TUGAS KIMIA JURNAL

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION CdCl3-TIPE KAWAT TERLAPIS BERBASIS ALIQUAT 336-CdCl3 ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah membuat dan mengkarakterisasi elektroda selektif ion (ESI) CdCl3, tipe kawat terlapis berbahan aktif aliquat 336-CdCl3. berpendukung polimer campuran polivinilklorida (PVC) plasticizer dibutilftalat (DBP). Variabel penelitian yang dipelajari meliputi variasi komposisi bahan penyusun membran dan waktu perendaman membran agar diperoleh ESI CdCl3 bersifat Nernstian. Optimasi waktu perendaman dilakukan dengan merendam membran ESI dalam larutan CdCl3 0,1 M dalam variasi waktu 3-24 jam dengan interval 3 jam. Karakteristik ESI yang diuji meliputi: harga Faktor Nernst, rentang konsentrasi linier, batas deteksi, waktu respon dan usia pakai. Pengukuran potensial larutan dilakukan pada suhu kamar menggunakan larutan CdCl3 10-8-10-1 M. Hasil penelitian menunjukkan bahwa membran dengan perbandingan komposisi aliquat 336-CdCl : PVC: DBP = 4: 33: 63 (%b/b) dilarutkan dalam pelarut tetrahidrofuran (THF) 1:3 b/v menunjukkan sifat Nernstian dengan harga Faktor Nernst sebesar 58,37 mV/dekade konsentrasi pada rentang konsentrasi CdCl3 10-6 – 10-1 M CdCl3, batas deteksi 5,86 x 10-6 M atau setara 1,28 ppm CdCl3 perlu waktu perendaman selama 12 jam, waktu respon cepat (50 detik) dan usia pemakaian selama 22 hari masih baik. Kata kunci : Cadmium, Membran, Aliquat336, Potensiometri PENDAHULUAN Pertumbuhan industri yang semakin pesat dari tahun ke tahun menggakibatkan peningkatan jumlah limbah yang mencemari lingkungan seperti logam berat, salah satunya adalah logam kadmium (Cd). Logam Cd dapat tertimbun di dalam tubuh melalui rantai makanan dan dapat menyebabkan kerusakan pada kerja organ hati dan ginjal [1]. Elektroda Selektif Ion (ESI) adalah sel setengah elektrokimia (elektroda) yang membran selektif ion sebagai elemen pengenal (sensor) [2]. Telah dikembangkan sebelumnya ESI tipe kawat terlapis yang selektif terhadap ion Cd2+ dengan menggunakan D2EHPA sebagai bahan aktif membran. Pada penelitian tersebut diperoleh ESI dengan kinerja yang cukup baik pada perbandingan komposisi membran (% berat) D2EHPA:PVC:DBP = 16:28:56 bersifat Nernstian dengan harga Faktor Nernst sebesar 27,26 mV/dekade konsentrasi dalam rentang konsentrasi 10-1 - 10-5 M ion Cd2+, batas deteksi rendah sebesar 6,607 x10-6 M, waktu respon cepat (40 detik) dan usia pemakaian selama 42 hari [3,4]. Akan tetapi respon potensial dari ESI Cd2+ ini diganggu oleh adanya kation lain seperti seng, tembaga, dan timbal yang terdapat bersama sama dengan logam kadmium dalam air limbah [5]. Sehingga untuk mengatasi kekurangan tersebut dibuat ESI Cd2+ sebagai anion CdCl3 dengan menggunakan aliquat 336-CdCl3 sebagai bahan aktif. Dalam pembuatan ESI CdCl3 berbasis aliquat 336-CdCl3 harus memperhatikan komposisi membran dan waktu perendaman optimum sehingga diperoleh ESI CdCl3 yang bersifat Nernstian. Komposisi membran optimum akan menghasilkan membran yang selektif terhadap ion CdCl3. Optimasi waktu perendaman berfungsi untuk memprakondisi permukaan membran ESI CdCl3 agar sesuai dengan kondisi analit yang diukur sehingga dapat memunculkan ESI dengan karakteristik yang baik (Nernstian). Karakteristik sifat ESI yang diuji meliputi Faktor Nernst, kisaran konsentrasi, batas deteksi, waktu respon dan usia pakai. METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, aliquat 336-klorida (sigma), polimer polivinilklorida (PVC) (sigma), pemlastis dibutilftalat (DBP), tetrahidrofuran (THF) (E-merck), padatan CdCl2.H2O (E-merck), larutan HCl 37% (b/v), HNO3, etanol 96%, Pb(NO3)2, kawat Pt (panjang 5 cm, diameter 0,5 mm), kabel koaksial RG-58, plastik polietilen (PE) dan akuades. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat potensiometer (pH meter) ORION model 710 A, Elektroda pembanding Ag/AgCl, statif, batang magnet, motor rotary, neraca analitik merek adventurer model AR 2130, oven, botol semprot, botol sampel, bola hisap, stopwatch dan seperangkat peralatan gelas. Prosedur Pembuatan ESI CdCl3 tipe kawat terlapis Kawat platina (φ 0,5 mm, panjang 5 cm) dibersihkan dengan cara dicuci bagian ujung bawahnya (1,5 cm) dengan menggunakan HNO3, akuades, dan etanol 96%. Kemudian kawat platina dilapisi dengan campuran membran yang terdiri dari aliquat 336-CdCl3-, PVC, dan DBP dengan perbandingan % berat tertentu yang dilarutkan dengan THF dengan perbandingan 1 : 3 (%b/v). Bahan aktif aliquat 336-CdCl3- diperoleh dengan mengekstraksi aliquat 336 klorida dengan larutan CdCl3- 0,2 M beberapa kali sehingga diperoleh penjenuhan aliquat 336-CdCl3-. Kawat platina selanjutnya dilapisi dengan membran dan selanjutnya dikeringkan pada suhu ruang selama 30 menit yang dilanjutkan dengan pemanasan dalam oven pada temperature ± 50 oC selama 12 jam. Optimasi komposisi membran Penentuan optimasi komposisi membran dilakukan dengan pengukuran potensial pada masing-masing komposisi membran yang telah dibuat pada sederetan variasi konsentrasi larutan uji 10-8-10-1M. Selanjutnya, dibuat grafik hubungan antara E(mV) dengan -log[CdCl3-]. Slope grafik linier yang mendekati harga Faktor Nernst teoritis (59,2 mv/dekade konsentrasi) merupakan komposisi membran yang optimum untuk ESI CdCl3 yang dihasilkan. Komposisi optimum membran dapat diperoleh dengan menghitung harga ∆(de – dm). Dimana harga ∆(de – dm) mendekati nol merupakan komposisi membran yang homogen. Harga dm diperoleh dari Persamaan 1 [6]. dm = WPVC . dPVC + WDBP . dDBP (1) dengan w=% berat, de=Parameter kelarutan bahan aktif (aliquat 336-CdCl3-)=9,50 (kal.cm-3)1/2, dm=Parameter kelarutan bahan pendukung membran (kal.cm-3)1/2, dPVC=Parameter kelarutan bahan PVC=9,45 (kal.cm-3)1/2, dDBP=Parameter kelarutan bahan DBP=9,30 (kal.cm-3)1/2. Optimasi waktu perendaman Penentuan optimasi waktu perendaman membran ESI CdCl3- tipe kawat terlapis dilakukan dengan cara merendam ESI CdCl3- ke dalam larutan CdCl3- 0,1 M dengan variasi waktu 3-24 jam dengan interval 3 jam. Pengukuran potensial larutan uji CdCl3- 10-8-10-1 M dilakukan pada suhu kamar, selanjutnya dilakukan evaluasi hasil pengukuran potensial larutan dengan menentukan harga Faktor Nernst respon ESI. Karakterisasi sifat ESI CdCl3 Penentuan harga Faktor Nernst dilakukan dengan cara mengukur potensial ESI CdCl3- pada variasi konsentrasi larutan uji CdCl3- 10-8-10-1 M menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl. Data hasil pengukuran yang diperoleh dibuat grafik hubungan antara E (mV) terhadap -log [CdCl3], sehingga diperoleh harga Faktor Nernst (slope kurva), kisaran konsentrasi linier, dan batas deteksi. Penentuan waktu respon dilakukan dengan pengukuran potensial larutan CdCl3- 10-8-10-1 M setiap selang waktu 10 detik selama 180 detik hingga menunjukkan harga potensial yang tetap. Penentuan usia pemakaian ditunjukkan dengan seberapa jauh harga Faktor Nernst-nya terhadap waktu (hari). HASIL DAN PEMBAHASAN Optimasi komposisi membran Komposisi ionofor yang digunakan dalam membran sangat berpengaruh terhadap mobilitas ion. Sehingga dalam penelitian ini dilakukan uji pengaruh penambahan ionofor terhadap sifat Nernstian ESI CdCl3- yang dibuat. Optimasi waktu perendaman Penentuan optimasi waktu perendaman ini berfungsi agar didapatkan waktu prakondisi membran ESI CdCl3- yang sesuai sehingga ESI CdCl3- yang telah dibuat menjadi sensitif dalam merespon ion CdCl3- dalam larutan analit. Karakterisasi sifat ESI CdCl3- tipe kawat terlapis Karakterisasi sifat ESI dilakukan untuk menguji apakah ESI yang telah dibuat baik atau tidak untuk análisis ion CdCl3-. . Komposisi membran 2 merupakan komposisi membran optimum dengan harga Faktor Nernst sebesar 58,37 mV/dekade konsentrasi. Sifat Nernstian yang dihasilkan oleh komposisi membran 2 terlihat dari harga ∆(de-dm) yang kecil yaitu sebesar 0,52 dimana mampu menghasilkan membran yang homogen, bersifat hidrofob dan memiliki konduktivitas listrik besar serta mempunyai tetapan dielektrik cukup besar, sehingga bahan aktif mampu terdisosiasi dan melakukan pertukaran ion dengan CdCl3- dalam larutan analit, menghasilkan asosiasi ion aliquat 336-CdCl3- yang terekstraksi ke dalam membran sehingga disensor oleh membran ESI. Sedangkan pada komposisi membran 1 dengan harga ∆(de-dm) yang paling kecil yaitu 0,43 memiliki harga Faktor Nernst yang lebih kecil daripada komposisi membran 2 yaitu sebesar 55,40 mV/dekade konsentrasi. Hal ini terjadi karena pada komposisi membran 1 bahan aktif belum jenuh terhadap ion CdCl3- sehingga hanya sedikit ion CdCl3- membran yang dapat tertukar oleh ion CdCl3- larutan uji pada daerah antar muka membran-analit. Sedangkan pada komposisi membran 2 bahan aktif telah jenuh oleh ion CdCl3- sehingga kebutuhan ion CdCl3- larutan yang dapat menggantikan ion CdCl3- yang terikat membran pada daerah antar muka membran-analit telah terpenuhi (sesuai dengan kapasitas tukar ion bahan aktif membran) sehingga menghasilkan membran yang bersifat Nernstian. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa komposisi membran optimum ESI CdCl3- tipe kawat terlapis adalah membran dengan perbandingan komposisi aliquat 336-CdCl3- : PVC : DBP sebesar 4 : 33 : 63 (%b/b) . Waktu perendaman optimum dari ESI CdCl3- tipe kawat terlapis adalah 12 jam ESI CdCl3- tipe kawat terlapis memiliki karakteristik Nernstian dengan harga Faktor Nernst sebesar 58,37 mV/dekade konsentrasi, rentang konsentrasi pengukuran berkisar 10-6 – 10-1 M CdCl3- dengan batas deteksi pengukuran sebesar 5,86 x 10-6 M atau setara 1,28 ppm CdCl3-, waktu respon pengukuran 50 detik dan usia pemakaian 22 hari. DAFTAR PUSTAKA 1. Ratnaningsih, A., 2004, Pengaruh Kadmium terhadap Gangguan Patologik pada TikusPercobaan, Jurnal Matematika, Sains dan Teknologi, Vol. 5(1), pp.53-63. 2. Wroblewski, W., 2005, Ion Selective Electrode, http://www.csrg.ch.pw.edu.pl, tanggalakses 16 Juni 2013. 3. Putra, D. A., 2013, Pembuatan Elektroda Selektive ion Cd (II) Tipe Kawat Terlapis Bermembran D2EHPA, Skripsi Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang. 4. Kusrini, E., 2013, Karakterisasi Elektroda Selelktif Ion (ESI) Kadmium Tipe KawatTerlapis Bermembran D2EHPA, Skripsi Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya,Malang. 5. Hidayat, A, 2013, Cemaran Logam Berat Kadmium (Cd) dan Akibatnya Bagi Kesehatan Manusia,http://pphp.deptan.go.id/disp_informasi/1/1/0/1339/cemaran_logam_berat_kadmium cd_dan_akibatnya_bagi_kesehatan_manusia.html, Tanggal akses: 16 Juli 2013. 6. Niesel, N. J. and E. H. Hansen, 1976, New Nitrate Ion Selective Electrodes BasedQuarternary Ammonium Coumpounds in Nonporous Polymer Membranes, Analytical Chimica Acta, pp. 1-16