BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan Percobaan Pratikum :
Penentuan kadar
dari suatu senyawa kimia dengan AAS
1.2. Prinsip Kerja Praktikum :
Dengan mengukur intensitas radiasi yang di
teruskan ( Transmittancy ) atau
yang serap ( Absorbancy ) berdasarkan
panjang gelombang tertentu maka konsentrasi unsur dalam larutan dapat di
ketahui.
1.3. Landasan Teori
Studi Kopolomerisasi GraftingAsam
Akrilat (AA) Pada Polietilen (PE) Dengan Inisiator H2O2/Fe2+: Sebagai Penukar
Kation
Penukar
kation telah dibuat melalui kopolimerisasi grafting dengan teknik “grafting-on”
monomer asam akrilat (AA) pada film polietilen kerapatan rendah (LDPE) dengan
inisiator reagen Fenton (H2O2/Fe2+) di bawah atmosfer nitrogen pada suhu 280C.
Jumlah AA yang tergrafting pada film PE (persen grafting)
dihitung menggunakan metode gravimetri. Persen grafting dipengaruhi oleh
konsentrasi monomer AA, konsentrasi inisiator (H2O2), dan waktu kopolimerisasi
yang digunakan. Dari hasil penelitian diperoleh kondisi optimum kopolimerisasi grafting
PE-AA meliputi konsentrasi monomer AA (v/v), volume inisiator H2O2 30% dan
waktu kopolimerisasi berturut-turut adalah 15% (v/v), 0,2 mL, dan 8 jam.
Untuk
mengevaluasi terbentuknya kopolimer PE-g-AA dilakukan karakterisasi menggunakan
FTIR. Berdasarkan data spektroskopi FTIR, munculnya puncak-puncak serapan baru
pada bilangan gelombang 1712,79 cm-1 (C=O) dan 2661,77 cm-1 (OH)
mengindikasikan bahwa AA telah berhasil tergrafting pada film PE.
Karakterisasi film PE-g-AA dilakukan dengan menguji daya serap air dan
kapasitas pertukaran terhadap ion logam Cu2+. Berdasarkan hasil penelitian,
semakin tinggi persen grafting maka semakin tinggi daya serap air dan
kapasitas pertukaran ion logam Cu2+.
Pendahuluan
Polietilen (PE) merupakan turunan
poliolefin yang banyak digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai
jenis peralatan rumah tangga dan kemasan seperti kemasan makanan dan minuman.
Pemanfaatannya yang sangat luas didukung oleh keunggulan PE seperti sifat
mekanik, daya tahan terhadap zat kimia yang baik, harganya yang murah, serta
kemudahan dalam proses pembuatannya. Akan tetapi, PE memiliki kestabilan
fisiko-kimia yang JURNAL KIMIA 5 (2), JULI 2011 : 143-155 144 terlalu kuat, hal
ini disebabkan oleh struktur rantai PE yang berbentuk linier, kekristalan dan
sifat hidrofobnya yang tinggi, serta terbatasnya situs aktif yang terdapat pada
permukaan PE, sehingga membatasi penggunaan PE dalam beberapa bidang
aplikasinya (Cowd, 1991).
Secara umum, beberapa sifat tertentu
seperti komposisi kimia, hidrofilitas, dan daya adhesi dibutuhkan untuk
pemanfaatan polimer tersebut dalam berbagai bidang aplikasinya. Untuk
meningkatkan kesesuaian sifatnya (compatibility), salah satu cara yang
telah dikembangkan adalah dengan memodifikasi permukaan PE agar memiliki daya
adhesi yang tinggi sehingga dapat berinteraksi dengan bahan lain dan memudahkan
aplikasinya dalam berbagai bidang sesuai dengan peruntukannya (Peacock, 2000).
Salah satu metode yang diketahui
efektif untuk menghasilkan sifat-sifat yang diinginkan ke dalam PE adalah
dengan teknik grafting (cangkok). Teknik grafting memiliki
beberapa kelebihan, salah satunya adalah PE dapat difungsionalisasikan
berdasarkan sifat yang dimiliki oleh monomer yang terikat secara kovalen tanpa
mempengaruhi struktur dasar dan sifat kimia PE (Choi et al., 2003).
Teknik grafting telah dimanfaatkan dalam berbagai bidang aplikasi antara
lain untuk mengubah sifat-sifat polimer induk dengan tujuan, seperti
meningkatkan kekuatan adhesif polimer (Song et al., 2006), biodegradasi
polimer (Hendri et al.,2008), memberikan sifat kepekaan polimer terhadap
perubahan suhu dan pH (Bromberg et al., 2006), sifat hidrofilik sebagai
superadsorben (Lanthong et al., 2006), memberikan sifat penghantar
proton sebagai membran sel bahan bakar (Christina et al., 2008), dan
sifat penukar ion (Zhang, 2009).
Membran penukar kation dapat dibuat
dengan mencangkokkan monomer vinil yang mengandung gugus hidrofilik dan penukar
kation, salah satunya seperti asam akrilat (AA) yang memiliki gugus karboksil
(R-COOH) ke dalam polimer induk, seperti PE dengan teknik grafting. Ikatan
rangkap yang dimiliki oleh AA mudah diinisiasi dengan adanya inisiator melalui
reaksi radikal bebas, sehingga AA akan mudah mengalami homopolimerisasi
menghasilkan poli(asam akrilat) dan mengalami grafting pada PE pada
tahap terminasi (grafting-on) (Christina et al., 2008). Poli(AA)
yang mengandung gugus hidrofilik (R-COOH) bertanggungjawab terhadap pertukaran
kation dalam larutan melalui pembentukan kompleks kelat dengan ion logam berat
(Zhang, 2009).
Modifikasi suatu polimer dengan
teknik grafting melibatkan pembentukan situs aktif berupa radikal bebas
atau ion terlebih dahulu pada monomer atau polimer induk. Pembentukan situs
aktif pada proses grafting dapat dilakukan dengan dua cara, yakni metode
kimia dan metode fisika. Pembentukan situs aktif dengan metode kimia biasanya
digunakan dalam teknik “grafting-on”, dimana pembentukan situs aktif
dimulai dari monomer yang berpolimerisasi menjadi homopolimer, pada metode ini
radikal yang terbentuk pada monomer akibat abstraksi atom hidrogen atau inisiasi
pada ikatan phi dari monomer oleh radikal inisiator seperti BPO (dibenzoyl
peroxide), AIBN (azobisisobutyronitrile), atau bahan pengoksidasi
seperti garam cerium dan reagen Fenton (H2O2/Fe2+). Pembentukan situs aktif
dengan metode fisika biasanya digunakan dalam teknik “grafting-from”,
dimana pembentukan situs aktif dimulai pada polimer induk. Pembentukan situs
aktif dengan metode fisika dapat dilakukan dengan berbagai cara, meliputi
iradiasi sinar, plasma, dan photografting (Dyer, 2006).
Maraknya berbagai penelitian tentang
membran penukar kation, maka pada kesempatan ini akan dibuat membran penukar
kation melalui teknik kopolimerisasi “grafting-on” polietilen kerapatan
rendah (LDPE) dengan monomer asam akrilat (AA) menggunakan metode kimiawi
melalui reaksi radikal bebas, dengan bantuan inisiator H2O2/Fe2+ (reagen
Fenton).
Reagen Fenton memiliki beberapa
kelebihan, pembentukan situs aktif pada permukaan PE yang diinisiasi oleh
radikal hidroksi (OH) dilakukan tanpa dekomposisi termal (pemanasan) dan radiasi
berenergi tinggi sehingga tidak akan menurunkan sifat mekanik dan struktur
kimia membran yang dihasilkan. Sedangkan dari segi ekonomis, reagen Fenton
harganya cukup murah dan mudah didapatkan (Huling et al., 2006).
Untuk mendapatkan kopolimer PE tergrafting
AA (PE-g-AA) dengan persen grafting yang tinggi dan memiliki
kapasitas pertukaran ion logam yang tinggi, maka perlu dilakukan suatu
penelitian untuk mengetahui kondisi optimum dan pengaruh beberapa variabel
terhadap persen grafting seperti konsentrasi monomer, konsentrasi
inisiator, dan waktu reaksi kopolimerisasi. Pengaruh persen grafting terhadap
daya serap air dan kapsaitas pertukaran kation membran juga akan diteliti.
Materi Dan Metode
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah plastik PE (LDPE) dengan warna transparan, asam akrilat
(CH2=CHCOOH), hidrogen peroksida (H2O2), Ferro sulfat (FeSO4), larutan standar
Cu2+ 400 ppm, gas nitrogen (N2), aseton teknis, dan akuades.
Peralatan
Alat-alat
yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan gelas, diantaranya:
Erlenmeyer bertutup, gelas ukur, pipet ukur, pipet volume, labu ukur, gelas
beaker, corong gelas, kertas saring, oven, neraca analitik, bola hisap, magnetic
stirer, hot plate, seperangkat alat sokhlet, seperangkat alat bubling
N2, kondensor, desikator, dan stopwatch. Peralatan instrumen yang
digunakan adalah Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR) dan
Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Cara Kerja
Penyiapan plastik polietilen (LDPE)
Plastik polietilen yang digunakan
adalah polietilen transparan dengan jenis kerapatan rendah (LDPE) dengan
ketebalan 50 m. Plastik tersebut dipotong-potong dengan ukuran 5,0 x 5,0 cm.
Sebanyak 30 lembar plastik PE yang telah dipotong-potong kemudian diekstraksi
dengan aseton menggunakan sokhlet selama 8 jam pada suhu 570C. Setelah itu,
plastik dikeringkan dalam oven dengan suhu 500C.
Optimasi
kopolimerisasi grafting PE-g-AA
Penentuan
kondisi optimum kopolimerisasi grafting AA pada PE, dilakukan variasi terhadap
tiga variabel yang mempengaruhi persen grafting yakni variasi
konsentrasi monomer AA (v/v), volume H2O2 30%, dan waktu reaksi.
Penentuan
konsentrasi optimum monomer AA (v/v)
Sebanyak
25 mL larutan monomer AA dengan variasi konsentrasi 7%, 10%, 15%, dan 20%
ditambahkan ke dalam Erlenmeyer bertutup yang berisi plastik LDPE sebanyak 1
lembar, kemudian dialiri gas nitrogen dengan kemurnian tinggi selama 30 menit.
Selanjutnya ditambahkan H2O2 30% dengan volume 0,2 mL dan FeSO4 sebanyak 0,0020
g dan diaduk selama 30 menit. Setelah 30 menit, pengadukan dihentikan, campuran
didiamkan hingga waktu 3,5 jam pada suhu kamar (280C). Kopolimer PE-g-AA yang
terbentuk, kemudian dicuci beberapa kali dengan akuades panas. Selajutnya
kopolimer grafting tersebut dikeringkan dalam oven pada suhu 500C sampai
beratnya konstan. Persen grafting (%G) dihitung dengan metode gravimetri
menggunakan rumus sebagai berikut (Yohan et al., 2006) :
%G = x100%
Dimana:
W adalah berat film kopolimer grafting
PE-g-AA
dan W0 adalah berat film PE awal.
Penentuan volume optimum H2O2 (30%)
Penentuan volume optimum H2O2 (30%)
dilakukan dengan memvariasikan volume H2O2 (30%) 0,05; 0,1; 0,2 dan 0,4 mL.
Sedangkan konsentrasi monomer AA yang digunakan adalah konsentrasi optimum.
Sementara itu, jumlah FeSO4, waktu reaksi, dan temperatur reaksi dibuat
konstan.
Penentuan waktu reaksi optimum
Pengaruh waktu reaksi terhadap persen
grafting dilakukan pada variasi waktu 2, 4, 8, 16, dan 24 jam pada suhu
kamar. Konsentrasi monomer AA yang digunakan adalah konsentrasi optimum pada
tahap dan volume H2O2 (30%) sebanyak 0,1 dan 0,2 mL. Sedangkan jumlah FeSO4
yang digunakan adalah konstan seperti tahap sebelumnya.
Karakterisasi kopolimer PE-g-AA
Karakterisasi
gugus fungsi menggunakan FT-IR dilakukan pada plastik PE awal dan kopolimer
PE-g-AA. Penentuan tingkat hidrofilik kopolimer ditentukan dengan uji serapan
air. Sedangkan penentuan kapasitas pertukaran ion logam Cu2+ menggunakan AAS.
Penentuan daya serap air
Film
yang telah digrafting (PE-g-AA) dengan berbagai persen grafting direndam
dalam air selama 24 jam pada suhu kamar (280C). Kemudian film diangkat dan
kelebihan air dihilangkan dengan kertas saring dan ditimbang. Serapan air
dihitung berdasarkan rumus berikut (Yohan et al., 2006) :
Daya serap air (%) = x 100%
Dimana:
W2 adalah berat film PE-g-AA setelah
direndam air (g)
dan W1 adalah berat film PE-g-AA
sebelum direndam air (g).
Penentuan kapasitas pertukaran kation
Cu2+
Kopolimer
PE-g-AA dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 125 mL yang berisi 50 ml larutan Cu2+
400 ppm dalam larutan buffer pH 4 kemudian diaduk selama 1 jam. Konsentrasi ion
Cu2+ yang masih tersisa dalam larutan ditentukan dengan menggunakan AAS.
Selisih konsentrasi antara ion Cu2+ yang tersisa dalam larutan dengan
konsentrasi Cu2+ mula-mula merupakan jumlah ion Cu2+ yang diserap oleh film
PE-g-AA. Kapasitas serapan terhadap ion Cu2+ dinyatakan dalam mek Cu2+/g
PE-g-AA, seperti rumus berikut :
|
Kapasitas serapan Cu2+ =
Dimana:
C1 adalah konsentrasi Cu2+ awal
(ppm),
C2 adalah konsentrasi Cu2+ sisa
(ppm),
V adalah volume larutan Cu2+ (L),
dan W1 adalah berat sampel PE-g-AA
(mg).
Hasil Dan Pembahasan
Modifikasi permukaan polimer melalui
kopolimerisasi grafting merupakan salah satu cara untuk menghasilkan
sifat-sifat permukaan yang diinginkan seperti hidrofilitas yang tinggi, wettability
sebagai penukar ion dan adsorben, sehingga dapat diaplikasikan dalam
berbagai bidang peruntukannya seperti bidang adhesif, membran, dan biomaterial.
Salah satu penelitian yang sangat berkembang pada saat ini adalah sintesis
kopolimer grafting sebagai penukar kation. Dalam aplikasinya, penukar
kation dapat digunakan dalam pengolahan limbah perairan khususnya yang
mengandung ion-ion logam berat.
Penukar kation dapat dihasilkan
melalui kopolimerisasi grafting monomer-monomer vinil yang mengandung
gugus fungsi sebagai penukar kation ke dalam polimer induk. Pada penelitian
ini, AA digunakan sebagai monomer yang dicangkokkan pada polimer induk PE.
Alasan pemilihan AA sebagai monomer disebabkan AA memiliki gugus penukar kation
asam lemah (R-COOH) yang dapat digunakan pada proses pertukaran ion, selain itu
AA yang mengandung ikatan rangkap akan mudah diinisiasi dengan adanya inisiator
sehingga akan mudah mengalami polimerisasi membentuk poli(asam akrilat) yang
tergrafting pada polimer induk PE.
Banyaknya monomer AA yang tergrafting
pada film PE dinyatakan dengan persen grafting. Pemilihan PE sebagai
polimer induk di karenakan sifat fisika-kimianya yang baik, sehingga diharapkan
film PE-g-AA yang dihasilkan mampu bertahan dalam jangka waktu yang lama dalam
suatu perairan. Selain itu, PE merupakan polimer semikristalin yang terdiri
dari fase kristal dan fase amorf sehingga proses grafting tidak akan
mempengaruhi sifat mekanik dan struktur kimia PE.
Berdasarkan proses pembentukan situs
aktifnya, teknik kopolimerisasi grafting dalam penelitian ini merupakan
proses “grafting-on” yang meliputi tiga tahap mekanisme radikal bebas
yaitu inisiasi, propagasi dan terminasi.
Penyiapan plastik polietilen (LDPE)
Plastik
polietilen yang digunakan dalam penelitian ini adalah polietilen transparan
dengan ketebalan 50 m, karena plastik PE dengan ketebalan tersebut memiliki
kerapatan yang cukup rendah, sehingga molekul monomer akan mudah untuk menembus
matrik PE dan mengalami grafting (Hendri et al., 2008). Selain
itu, pemilihan warna transparan pada PE disebabkan oleh sedikitnya kandungan
zat warna dalam PE transparan.
Pada
penelitian ini plastik PE yang digunakan dalam bentuk lembaran, mula-mula PE
diekstrak menggunakan pelarut aseton untuk menghilangkan zat-zat aditif seperti
plastizer, antioksidan, dan zat warna yang terdapat pada PE, karena zat aditif
pada PE dapat mengganggu proses pencangkokkan.
Pelarut aseton merupakan pelarut
semipolar yang dapat melarutkan zat aditif tersebut. Ekstraksi dilakukan selama
8 jam pada suhu 570C yang merupakan titik didih aseton. Setelah 8 jam, larutan
aseton yang mula-mula berwarna bening berubah menjadi bening keputihan, ini
menunjukan bahwa zat aditif yang terkandung dalam PE telah terekstrak oleh
aseton. Plastik PE yang didapatkan masih dalam bentuk lembaran, tetapi terdapat
beberapa perubahan pada permukaan plastik PE.
Permukaan PE yang mula-mula licin berubah
menjadi tidak licin (keset) setelah diekstraksi, hal ini disebabkan oleh adanya
lapisan pelindung pada permukaan PE yang telah terekstrak oleh aseton.
Pengaruh konsentrasi monomer AA
Teknik
grafting yang digunakan dalam penelitian ini adalah teknik simultan
tanpa oksigen. Mula-mula plastik PE yang telah dimurnikan, dimasukan ke dalam
larutan monomer AA, kemudian dialiri gas nitrogen dengan tujuan untuk
menghilangkan gas oksigen yang terdapat dalam larutan. Oksigen merupakan radical
scavenger yang dapat menon-aktifkan radikal bebas (situs aktif) yang telah
terbentuk, sehingga akan menghambat terjadinya kopolimerisasi grafting. Untuk
itu, penambahan inisiator (Fe2+/H2O2) dilakukan setelah proses bubling menggunakan
nitrogen selesai. Nitrogen merupakan senyawa stabil (inert) yang tidak mudah
bereaksi dengan radikal (situs aktif) yang dihasilkan.
Beberapa saat setelah penambahan
inisiator, larutan yang semula encer (viskositas rendah) lama kelamaan
mengental (viskositas tinggi), hal ini disebabkan adanya polimerisasi dari
radikal-radikal monomer AA membentuk homopolimer poli(AA). Reaksi dilakukan
pada suhu 280C (suhu kamar) selama 4 jam, karena pada suhu ini diharapkan tidak
terjadi depolimerisasi dan perubahan struktur kimia pada PE, pemutusan homolitik
H2O2 menghasilkan radikal OH biasanya dilakukan dengan dekomposisi termal pada
suhu tinggi, tetapi pada penelitian ini pembentukan radikal OH dikatalisis
menggunakan Fe2+, sehingga tidak memerlukan pemanasan pada suhu tinggi yang
dapat menyebabkan depolimerisasi struktur PE.
Setelah
4 jam, kopolimer PE-g-AA yang didapatkan kemudian dicuci dengan akuades panas
untuk menghilangkan sisa poli(AA) yang tidak tergrafting pada PE,
diketahui bahwa poli(AA) larut dalam pelarut polar seperti akuades panas. Kopolimer
PE-g-AA yang didapatkan masih berbentuk lembaran seperti plastik PE mula-mula,
tetapi plastik yang didapatkan telah mengalami swelling (pembengkakan)
yang ditandai dengan bertambahnya ketebalan dan bobot plastik PE-g-AA serta
warna plastik yang berubah dari bening menjadi keputihan.
Salah
satu aspek kinetika yang berperan dalam metode grafting dengan inisiasi
radikal bebas adalah konsentrasi monomer. Konsentrasi monomer memberi pengaruh
terhadap persen grafting karena berkaitan dengan kecepatan perpanjangan
rantai homopolime.
Pada Gambar 1. terlihat bahwa persen grafting
meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi monomer. Pada konsentrasi
monomer 7-10%, persen grafting terus meningkat, tetapi peningkatannya
tidak terlalu signifikan karena dengan konsentrasi monomer yang kecil
intensitas tumbukan antar molekul monomer AA juga kecil, sehingga laju
propagasi rantai homopolimer poli(AA) radikal menjadi lambat, akibatnya rantai
homopolimer poli(AA) yang tergrafting pada PE menjadi pendek. Sedangkan
pada konsentrasi monomer 15%, merupakan konsentrasi optimum dengan persen grafting
tertinggi yaitu sebesar 99,85%. Pada konsentrasi larutan monomer yang
tinggi, kecepatan perpanjangan rantai homopolimer akan meningkat, hal ini
disebabkan oleh tumbukan antar molekul monomer AA yang meningkat pula, sehingga
dapat disimpulkan bahwa pada konsentrasi 15% laju propagasi rantai homopolimer
poli(AA) radikal sangat cepat, akibatnya homopolimer poli(AA) radikal yang tergrafting
pada sisi aktif polimer induk PE menjadi panjang.
Gambar 1. Pengaruh Konsentrasi
Pada konsentrasi monomer AA yang
terlalu tinggi yaitu pada konsentrasi 20%, terjadi penurunan persen grafting.
Hal ini disebabkan pada konsentrasi monomer yang terlalu tinggi mengakibatkan pembentukan
rantai homopolimer poli(AA) radikal yang terlalu panjang, akibatnya homopolimer
poli(AA) radikal akan susah bergabung dengan sisi aktif pada polimer induk PE
karena pergerakan homopolimer radikal yang sangat lambat, sehingga hanya
sebagian kecil poli(AA) yang tergrafting pada PE.
Pengaruh konsentrasi inisiator (H2O2)
Aspek
lain yang berpengaruh terhadap kinetika reaksi adalah konsentrasi inisiator.
Konsentrasi inisiator memiliki peran penting dalam pembentukan situs aktif pada
polimer induk PE maupun monomer AA. Konsentrasi inisiator juga berpengaruh
terhadap panjang rantai homopolimer poli(AA) yang terbentuk.
Berdasarkan Gambar 2, terlihat bahwa
peningkatan konsentrasi H2O2 akan meningkatkan persen grafting. Hal ini
disebabkan, peningkatan konsentrasi H2O2 akan meningkatkan jumlah situs aktif
berupa radikal OH, radikal OH ini akan menginisiasi terbentuknya situs aktif
pada permukaan PE maupun pada monomer AA.
Banyaknya pembentukan situs aktif
pada permukaan PE akan meningkatkan jumlah poli(AA) yang tergrafting pada
PE, demikian juga situs aktif yang terdapat pada monomer AA akan meningkatkan
pertumbuhan rantai homopolimer poli(AA) sehingga menyebabkan peningkatan persen
grafting.
Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi H2O2
terhadap persen grafling
Pada volume H2O2 0,05-0,1 mL
peningkatan persen grafting tidak terlalu signifikan, hal ini disebabkan
pada konsentrasi ini, radikal OH yang dihasilkan dalam jumlah minimum sehingga
radikal OH lebih banyak menginisiasi pembentukan radikal pada monomer AA
dibandingkan pembentukan situs aktif pada permukaan PE, sedikitnya jumlah
radikal OH yang dihasilkan mengakibatkan rantai homopolimer yang dihasilkan
menjadi panjang, karena sedikitnya situs aktif yang terdapat pada polimer induk
PE mengakibatkan jumlah poli(AA) yang tergrafting pada PE juga sedikit.
Sedangkan pada volume H2O2 0,2 mL terjadi peningkatan persen grafting secara
signifikan, hal ini disebabkan oleh pembentukan radikal OH yang meningkat,
mengakibatkan laju pembentukan situs aktif pada PE dan laju propagasi rantai
homopolimer juga meningkat, sehingga memicu peningkatan pembentukan situs aktif
pada PE dan peningkatan panjang rantai homopolimer poli(AA) yang terbentuk
meskipun rantai yang dihasilkan tidak sepanjang rantai homopolimer pada
konsentrasi H2O2 yang lebih rendah. Akibatnya jumlah poli(AA) dengan rantai
panjang yang tergrafting pada PE meningkat. Untuk itu, pada konsentrasi
ini dianggap sebagai konsentrasi optimum H2O2, karena persen grafting yang
dihasilkan paling tinggi yaitu sebesar 99,85%.
Pada volume H2O2 0,4 mL terjadi
penurunan persen grafting, hal ini disebabkan pada konsentrasi H2O2 yang
terlalu tinggi menyebabkan pembentukan radikal OH yang tidak terkontrol. Pada
kondisi ini, kecepatan pembentukan situs aktif lebih cepat terjadi pada monomer
AA dibandingkan pada permukaan PE, sehingga radikal OH yang bersifat sangat
reaktif akan menginisiasi pembentukan homopolimer poli(AA) radikal dengan
rantai pendek dalam jumlah yang sangat banyak, akibatnya terminasi menjadi
lebih mudah terjadi di bulk yaitu antar radikal poli(AA) rantai pendek
dibandingkan dengan grafting pada situs aktif yang terdapat pada PE,
sehingga hanya sebagian kecil homopolimer poli(AA) rantai pendek yang tergrafting
pada polimer induk PE.
Pengaruh waktu reaksi
Pengaruh
waktu reaksi kopolimerisasi grafting asam akrilat terhadap film PE
dilakukan pada waktu 2, 4, 8, 16, dan 24 jam. Grafik hubungan antara waktu
reaksi dengan persen grafting dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengaruh waktu reaksi
terhadap persen grafting
Berdasarkan Gambar 3, semakin lama
waktu grafting, semakin besar pula persen grafting yang
dihasilkan. Pada waktu reaksi 2-4 jam menunjukan peningkatan persen grafting
yang tidak terlalu besar, hal ini disebabkan pada waktu reaksi yang cukup
singkat, kurang memberikan keleluasaan terhadap radikal-radikal poli(AA) untuk
memperpanjang rantai homopolimernya dan keleluasaan radikal OH dalam
menginisiasi pembentukan situs aktif pada polimer induk PE, akibatnya rantai
homopolimer poli(AA) yang terbentuk masih pendek dan jumlah situs aktif yang
terdapat pada PE sedikit, sehingga jumlah poli(AA) yang tergrafting pada
polimer induk sangat sedikit. Selain itu, pendeknya rantai poli(AA) yang tergrafting
pada PE juga menyebabkan rendahnya persen grafting.
Pada
waktu reaksi 8 jam, terjadi peningkatan persen grafting yang signifikan,
karena pada kondisi ini, waktu kontak yang diberikan cukup lama sehingga
memberikan keleluasaan terhadap radikal poli(AA) untuk memperpanjang rantai
homopolimernya (memicu pembentukan rantai panjang poli(AA)) serta keleluasaan
terhadap pembentukan situs aktif pada PE. Untuk itu, jumlah poli(AA) rantai
panjang yang tergrafting pada PE semakin banyak. Sedangkan pada waktu
8-24 jam, kecepatan propagasi rantai poli(AA) menurun, hal ini dapat dilihat
bahwa pada waktu reaksi ini, kurva yang terbentuk semakin datar bila
dibandingkan dengan waktu reaksi sebelumnya. Ini menandakan bahwa jumlah situs
aktif pada poli(AA) maupun PE sudah sedikit, dan pada akhirnya proses
kopolimerisasi grafting mengalami terminasi.
Karakterisasi kopolimer PE-g-AA dengan FTIR
Untuk mengetahui terjadinya grafting
pada film PE, dilakukan pengujian sifat terhadap serapan gelombang
inframerah menggunakan FTIR. Terbentuknya kopolimer grafting PE-AA dapat
dievaluasi dengan membandingkan spektra FTIR PE sebelum proses kopolimerisasi
(Gambar 4.4) dengan spektra FTIR PE tergrafting AA (Gambar 4.5). Hasil
analisis gugus fungsi spektra FTIR ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil analisis gugus fungsi
PE murni dan PE tergrafting AA
(PE-g-AA)
Berdasarkan
Tabel 1, spektra film PE sebelum pencangkokan terlihat memiliki sedikit
serapan. Hal ini mencerminkan struktur dasar polimer nonpolar yang sederhana
dan linier. Pita serapan yang kuat pada film ini terlihat pada daerah 2924,09
cm-1 yang merupakan vibrasi ulur gugus metil (-CH3) dan pada daerah 2854,65
cm-1 yang merupakan vibrasi ulur gugus metilen (-CH2-), sedangkan pada bilangan
gelombang 1465,90 cm-1 dan 725,23 cm-1 merupakan vibrasi tekuk gugus metilen
(-CH2-). Selain itu, terlihat pula pita serapan vibrasi tekuk gugus metil pada
bilangan gelombang 1373,32 cm-1. Adanya puncak serapan vibrasi ulur metil
disebabkan oleh struktur LDPE yang memiliki percabangan (Peacock, 2000).
Bila spektrum tersebut dibandingkan
dengan film hasil grafting, maka terlihat adanya perbedaan yang mencolok
pada spektrum serapannya. Munculnya pita-pita serapan yang baru (tambahan) dari
gugus-gugus fungsi poli(asam akrilat) membuktikan bahwa AA telah mengalami grafting
pada film PE. Pada film hasil kopolimerisasi grafting muncul vibrasi
ulur O-H yang melebar dari bilangan gelombang sekitar 3300 hingga 2661,77 cm-1
yang merupakan ciri pita serapan yang khas dari gugus karboksilat, serta
vibrasi ulur C=O yang khas di daerah 1712,79 cm-1 dan vibrasi tekuk C-O pada
bilangan gelombang 1242,16 cm-1. Dari hasil ini disimpulkan bahwa asam akrilat
telah tergrafting pada film PE.
Daya serap air kopolimer PE-g-AA
Kopolimerisasi grafting AA ke matrik film PE dapat
mengubah permukaan film PE yang sebelumnya bersifat hidrofobik menjadi
hidrofilik oleh adanya AA yang tergrafting pada film PE, sehingga
memiliki kemampuan menyerap air. Daya serap air film PE tergrafting AA
setelah direndam dalam akuades diperlihatkan pada Gambar 4, sebagai fungsi dari
persen grafting.
Gambar 4. Pengaruh persen grafting
terhadap daya serap air
Berdasarkan
Gambar 4 terlihat bahwa daya serap air film PE tergrafting AA meningkat
dengan semakin meningkatnya jumlah AA yang tergrafting pada film PE. Hal
ini berhubungan dengan struktur molekul dari gugus karboksilat yang terdapat
pada film PE-g-AA. Gugus karboksil (R-COOH) yang berasal dari poli(asam
akrilat) bertanggungjawab terhadap proses serapan air, hal ini disebabkan gugus
karboksil memiliki kemampuan untuk mengikat molekul air dengan membentuk ikatan
hidrogen antara gugus karboksil dengan molekul air. Semakin banyak gugus
karboksil (R-COOH) yang terikat pada film, maka semakin banyak pula ikatan
hidrogen yang terbentuk, sehingga air yang terserap semakin banyak.
Kapasitas pertukaran ion Cu2+
Pengujian
pertukaran ion Cu2+ dilakukan pada film PE-g-AA dengan berbagai persen grafting
pada pH 4. Pada penelitian ini, mula-mula film PE-g-AA dimasukan ke dalam
larutan Cu2+ dengan konsentrasi 400 ppm, beberapa saat setelah reaksi
berlangsung, film PE-g-AA yang berwarna keputihan berubah warna menjadi biru,
hal ini membuktikan bahwa film PE-g-AA telah menyerap ion Cu2+.
Gambar 5. Pengaruh persen grafting
terhadap serapan Cu2+
Berdasarkan Gambar 5, kapasitas
pertukaran ion Cu2+ meningkat dengan bertambahnya persen grafting.
Serapan membran PE-g-AA terhadap ion Cu2+ yang sangat besar disebabkan oleh
kemampuan dari gugus-gugus karboksil yang terdapat pada AA yang mampu membentuk
kompleks kelat yang stabil dengan ion Cu2+, selain itu didukung oleh besarnya
ukuran pori membran akibat pembengkakan oleh adanya molekul air yang terserap,
sehingga memudahkan ion Cu2+ untuk masuk ke dalam pori-pori membran tersebut.
Grafik
antara serapan air dengan serapan ion Cu2+ memiliki korelasi yang positif.
Semakin banyak gugus karboksil yang terikat pada film PE, maka jumlah molekul
air yang terikat juga semakin banyak sehingga akan mempermudah membran untuk
mentransfer proton H+ dari gugus karboksil (R-COOH) ke dalam larutan, sehingga
ion Cu2+ dapat menggantikan kedudukan proton H+ dengan pembentukan kompleks
kelat antara ligand-ligand (COO-) dengan atom pusat logam Cu.
Kesimpulan Dan Saran
1. Berdasarkan karakterisasi menggunakan
FTIR dan uji serapan air menunjukkan bahwa gugus karboksilat telah terikat pada
film PE dan telah mengubah permukaan film PE yang semula bersifat hidrofobik
menjadi hidrofilik tanpa merusak struktur dasar film PE.
2. Kondisi optimum pembuatan membran
penukar kation melalui kopolimerisasi grafting AA pada film PE diperoleh
pada konsentrasi monomer AA 15%, volume H2O2 30% sebanyak 0,2 mL, dan waktu
pencangkokan selama 8 jam.
3. Potensi aplikasi film PE tergrafting
AA seperti daya serap air dan reaktifitas terhadap ion logam, sangat
bergantung pada jumlah AA yang tergrafting, yakni dengan bertambahnya
jumlah AA yang tergrafting pada film PE akan meningkatkan daya serap air
dan kapasitas pertukaran ion tembaga (Cu2+).
Saran
1.
Perlu
dilakukan karakterisasi lebih lanjut terhadap membran penukar kation yang dihasilkan seperti sifat mekanik, sifat
termal, dan kristalinitas.
1.3.2. Spektrophotometer
Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur absorbansi dengan cara
melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu obyek kaca atau kuarsa yang disebut kuvet.
Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan.Nilai
absorbansi dari cahaya
yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam kuvet. Jenis-jenis spektrophotometer
Spektrofotometer
dibagi menjadi dua jenis yaitu spektrofotometer single-beam dan spektrofotometer
double-beam. Perbedaan kedua jenis spektrofotometer tersebut hanya pada
pemberian cahaya, dimana pada single-beam, cahaya hanya melewati
satu arah sehingga nilai yang diperoleh hanya nilai absorbansi dari larutan
yang dimasukan. Berbeda dengan single-beam, pada spektrofotometer double-beam,
nilai blanko dapat langsung
diukur bersamaan dengan larutan yang diinginkan dalam satu kali proses yang
sama.
Prinsipnya
adalah dengan adanya chopper yang akan membagi sinar menjadi dua, dimana salah satu
melewati blanko (disebut juga reference beam) dan yang lainnya melewati
larutan (disebut juga sample beam). Dari kedua jenis spektrofotometer
tersebut, spektrofotometer double-beam memiliki keunggulan lebih
dibanding single-beam, karena nilai absorbansi larutannya telah
mengalami pengurangan terhadap nilai absorbansi blanko. Selain itu, pada single-beam, ditemukan
juga beberapa kelemahan seperti perubahan intensitas cahaya akibat fluktuasi voltase.
Atomic absorption
spectroscopy (AAS) determines the presence of metals in liquid samples.Spektroskopi penyerapan atom (AAS) menentukan kehadiran logam dalam cairan
sampel. Metals include Fe, Cu, Al, Pb, Ca, Zn, Cd
and many more. It also measures the concentrations of metals in the samples.
Meliputi logam Fe, Cu, Al, Pb, Ca, Zn, Cd, dan banyak lagi. Ini juga mengukur
konsentrasi logam dalam sampel. Typical
concentrations range in the low mg/L range. Khas konsentrasi berkisar
pada angka rendah mg / L jangkauan. As
concentration goes up, absorbance goes up.Seperti konsentrasi naik,
absorbansi naik. The researcher can construct a
calibration curve by running standards of various concentrations on the AAS and
observing the absorbances. Peneliti dapat membuat kurva kalibrasi
standar dengan menjalankan berbagai konsentrasi pada AAS dan mengamati
absorbansinya. Atom-penyerapan (AA) menggunakan spektroskopi penyerapan
cahaya untuk mengukur konsentrasi gas-fase atom. Since
samples are usually liquids or solids, the analyte atoms or ions must be
vaporized in a flame or graphite furnace. Karena biasanya sampel cairan
atau makanan padat, maka atom atau ion analyte harus menguap dalam api atau
grafit furnace. The atoms absorb ultraviolet or
visible light and make transitions to higher electronic .
Atom menyerap cahaya ultraviolet atau terlihat dan membuat transisi elektronik
yang lebih tinggi tingkat energi. The analyte concentration is determined
from the amount of absorption. Analyte konsentrasi
yang ditentukan dari jumlah penyerapan. Applying
the directly in AA spectroscopy is difficult due
to variations in the atomization efficiency from the sample matrix, and nonuniformity
of concentration and path length of analyte atoms (in graphite furnace AA).
Menerapkan hukum Beer-Lambert
langsung dalam spektroskopi AA sulit karena variasi dalam atomisasi efisiensi
dari matriks sampel, dan nonuniformity konsentrasi dan panjang jalan analyte
atom (dalam tungku grafit AA). Concentration
measurements are usually determined from a after calibrating the instrument with
standards of known concentration. Konsentrasi
pengukuran biasanya ditentukan dari kurva kerja
setelah kalibrasi instrumen dengan standar yang diketahui konsentrasi. In atomic absorption (see ),
there are two methods of adding thermal energy to a sample.Penyerapan atom ada dua metode untuk menambahkan energi termal untuk sebuah
sampel. A graphite furnace AAS uses a graphite
tube with a strong electric current to heat the sample. Sebuah AAS
tungku grafit menggunakan tabung grafit dengan arus listrik yang kuat untuk
memanaskan sampel.
In flame AAS (see photo
above), we aspirate a sample into a flame using a .
Dalam api AAS, kita aspirasi sampel ke dalam api menggunakan nebuliser. The flame is lined up in a beam of light
of the appropriate wavelength. Api adalah berbaris
di seberkas cahaya dari panjang gelombang yang sesuai. The flame (thermal energy) causes the atom to undergo a
transition from the ground state to the first excited state. Nyala api
(energi panas) menyebabkan atom untuk mengalami transisi dari tanah negara
untuk negara bersemangat pertama. When the atoms
make their transition, they absorb some of the light from the beam. The more
concentrated the solution, the more light energy is absorbed! Ketika
atom membuat transisi, mereka menyerap beberapa cahaya dari sinar. Semakin
pekat larutan, semakin banyak energi cahaya yang diserap.
1.3.3. Spektrophotometer Serapan Atom
Atomic absorption spectroscopy (AAS) determines the presence
of metals in liquid samples.Spektroskopi penyerapan atom (AAS) menentukan kehadiran logam dalam cairan
sampel. Metals include Fe, Cu, Al, Pb, Ca, Zn, Cd
and many more. It also measures the concentrations of metals in the samples.
Meliputi logam Fe, Cu, Al, Pb, Ca, Zn, Cd, dan banyak lagi. Ini juga mengukur konsentrasi logam dalam
sampel. Typical concentrations range in the low
mg/L range. Khas konsentrasi berkisar pada angka rendah mg / L
jangkauan. As concentration goes up, absorbance
goes up.Seperti konsentrasi naik, absorbansi naik. The researcher can construct a calibration curve by
running standards of various concentrations on the AAS and observing the
absorbances. Peneliti dapat membuat kurva kalibrasi standar dengan
menjalankan berbagai konsentrasi pada AAS dan mengamati absorbansinya.
Atom-penyerapan
(AA) menggunakan spektroskopi penyerapan cahaya untuk mengukur konsentrasi gas-fase
atom. Since samples are usually liquids or solids,
the analyte atoms or ions must be vaporized in a flame or graphite furnace.
Karena biasanya sampel cairan atau makanan padat, maka atom atau ion analyte
harus menguap dalam api atau grafit furnace. The
atoms absorb ultraviolet or visible light and make transitions to higher
electronic . Atom menyerap cahaya ultraviolet atau
terlihat dan membuat transisi elektronik yang lebih tinggi tingkat energi.
The analyte concentration is determined from the amount
of absorption.
Analyte konsentrasi yang ditentukan dari jumlah penyerapan. Applying the directly in AA spectroscopy is difficult due
to variations in the atomization efficiency from the sample matrix, and
nonuniformity of concentration and path length of analyte atoms (in graphite
furnace AA).
Menerapkan hukum Beer-Lambert langsung dalam spektroskopi AA sulit karena
variasi dalam atomisasi efisiensi dari matriks sampel, dan nonuniformity
konsentrasi dan panjang jalan analyte atom (dalam tungku grafit AA). Concentration measurements are usually determined from a
after calibrating the instrument with
standards of known concentration. Konsentrasi pengukuran biasanya ditentukan dari kurva kerja setelah kalibrasi instrumen dengan standar
yang diketahui konsentrasi. In atomic absorption
(see ),
there are two methods of adding thermal energy to a sample.Penyerapan atom ada dua metode untuk
menambahkan energi termal untuk sebuah sampel. A
graphite furnace AAS uses a graphite tube with a strong electric current to
heat the sample. Sebuah AAS tungku grafit menggunakan tabung grafit
dengan arus listrik yang kuat untuk memanaskan sampel. In flame AAS (see photo above), we aspirate a sample into
a flame using a . Dalam api AAS, kita aspirasi sampel ke dalam
api menggunakan nebuliser.
The flame is lined up in a beam of light of the
appropriate wavelength. Api adalah berbaris di seberkas cahaya dari panjang gelombang yang sesuai.
The flame (thermal energy) causes the atom to
undergo a transition from the ground state to the first excited state.
Nyala api (energi panas) menyebabkan atom untuk mengalami transisi dari tanah
negara untuk negara bersemangat pertama. When the
atoms make their transition, they absorb some of the light from the beam. The
more concentrated the solution, the more light energy is absorbed!
Ketika atom membuat transisi, mereka menyerap beberapa cahaya dari sinar.
Semakin pekat larutan, semakin banyak energi cahaya yang diserap.
To
obtain the best results in AA, the instrumental and chemical parameters of the
system must be geared toward the production of neutral ground state atoms of
the element of interest.Untuk mendapatkan hasil terbaik di AA, instrumental dan parameter kimia
dari sistem harus ditujukan ke arah produksi negara netral atom dari unsur
bunga. A common method is to introduce a liquid
sample into a flame. Metode umum adalah untuk memperkenalkan sebuah
sampel cairan ke dalam api. Upon introduction, the
sample solution is dispersed into a fine spray, the spray is then desolvated
into salt particles in the flame and the particles are subsequently vaporized
into neutral atoms, ionic species and molecular species. All of these
conversion processes occur in geometrically definable regions in the flame.
Setelah pendahuluan, larutan sampel tersebar ke semprot yang baik, yang spray
kemudian partikel-partikel garam desolvated ke dalam api dan partikel-partikel
yang kemudian menguap menjadi atom netral, ion molekuler spesies dan spesies.
Semua proses konversi ini terjadi di daerah didefinisikan secara geometris
dalam api. It is therefore important to set the
instrument parameters such that the light from the source (typically a ) is directed through the region of the
flame that contains the maximum number of neutral atoms. Karena itu penting untuk mengatur parameter
instrumen sedemikian rupa sehingga cahaya dari sumber (biasanya sebuah lampu katoda cekung) adalah diarahkan melalui daerah api yang
berisi jumlah maksimum atom netral. The light
produced by the hollow-cathode lamp is emitted from excited atoms of the same
element which is to be determined. Cahaya yang dihasilkan oleh lampu
katoda cekung dipancarkan dari atom gembira unsur yang sama yang akan
ditentukan. Therefore the radiant energy
corresponds directly to the wavelength which is absorbable by the atomized
sample. Oleh karena itu, energi radiasi berhubungan langsung dengan
panjang gelombang yang diserap oleh sampel atomized. This method provides both sensitivity and selectivity
since other elements in the sample will not generally absorb the chosen
wavelength and thus, will not interfere with the measurement.
Metode ini menyediakan baik sensitivitas dan
selektivitas karena unsur-unsur lain dalam sampel umumnya tidak akan menyerap
panjang gelombang yang dipilih dan dengan demikian, tidak akan mengganggu
pengukuran. To reduce background interference, the
wavelength of interest is isolated by a monochromator placed between the sample
and the detector. Untuk mengurangi gangguan latar belakang, panjang
gelombang kepentingan terisolasi oleh monochromator ditempatkan di antara
sampel dan detektor.
Cara kerja Spektroskopi Serapan Atom ini
adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang
terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengapsorbsi
radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Cathode
Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi
kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya.
Jika radiasi elektromagnetik dikenakan kepada suatu
atom, maka akan terjadi eksitasi
elektron dari tingkat dasar
ke tingkat tereksitasi. Maka setiap
panjang gelombang memiliki
energi yang spesifik
untuk dapat tereksitasi ke
tingkat yang lebih
tingggi. Besarnya energi
dari tiap panjang gelombang dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan :
E = h
Dimana :
E = Energi (Joule)
h = Tetapan Planck ( 6,63 . 10 -34 J.s)
C = Kecepatan Cahaya ( 3. 10 8 m/s), dan
= Panjang gelombang (nm)
Larutan sample diaspirasikan ke suatu nyala dan unsur-unsur di dalam sampel diubah menjadi uap atom sehingga nyala mengandung atom unsur-unsur yang dianalisis.Beberapa diantara atom akan tereksitasi secara termal oleh nyala, tetapi kebanyakan atom tetap tinggal
sebagai atom netral dalam keadaan dasar (ground state).Atom-atom ground state ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan
oleh sumber radiasi yang terbuat oleh unsur-unsur yang bersangkutan. Panjang
gelombang yang dihasilkan oleh sumber radiasi adalah sama dengan panjang
gelombang yang diabsorpsi oleh atom dalam nyala.Absorpsi ini mengikuti hokum Lambert-Beer, yaitu absorbansi berbanding lurus dengan panjang nyala yang dilalui sinar dan konsentrasi uap atom dalam nyala.Kedua variable ini sulit untuk ditentukan tetapi panjang nyala dapat dibuat konstan sehingga absorbansi hanya berbanding langsung dengan konsentrasi analit dalam larutan sampel.Teknik-teknik analisisnya yaitu
kurva kalibrasi,standar tunggal dan kurva adisi standar. Aspek kuantitatif dari metode spektrofotometri diterangkan
oleh hukum Lambert-Beer, yaitu:
A = ε . b . c
atau
A = a . b . c
Dimana
:
A = Absorbansi
ε = Absorptivitas molar (mol/L)
a = Absorptivitas (gr/L)
b = Tebal nyala (nm)
c = Konsentrasi (ppm)
A = Absorbansi
ε = Absorptivitas molar (mol/L)
a = Absorptivitas (gr/L)
b = Tebal nyala (nm)
c = Konsentrasi (ppm)
Untuk jenis zat dan panjang gelombang
tertentu, sedangkan tebal media (sel) dalam prakteknya tetap. Dengan demikian
absorbansi suatu spesies akan merupakan fungsi linier dari konsentrasi,
sehingga dengan mengukur absorbansi suatu spesies konsentrasinya dapat
ditentukan dengan membandingkannya dengan konsentrasi larutan standar.
Optimasi peralatan Spektrofotometri Serapan Atom
Pada peralatan optimasi
Spektrofotometri Serapan Atom agar memberikan wacana dan sejauh mana
sensitivitas dan batas deteksi alat terhadap sampel yang akan dianalisis,
optimasi pada peralatan SSA meliputi: Pemilihan persen (%) pada transmisi,
Lebar celah (slith width), Kedudukan lampu terhadap focus slit, Kemampuan arus
lampu Hallow Cathode, Kedudukan panjang gelombang (λ),
Set monokromator untuk memberikan sinyal maksimum, Pemilihan nyala udara
tekanan asetilen, Kedudukan burner agar memberikan absorbansi maksimum,
Kedudukan atas kecepatan udara tekan, Kedudukan atas kecepatan asetilen.
Keuntungan metode AAS
Keuntungan metode
AAS dibandingkan dengan spektrofotometer biasa yaitu spesifik, batas deteksi
yang rendah dari larutan yang sama bisa mengukur unsur-unsur yang berlainan,
pengukurannya langsung terhadap contoh, output dapat langsung dibaca, cukup
ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak jenis unsur, batas kadar penentuan
luas (dari ppm sampai %). Sedangkan kelemahannya yaitu pengaruh kimia dimana
AAS tidak mampu menguraikan zat menjadi atom misalnya pengaruh fosfat terhadap
Ca, pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi (tidak hanya disosiasi)
sehingga menimbulkan emisi pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh
matriks misalnya pelarut.
Analisa
Kwantitatif dengan AAS
Untuk
keperluan analisi kwantitatif AAS maka sampel harus dalam bentuk larutan untuk
menyiapkan larutan sampel harus dilakukan sedemikian rupa yang pelaksanaanya
tergantung dari macam dan jenis sampel. Yang penting untuk diingat adalah bahwa larutan yang
dianalisis haruslah sangat encer. Ada beberapa cara untuk melarutkan sampel:
1. Langsung dilarutkan dengan pelarut yang
sesuai
2. Sampel dilarutkan dalam suatu asam
3. Sampel dilarutkan dalam suatu basa atau
dileburkan dahulu dengan basa dan kemudian hasil leburan dilarutkan dalam
pelarut yang sesuai
Metode
pelarutan apa pun yang akan dipilih untuk dilakukan analisi dengan AAS yang
terpenting adalah bahwa larutan yang dihasilkan harus
1. Jernih
2. Stabil
3. dan tidak mengangu zat-zat yang dianalisis
The technique makes use of to
assess the concentration of an analyte in a sample.Teknik memanfaatkan spektrofotometri
penyerapan
untuk menilai konsentrasi suatu analit dalam sampel. It relies therefore heavily on . Karena itu sangat bergantung pada hukum
Beer-Lambert. In short, the of the
atoms in the atomizer can be promoted to higher orbitals for a short amount of
time by absorbing a set quantity of (ie light of a given wavelength).Singkatnya, elektron dari atom di dalam alat penyemprot dapat
dipromosikan ke orbital yang lebih tinggi untuk waktu singkat dengan menyerap
jumlah seperangkat energi (cahaya yaitu panjang gelombang tertentu). This amount of energy (or wavelength) is specific to a
particular electron transition in a particular element, and in general, each
wavelength corresponds to only one element. Jumlah energi (atau panjang
gelombang) adalah khusus untuk transisi elektron tertentu dalam unsur tertentu,
dan secara umum, masing-masing panjang gelombang sesuai dengan hanya satu
elemen. This gives the technique its elemental
selectivity.
Teknik
ini memberikan selektivitas yang mendasar. As the
quantity of energy (the power) put into the flame is known, and the quantity
remaining at the other side (at the detector) can be measured, it is possible,
from , to
calculate how many of these transitions took place, and thus get a signal that
is proportional to the concentration of the element being measured.Sebagai jumlah energi (daya) dimasukkan ke
dalam api yang diketahui, dan kuantitas yang tersisa di sisi lain (di detektor)
dapat diukur, ada kemungkinan, dari Hukum Beer-Lambert, untuk menghitung berapa banyak transisi ini
berlangsung, dan dengan demikian mendapatkan sinyal yang sebanding dengan
konsentrasi unsur yang diukur.
Gangguan dalam Spektrofotometri
Serapan Atom
Berbagai faktor dapat mempengaruhi pancaran nyala suatu
unsur tertentu dan menyebabkan gangguan pada penetapan konsentrasi unsur.
1. Gangguan
akibat pembentukan senyawa refraktori.
Gangguan ini dapat diakibatkan
oleh reaksi antara analit dengan senyawa kimia, biasanya anion, yang ada dalam
larutan sampel sehingga terbentuk senyawa yang tahan panas (refractory).
Sebagai contoh fospat akan bereaksi dengan kalsium dalam nyala menghasilkan
pirofospat (Ca2P2O7).
Hal ini menyebabkan absorpsi ataupun emisi atom kalsium
dalam nyala menjadi berkurang. Gangguan ini dapat diatasi dengan menambahkan
stronsium klorida atau lanthanum nitrat ke dalam larutan. Kedua logam ini mudah
bereaksi dengan fospat dibanding dengan kalsium sehingga reaksi antara kalsium
dengan fospat dapat dicegah atau diminimalkan. Gangguan ini dapat juga
dihindari dengan menambahkan EDTA berlebih. EDTA akan membentuk kompleks kelat
dengan kalsium, sehingga pembentukan senyawa refraktori dengan fospat dapat
dihindarkan. Selanjutnya kompleks Ca-EDTA akan terdisosiasi dalam nyala menjadi
atom netral Ca yang menyerap sinar.
2. Gangguan ionisasi
Gangguan ionisasi ini
biasa terjadi pada unsur-unsur alkali tanah dan beberapa unsur yang lain.
Karena unsur-unsur tersebut mudah terionisasi dalam nyala. Dalam analisis
dengan SSA yang diukur adalah emisi dan serapan atom yang tak terionisasi. Oleh
sebab itu dengan adanya atom-atom yang terionisasi dalam nyala akan mengakibatkan sinyal yang
ditangkap detektor menjadi berkurang.
Namun demikian gangguan ini bukan gangguan yang sifatnya serius, karena
hanya sensitivitas dan linearitasnya saja yang terganggu. Gangguan ini dapat
diatasi dengan menambahkan unsur-unsur yang mudah terionisasi ke dalam sampel
sehingga akan menahan proses ionisasi dari unsur yang dianalisis.
BAB II
PROSEDUR
KERJA
2. 1. Alat dan
bahan
a. Alat yang digunakan:
1. Sumber sinar
2. Atomizer
3. Detector
4. Tabung Asetilena
b. Bahan yang digunakan:
1. Larutan logam Fe 20 ppm
2. Larutan logam Fe 40 ppm
3. Larutan logam Fe 60 ppm
1.
2. Prosedur kerja
·
Sebelum menekan power swidth:
1. Memutar tombol Display switch ke
check.
2. Menekan tombol Scan speed switch ke
manual.
3.
Menekan tombol Expansi knop skala 1,00
(x1).
4.
Menekan tombol A.A Zero skala 10,00.
5. Menekan tombol Mode ke FE.
6. Menekan tombol Lamp current ke skala
0.
7. Memutar tombol FE Zero ke arah jarum
jam (habis).
· Sebelum mengalirkan gas
1. Memilih gas yang akan digunakan.
2. Membuang air pada tangki air , bila
di atas level yang ditentukan (memperhatikan volume tangki sedikit di atas
garis strip).
3. Memutar tombol Pressure Control (PC)
berlawanan arah jam sampai %.
4. Menekan tombol Flame Monitor dari ON
ke OFF.
5. Menekan tombol Level monitor untuk
Udara-C2H2 ke atas.
6. Mengatur Flow gas yang dipakai yaitu
udara.
·
Menghidupkan lampu katoda
1. Menekan tombol Power switch ke ON.
2.
Memasang lampu dan menyesuaikan ke
tempatnya.
3.
Melonggarkan sekrupnya dan mengaturnya
sehingga posisi lampu lurus ke poros optikalnya.
4.
Menyesuaikan lampu current menurut yang
dikehendaki.
5.
Setelah mengatur panjang gelombang dan
menepatkan slit width pada posisi lampu sehingga skala meteran maksimum.
6.
Setelah pemanasan 10 menit, lampu dapat
digunakan untuk analisa.
· Pengaturan slit width dan
panjang gelombang
1.
Melakukan pengaturan seperti pada cara
kerja sebelum penekanan power
swidth.
2. Mengatur slit swidth menurut yang
dikehendaki.
3. Mengatur AA Zero antara 3 dan 5-4-3.
4. Menepatkan dengan FE Zero control,
sehingga skala meteran pembacaan di bawah 100 (=80) lampu Z monitor seperti
padam.
5. Memutar perlahan-lahan panjang
gelombang sehingga diperoleh harga maksimum pada skala pembacaan.
· Ignisi
1.
Memperhatikan kembali skala-skala
pengaliran gas, menyesuaikan dengan
tabel.
2. Memutar flow kontrol sesuai arah
jarum jam (habis) dan akan terlihat knop
warna merah.
3.
Menekan ignisi sehingga terbentuk nyala.
4. Mengatur nyala sehingga tingginya
sesuai dengan memutar pengatur knop
udara dan C2H2.
· Pengukuran
1. Memutar mode switch dari FE ke AA.
2. Sambil mengaspirasikan solvent (air)
display ke check dan menepatkan dengan AA Zero sehingga skala meteran
menunjukkan antara 0-100 (=75). Maka, zero monitor menjadi padam.
3. Memutar display ke average 1, jika
pada saat itu skala meteran di luar normal (-) maka menekan zero set.
4. Sambil mengaspirasikan air, check
sinar zero monitor jika tidak terang maka menekan zero set, secara
terus-menerus mengaspirasi solvent sehingga zero set menjadi padam. Jika sinar
zero monitor terang mengaturnya dengan AA Zero dengan mengaspirasi solvent
(air) sehingga air menjadi padam dan menekan zero set.
5. Mengaspirasi sampel dan menekan
“average start”.
6. Sesudah “average start” padam,
menghentikan aspirasi dan menekan “zero set” membaca skala pembacaan
absorbansi.
· Pemadaman nyala
1. Mengaspirasi air-10 untuk
memebersihkan burner.
2. Memutar OFF pressure monitor dan
flame monitor.
3. Menutup kran C2H2
dan udara (OFF).
4. Memutar pressure control sesuai lawan
arah jarum jam (3/4 habis).
5.
Menekan extinguish sampai skala meteran
0 berhenti nyala.
6.
Mengatur:
o
Expansi ke 1
o
Display check ke check 1
o
Mode switch ke FE 2
7. Memutar lamp current ke 0 untuk
memadamkan lampu katoda.
8. Menekan power ke OFF.
BAB III
GAMBAR RANGKAIAN
3. 1. Gambar peralatan
 |
B A B IV
DATA PENGAMATAN
|
No
|
Cons (ppm)
|
Abs
|
|
1
|
20
|
0.200
|
|
2
|
40
|
0.421
|
|
3
|
60
|
0.631
|
|
4
|
Sampel air kran
|
0.290
|
B A B V
PENGOLAHAN DATA
5. 1. Perhitungan regresi linear sederhana
Σ X = 120
Σ Y = 0.848
Σ XY = 39.08
Σ X2 = 5600
Σ Y2 = 0.2743
X = 40
Y = 0,2826
b = n . Σ XY – Σ X . Σ Y
Σ X2 – (Σ X)2
= 3 . (39.08) – (120) . (0.848)
5600 – (120)2
= 117.24 – 101.76
5600 - 14400
= 15.48
- 8800
= - 0,0017
a = Y – b X
= 0.2826 – (- 0.0017 . 40)
= 0.2826 – (- 0.068)
= 0.3506
5. 2.
Perhitungan koefisien korelasi
R = n
. Σ XY - Σ
X . Σ Y
√ [n . Σ X2
– (Σ X)2] . [n . Σ Y2 – (Σ Y)2]
= 3 . (39.08)
– (120) . (0.848)
√ [3. 5600 – 14400]
. [3 . (0.2743) – 24,765]
= 117.24 –
101.76
√ [2400] .
[-0.1038]
= 15.48
15.78
= 0,9809
|
No
|
Cons (ppm)
|
Abs
|
XY
|
X²
|
Y²
|
|
|
X
|
Y
|
|
|
|
|
1
|
20
|
0.139
|
2.78
|
400
|
0.0193
|
|
2
|
40
|
0.312
|
12.48
|
1600
|
0.0973
|
|
3
|
60
|
0.397
|
23.82
|
3600
|
0.1576
|
|
|
Σ X =
120
|
Σ Y =
0,848
|
Σ XY =
39.08
|
ΣX²=5600
|
Σ
Y²=0.2743
|
Grafik
BAB VI
KESIMPULAN
DAN SARAN
6. 1.
Kesimpulan
1. Konsentrasi dari larutan yang
diuji pada percobaan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) memiliki hubungan berbanding lurus
terhadap nilai absorbansi yang didapat yakni semakin tinggi
konsentrasi dari larutan cuplikan maka nilai absorbansi akan semakin besar
pula.
2. Proses penyerapan atom yang terjadi pada larutan cuplikan akan menen-
tukan
tingkat absorbansi yang akan dihasilkan setelah lampu current diarahkan
atau ditembakkan menuju flame monitor yang telah diletakkan larutan
cuplikan.
6. 2.
Saran
Agar langkah-langkah proses praktikum lebih dijelaskan secara lengkap dan
seksama untuk membantu praktikan lebih memahami praktikum lebih maksimal dan dapat dilakukan
dengan baik menggunakan alat yang bersangkutan.Dan praktikan lebih berhati –
hati dalam mengoperasikan alat – alat yang ada.
DAFTAR PUSTAKA
Barus
adil. 2012.DIKTAT KIMIA ANALISA INSTRUMENT. Untuk Kalangan Sendiri;
Medan.
Gabriel , Cristiana ,
Ioana, Iulian, Raluca. 2009. IDENTIFIKASI UNSUR PENCEMARAN UDARA DI LUMUT DIGUNAKAN
SENAGAI BIOINDIKATOR, DENGAN
METODE XRF Dan AAS; Torgoviste.
Astuti Sri, Amd. 2012.
PENUNTUN PRAKTIKUM KIMIA ANALISA INSTRUMENT.Untuk Kalangan Sendiri; medan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar