosfornya rendah.Jika asam yang digunakan sebagai pereaksi adalah asam fosfat (H3PO4)maka reaksi yang terjadi:Ca3(PO4)2(s) + 4H3PO4(aq)⎯⎯→3Ca(H2PO4)2(s)Pupuk yang terbentuk dinamakan pupuk TSP (Tripel Superfosfat).Pupuk TSP berupa butiran yang mudah larut dalam air. Oleh karena itu,agar pupuk ini tidak ikut terbawa air hujan, pemakaiannya harus dikuburdalam tanah agak dalam.Pupuk fosfat dapat juga diproduksi dalam bentuk senyawa yangmengandung nitrogen, yaitu senyawa amonium fosfat [(NH4)H2PO4 dan(NH4)2HPO4]. Pupuk ini dibuat melalui reaksi amonia dan asam fosfat.c.Pupuk KaliumJenis pupuk kalium yang beredar di pasaran dikenal dengan namapupuk KCl dan pupuk ZK. Pupuk ZK adalah senyawa kalium sulfat(K2SO4). Kedua jenis pupuk ini berbentuk butiran berwarna putih. Dipasaran, kedua pupuk ini dibedakan menurut kadar kaliumnya karenakedua pupuk ini tidak murni, tetapi mengandung pengotor. Kadar kaliumdalam kedua pupuk tersebut dapat dilihat pada Tabel 10.6.Selain pupuk yang mengandung satu macam unsur hara, masih adajenis pupuk lain yang merupakan campuran unsur-unsur hara seperti pupukNP (mengandung unsur N dan P) dan pupuk NPK (mengandung unsurN, P, K). Komposisinya dapat dilihat pada Tabel 10.7.Tabel 10.5Kadar Fosfor dalam PupukESTSPPupukKadar Fosfor ±20% ± 50%Tabel 10.6Kadar Kalium dalam PupukZK 90ZK 96KCl 80KCl 90PupukKadar Kalium ±45% ± 50% ± 50% ± 53%
190Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XKadar N(%)Kadar P(%)Kadar K(%)Jenis PupukTabel 10.7Beberapa Jenis Pupuk Campuran2050–Diamofos13–44Sendawa151510NPK161621Nitrofoska151515RustikaOleh karena unsur K berperan dalam proses fosforilasi bersama-samadengan unsur Mg maka industri pupuk membuat pupuk campuran yangmengandung unsur Mg. Misalnya, pupuk kalium magnesium sulfat yangmengandung sekitar 25% K dan 10% Mg.Pupuk yang harus dipakai oleh petani bergantung pada kesuburantanah dan jenis tanaman yang akan diberi pupuk. Oleh sebab itu, sebelummenggunakan pupuk tertentu perlu mengetahui dulu kesuburan tanah(kadar unsur hara yang terdapat dalam tanah) dan jenis tanaman yangakan ditanamnya.Untuk itu, para petani tradisional perlu diberi penyuluhan tentangpemakaian jenis pupuk dan penyuluh perlu meneliti terlebih dulu kadarunsur hara yang terdapat di dalam tanah agar jenis pupuk (kadar unsurhara dalam pupuk) yang akan diberikan cocok dengan jenis tanamanyang akan ditanamnya.3.PestisidaHama bersaing dengan manusia untuk mendapatkan makanan yangditanam oleh para petani. Oleh karena itu, jika petani inginmeningkatkan hasil produksinya maka petani harus mengurangi ataumembasmi hama tanaman.Pakar kimia telah mengembangkan material untuk mengatasi masalahhama, yaitu dengan cara menggunakan pestisida. Pestisida berasal darikata pest (perusak) dan cide (membunuh) sehingga kata pestisida dapatdiartikan sebagai membunuh perusak. Pestisida adalah zat kimia yangberfungsi mencegah, mengendalikan, atau membunuh serangga(insektisida), tumbuhan (herbisida), dan jamur (fungisida).Penggunaan pestisida makin marak sejak ditemukannya senyawa yangdisebut DDT (diklorodifenil-trikloroetan). DDT merupakan senyawa organikyang memiliki kemampuan untuk membunuh insektisida, dengan strukturkimia seperti berikut.DDT (diklorodifenil-trikloroetana)CClClCClClClH1.Lakukan kegiatan lapangan untuk mencari informasi pupuk yang beredar dipasaran (nama dagang dan komposisi kimianya).2.Lakukan kegiatan survei lapangan untuk mencari informasi tentang materidan cara penyuluhan kepada petani.Kegiatan InkuiriKata Kunci•Fungisida•Herbisida•Insektisida•Rodentisida•Toksisitas
191Kimia TerapanKali pertama DDT ditemukan oleh Othmar Zeidler pada 1874. Padawaktu itu belum diketahui manfaatnya. Setelah 65 tahun kemudian,diketahui oleh Paul Mueler bahwa DDT dapat membunuh serangga.Pada 1942, sebuah perusahaan tempat Mueler bekerja memproduksi DDTdan dikirim ke Amerika untuk diuji coba. Pada 1984, Mueler mendapatHadiah Nobel atas penemuan tersebut.Sejak perang dunia II, DDT digunakan secara luas untuk berbagaitujuan, seperti:a.menghentikan wabah penyakit yang disebarkan melalui serangga,seperti malaria, demam kuning, dan tifus;b.membunuh hama tanaman kapas sehingga pada saat itu produksikapas menjadi melimpah.Setelah diketahui manfaat DDT bagi pertanian, pestisida jenis lainmulai banyak diteliti dan dikembangkan. Penggunaan pestisida harushati-hati sebab pestisida yang beredar di pasaran boleh jadi:a.mengganggu kesehatan manusia;b.merusak atau mengganggu sistem ekologi lingkungan;c.menimbulkan kematian bagi serangga tertentu yang justru dibutuhkanuntuk membantu kesuburan tanah, seperti bakteri nitrifikasi.a.Penggolongan PestisidaBerdasarkan tingkat toksisitas (racun) dan kegunaannya, pestisidadikelompokkan ke dalam empat golongan, yaitu golongan A, golonganB, golongan C, dan golongan D.1) Pestisida golongan APestisida digolongkan ke dalam kelompok ini didasarkan padafungsinya, yaitu sebagai insektisida, herbisida, fungisida, dan rodentisida.Isektisida adalah jenis pestisida yang berfungsi mencegah danmembasmi serangga. Isektisida juga digunakan di rumah-rumah untukmembasmi nyamuk, kecoa, laba-laba, dan sejenisnya. Contoh insektisida:DDT, aldrin, paration, malation, dan karbaril. Namun, saat inipenggunaan produk tersebut dalam rumah tangga telah dibatasi.Herbisida adalah jenis pestisida yang berfungsi mencegah danmembasmi tanaman yang merugikan petani seperti alang-alang dan rumputliar. Contoh herbisida: 2,4–D, 2,4,5–T, pentaklorofenol, dan amoniumsulfonat.Fungisida adalah pestisida khusus untuk jamur. Selain racun bagijamur, juga dapat dipakai untuk racun tanaman dan racun serangga.Contoh fungisida adalah organomerkuri dan natrium dikromat.Rodentisida adalah pestisida khusus untuk membasmi tikus. Contohrodentisida adalah senyawa arsen.Cari dan catatlah pestisida yang dijual bebas di toko-toko dan supermarket tentang:a. komposisi kimia;b. kegunaan;c. efek samping dan risiko bahayanya.Kegiatan Inkuiri
192Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X2) Pestisida Golongan BPestisida digolongkan ke dalam golongan B didasarkan pada jenisbahan kimia yang terkandung di dalamnya. Jenis-jenis pestisida yangdigolongkan menurut cara ini dapat dilihat pada Tabel 10.8.a) OrganoklorSelain DDT, jenis pestisida yang tergolong terklorinasi adalah aldrin,dieldrin, heksaklorobenzena (BHC), 2,4-D dan 2,4,5-T. Aldrin dandieldrin digunakan sebagai racun serangga (insektisida), sedangkan 2,4-D dan 2,4,5-T digunakan sebagai racun tanaman (herbisida).2,4,5-Triklorofenoksiasetat (2,4,5-T )2,4-Diklorofenoksiasetat (2,4-D)b) OrganofosfatSenyawa pestisida yang mengandung fosfat di antaranya paration danmalation. Kedua senyawa ini tergolong insektisida.O,O-Dietil-O-p-nitrofeniltiofosfat S-(1,2-Dikarbetoksietil)-0-0-dimetilditiofosfat(Paration)(Malation)Pa r a t i o n sangat efektif digunakan untuk mencegah hama pengganggubuah-buahan, tetapi pestisida ini sangat beracun bagi manusia. Berbedadengan paration, malation sangat efektif untuk serangga tertentu dan efekracunnya tidak terlalu kuat bagi manusia.ClOCH2COOHClClClO CH2COOHClCl2CClClClClCH2AldrinCl2CClClClClCH2ODieldrinNO2OPOH2CH3COH2CH3COH3CPSHCCOC2H5SOCH3OH2CCOOC2H5Tabel 10.8Pestisida Golongan BOrganikAnorganikOrganoklorOrganofosfatKarbamatFumiganMikrobialBotanikalPestisidaBahanKimia organikKimia anorganikSenyawa karbon mengandung klorSenyawa karbon mengandung fosfatSenyawa karbon mengandung asam karbamatRacun berasapBahan kimia dari mikroorganismeBahan kimia tanamanKata Kunci•Paration•Malation
193Kimia Terapanc) KarbamatContoh dari pestisida yang mengandung karbamat adalah isopropilN-fenilkarbamat (IPC), sevin, dan baygon.Isopropil N–fenilkarbamat digunakan sebagai herbisida terutamauntuk mengontrol pertumbuhan rumput tanpa memengaruhi tanamanutama. Adapun sevin dan baygon tergolong insektisida.3. Pestisida Golongan CPestisida digolongkan ke dalam golongan C didasarkan padapengaruhnya terhadap hama. Beberapa jenis pestisida menurut golonganini terdapat pada Tabel 10.9.4. Pestisida Golongan DPestisida dapat juga digolongkan berdasarkan cara tindakannyaterhadap hama. Perhatikan tabel berikut.RepelantDefoliantPerencatJenisDapat menjauhkan seranggaDapat menggugurkan daunDapat menggagalkan pertumbuhanPengaruhTabel 10.9Pestisida Golongan COCHNH3COOCHCH3CH3BaygonOCHNCH3ON-metil-1-naftilkarbamat (Sevin)Racun perutRacun sentuhRacun sistemikRacun pracambahJenis RacunMembunuh jika termakanMembunuh jika menyentuh kulitMembunuh jika masuk ke dalam sistem organismeMembunuh terhadap benihCara TindakanTabel 10.10Pestisida Golongan Db.Pengendalian PestisidaPestisida yang digunakan untuk meningkatkan produksi pertaniandapat menyebar dan mencemari tempat lain. Jika hal ini terjadi, pestisidadapat meracuni ikan dan merusak ekologi lingkungan.Pestisida dapat juga terakumulasi pada makhluk hidup. Konsentrasipestisida pada mahluk hidup dapat berlipat ganda akibat berbagaiaktivitas. Hasil penelitian menunjukkan, pestisida yang mencemarilingkungan dapat terakumulasi melalui alur seperti pada diagram berikut.