BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Undur-undur Darat Undur-undur adalah kelompok binatang holometabola, yaitu serangga yang mengalami metamorfosis sempurna. Tahapan dari daur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna adalah telur, larva, pupa, lalu menjadi imago. Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan hewan dewasa. Pupa adalah kepompong dimana pada saat itu serangga tidak melakukan kegiatan. Akan tetapi, pada saat itu terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Sedangkan imago adalah fase dewasa atau fase perkembangbiakan (Nugroho, 2008).

Gambar 2.1. Undur undur darat (Myrmeleon sp.)

Undur-undur yaitu mempunyai Ordo Neuroptera (serangga bersayap jala), famili myrmeleontidae. Ciri-ciri: serangga ini mempunyai mulut menggigit, dan mempunyai dua pasang sayap yang urat-uratnya berbentuk seperti jala. Dalam bahasa latinnya : Myrmeleon formicarius atau lion ant dalam bahasa inggris. Dalam versi yang lain Undur-undur juga mempunyai family Myrmecoleonidae dari bangsa Planipenia.

Universitas Sumatera Utara

Undur-undur darat diklasifikasikan sebagai berikut: Kerajaan : Animalis Devisi

: Magnoliophyza

Kelas

: Insecta

Ordo

: NeuropteraFamili

: Myrmeleontidae

Genus

: MyrmeleonSpesies

: Myrmeleon Sp.

Undur-undur termasuk binatang pemangsa, membuat sarangnya di tanah yang kering dan cukup mendapat cahaya. Sarang yang berbentuk tirus atau kerucut itu juga berfungsi sebagai perangkap. Sarang undur-undur sering dijumpai diketeduhan atap rumah, atau dibawah lantai rumah yang tinggi. Larva dari undurundur mirip sebuah kantung yang berbuku-buku dan memiliki rahang melengkung yang sangat besar. Ia membuat lubang dalam tanah pasir yang gembur dengan gerakan spiral ekornya. Tanah yang terlepas dibuang keluar lubang dengan kepalanya. Pada dasar lubang tersembunyi, rahangnya siap menangkap serangga kecil yang terperangkap dan menjadi mangsanya.

Gambar 2.2. Sarang undur-undur darat. (Widjajanto, dkk.2007)

Undur-undur memiliki tahapan kehidupan seperti kupu-kupu yaitu bermetamorfosa. Tahapan dari daur serangga yang di alami undur-undur adalah metamorphosis sempurna berawal dari: telur-larva-pupa-imago.


Gambar 2.3. Metamorfosa undur-undur

Gambar 2.4. pupa undur-undur

Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan dewasa. Pupa adalah kepompong dimana pada saat itu pula terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Imago adalah fase dewasa atau fase perkembangan . Jadi undur-undur merupakan larva dari suatu fase dalam metamorphosis sempurna serangga.

Gambar. 2.5 capung undur-undur


Undur-undur berkhasiat mengobati penyakit diabetes, terbukti secara medis, bahkan para dokter menganjurkan pasiennya untuk memakan binatang undur-undur yang masih hidup tanpa harus dibersihkan air terlebih dahulu. Kalau terkena air khasiatnya akan hilang. Yang dapat dipercaya menyembuhkan diabetes dari binatang undur-undur ini salah satunya adalah bulunya. Undur-undur juga tidak boleh dimakan dalam keadaan mati. Jika merasa jijik, pasien bisa memasukkan ke kapsul kosong lalu dimakan dengan dorongan air. Kekuatan hidup undur-undur jika di tempat terbuka (bukan di tanah gembur) bisa bertahan selama dua hari, jika disediakan tanah gembur, akan bertahan hidup cukup lama. (http://www.anehdidunia.com/2012/04/binatang-undur-undur-dankegunaannya.html)

2.2. Mineral

Dari dalam tanah tumbuhan hijau menghisap zat-zat tertentu melalui akarnya. Zatzat ini masuk kedalam tumbuhan dalam bentuk terlarut didalam air. Zat-zat ini biasanya berupa garam-garaman dan dinamakan mineral. Mineral ini berlainan halnya dengan bahan organik seperti karbohidrat, protein, dan lemak tidak dapat dibuat oleh tumbuh-tumbuhan. Karena itu mineral tergolong bahan tak-organik, yaitu tidak berasal dari mahluk hidup.

Kalau bahan tumbuhan seperti kayu bakar atau arang kita bakar, akan tersisa abu. Abu ini terdiri atas bahan mineral yang telah diserap oleh tumbuhan kedalam bagian tubuhnya. Sewaktu pembakaran, semua bahan organik habis terbakar menjadi karbon dioksida dan air. Tetapi bahan tak-organik tersisa sebagai garam-garaman yang bentuknya berupa abu. Didalam abu ini dapat ditemukan antara lain logam Natrium (Na), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Seng (Zn), Besi (Fe), Mangan (Mn), dan Molibden (Mo). Logam-logam ini ada dalam bentuk senyawa garam Fosfat yang mengandung Fosfor (P), Klorida yang mengandung Klor (Cl), Yodida yang mengandung Yod (J), Fluorida yang mengandung Fluor (F), atau Sulfat yang mengandung Sulfur (S).


Kalau kita makan tumbuh-tumbuhan, sudah tentu garam-garam inipun akan memasuki tubuh kita. Didalam tubuh kita mineral seperti kalsium fosfat terdapat didalam bagian tubuh seperti tulang dan gigi. Demikian pula mineral seperti besi menjadi bagian hemoglobin, atau juga disebut butir darah merah. Hemoglobin adalah suatu protein yang kerjanya mengangkut oksigen di dalam darah ke seluruh bagian tubuh kita.

Di dalam daun-daunan hijau juga ada protein yang bentuknya hampir sama dengan hemoglobin, yaitu klorofil. Klorofil atau hijau daun tidak mengandung logam besi, tetapi logam Magnesium. Selain itu mineral seperti natrium dalam bentuk garam natrium klorida, kalsium dalam bentuk kalsium hidrofosfat, serta magnesium, dapat terlarut didalam cairan sel tubuh kita. Perananya mengatur berbagai proses kehidupan. Kalsium misalnya diperlukan sedikit agar darah dapat mengggumpal. Demikian pula kalsium berperan dalam peristiwa menegang dan melemasnya otot seperti otot jantung. Sedangkan magnesium diperlukan sebagai bahan pembentuk enzim. Natrium dan kalium diperlukan untuk mengatur tekanan cairan tubuh di dalam sel-sel tubuh.

Jadi, mineral-mineral didalam tubuh kita mempunyai dua macam tugas. Yang pertama ialah sebagai bahan pembentuk bagian-bagian tubuh, seperti tulang dan gigi. Yang kedua ialah sebagai zat pengatur kelangsungan hidup. Mineral yang diperlukan oleh manusia ialah kalsium, fosfor, magnesium, kalium, natrium, mangan, besi, tembaga, kobalt, yodium, belerang, dan seng. Ada mineral yang diperlukan dalam jumlah yang cukup banyak, yaitu pada kadar 100 g atau lebih sehari bagi setiap orang dewasa. Mineral seperti ini disebut unsur hara makro. Termasuk kedalam golongan ini ialah kalium, natrium, kalsium, fosfor, magnesium, dan klor. Ada pula mineral yang kita perlukan dalam kadar yang lebih rendah, yaitu tidak lebih dari beberapa mg setiap hari untuk orang dewasa. Mineral seperti ini disebut unsur hara mikro. Termasuk kedalam golongan ini ialah besi, yodium, seng, krom dan flour.(Nasoetion. 1995)


Mineral sangat penting bagi metabolisme tubuh. Mineral dapat diibaratkan sebagai “busi” dari kehidupan karena mineral diperlukan untuk mengaktifkan ribuan reaksi enzimatis dalam tubuh. Masing-masing mineral tidak bekerja sendiri, tetapi bekerja secara seimbang satu sama lainnya. Oleh karena itu, bila kita kelebihan satu mineral akan berakibat defisiensi (kekurangan) mineral lainnya. Misalnya, kelebihan kalsium akan berakibat hilangnya magnesium dan seng. Kelebihan natrium dan kalium akan berakibat defisiensi kalsium dan magnesium. Kelebihan kalsium dan magnesium akan menyebabkan defisiensi natrium dan kalium. Kelebihan natrium akan menyebabkan kehilangan kalium. Kelebihan kalium akan berakibat hilangnya natrium. Kelebihan tembaga akan mengakibatkan kehilangan seng. Kelebihan seng akan berakibat hilangnya tembaga dan besi. Kelebihan fosfat akan mengakibatkan hilangnya kalsium. Semuanya itu disebut reaksi berantai defisiensi.(Sembiring. 2000)

2.3. Logam Berat

Logam berat mengacu pada setiap logam yang berat atomnya lebih besar dari berkisar 50. Ketika terserap kedalam tubuh, secara langsung logam berat beracun (Eugene. 1990).Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih dari 5 gr/cm3 (Fardiaz. 1992).

Hg mempunyai densitas 13,55gr/cm3. Diantara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb,As, Cr, Sn, Zn (Fardiaz, 1992).

Logam berat termasuk golongan logam dengan kriteria yang sama dengan logam lain, yaitu: a. Memiliki kemampuan yang baik sebagai penghantar panas b. Memiliki kemampuan yang baik sebagai penghantar daya listrik c. Memiliki kekerapan tinggi


d. Dapat membentuk alloy dengan logam lain e. Untuk logam yang padat dapat ditempa

Perbedaannya terletak pada pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Logam berat esensial seperti Zn, Fe, dan Cu, bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah berlebih akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh. Dan jika yang masuk adalah logam berat beracun, seperti Pb, Cd, Cr, dan Hg, maka dipastikan organisme tersebut akan keracunan. Dalam sistem biologi logam berat bersift toksik, sebab dapat bereaksi dengan protein, enzim dan asam amino. Logam berat dalam senyawa organic dapat terikat sebagai bio anorganik, yaitu senyawa logam yang terikat dalam sistem biologi (Heryando Palar, 1994).

2.3.1. Logam Cd

Unsur Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku, sedimen, dll. Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi-fraksi tanah yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Senyawa-senyawa tertentu seperti bahan ligand dapat mempengaruhi aktivitas ion Cd, yaitu membentuk kompleks Cd-ligan yang stabil (Lahuddin,2007)

Kadmium (Cd) merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena unsur ini berisiko tinggi terhadap pembuluh darah. Logam ini memiliki tendensi untuk bioakumulasi. Keracunan yang disebabkan oleh kadmium dapat bersifat akut dan keracunan kronis. Logam Cd merupakan logam asing dalam tubuh dan tidak dibutuhkan dalam proses metabolisme. Logam ini teradsorbsi oleh tubuh manusia yang akan menggumpal di dalam ginjal, hati dan sebagian dibuang keluar melalui saluran pencernaan. Keracunan Cd dapat mempengaruhi otot polos pembuluh darah. Akibatnya tekanan darah menjadi tinggi yang kemudian bisa menyebabkan terjadinya gagal jantung dan kerusakan ginjal.

(http://chemistry35.blogspot.com/2012/01/kadmium-cd-ini-pertama-kaliditemukan.html).


2.3.2. Logam Fe

Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Besi membentuk dua deret garam yang penting. Garam-garam besi(II) atau fero diturunkan dari besi (II) oksida, FeO. Garam-garam ini mengandung kation Fe2+ dan berwarna sedikit hijau. Garam-garam besi(III) atau feri diturunkan dari oksida besi(III), Fe2O3. Mereka lebih stabil daripada garam besi (II). Zat-zat pereduksi mengubah ion besi(III) menjadi besi(II). (Svehla, 1990).

Besi merupakan mikroelemen esensial dalam system mahluk hidup. Logam ini banyak digunakan dalam pabrik dan merupakan logam multiguna. Besi banyak ditemukan dalam bahan makanan yang jumlahnya bervariasi dari yang rendah (dalam sayuran) dan yang tinggi (dalam daging). Kandungan ya g rendah dari Fe dalam makanan akan menyebabkan naiknya efisiensi absorpsi Fe, disamping itu absorpsi logam lain juga meningkat baik esenssial (Co, Mn,Zn) maupun toksik (Cd, Pb). Tetapi sebaliknya makanan yang banyak mengandung Fe dapat menurunkan absorpsi Zn pada manusia dan Cu pada ruminansia. (Darmono,1995).

Salah satu alasan mengapa Fe toksik pada sel adalah karena Fe mengkatalis pembentukan hidroksi radikal. Radikal oksigen terkenal toksik pada sel – sel hidup karena mampu menginduksi peroksida membrane lisosom yang menyebabkan kerusakan endotel dan paru – paru serta agregasi platelet darah. (Merian,1994)

2.3.3. Logam Pb

Timbal-senyawa yang mengandung toksik yang tinggi dan lebih dikenal dalam masyarakat daripada arsenik saat ini. Polusi timbal dianggap oleh para ahli menjadi masalah lingkungan utama yang dihadapi dunia modern (Meyer. 1990). Timbel merupakan logam yang berwarna abu-abu kebiruan, dengan rapatan yang


tinggi(11,48 gr/ml pada suhu kamar). Ia mudah terlarut dalam asam nitrat yang sedang pekatnya (8 M). (Svehla, 1990).

1. Sumber dari Alam

Kadar Pb yang secara alami dapat ditemukan dalam bebatuan sekitar 13 mg/kg. Khusus Pb yang tercampur dengan batu fosfat dan terdapat didalam batu pasir (sand stone) kadarnya lebih besar yaitu 100 mg/kg. Pb yang terdapat di tanah berkadar sekitar 5 -25 mg/kg dan di air bawah tanah (ground water) berkisar antara 1- 60μg/liter. Secara alami Pb juga ditemukan di air permukaan. Kadar Pb pada air telaga dan air sungai adalah sebesar 1 -10 μg/liter. Dalam air laut kadar Pb lebih rendah dari dalam air tawar. Laut Bermuda yang dikatakan terbebas dari pencemaran mengandung Pb sekitar 0,07 μg/liter. Kandungan Pb dalam air danau dan sungai di USA berkisar antara 1-10 μg/liter. 2. Sumber dari Industri

Industri yang perpotensi sebagai sumber pencemaran Pb adalah semua industri yang memakai Pb sebagai bahan baku maupun bahan penolong, misalnya: Industri pengecoran maupun pemurnian. Industri ini menghasilkan timbal konsentrat (primary lead), maupun secondary lead yang berasal dari potongan logam (scrap). Industri batery. Industri ini banyak menggunakan logam Pb terutama lead antimony alloy dan lead oxides sebagai bahan dasarnya. Industri bahan bakar. Pb berupa tetra ethyl lead dan tetra methyl lead banyak dipakai sebagai anti knock pada bahan bakar, sehingga baik industry maupun bahan bakar yang dihasilkan merupakan sum ber pencemaran Pb. Industri kabel. Industri kabel memerlukan Pb untuk melapisi kabel. Saat ini pemakaian Pb di industri kabel mulai berkurang, walaupun masih digunakan campuran logam Cd, Fe, Cr, Au dan arsenik yang juga membahayakan untuk kehidupan makluk hidup. Industri kimia, yang menggunakan bahan pewarna. Pada industri ini seringkali dipakai Pb karena


toksisitasnya relatif lebih rendah jika dibandingkan dengan logam pigmen yang lain. Sebagai pewarna merah pada cat biasanya dipakai red lead, sedangkan untuk warna kuning dipakai lead chromate.

3. Sumber dari Transportasi

Hasil pembakaran dari bahan tambahan (aditive) Pb pada bahan bakar kendaraan bermotor menghasilkan emisi Pb in organik. Logam berat Pb yang bercampur dengan bahan bakar tersebut akan bercampur dengan oli dan melalui proses di dalam mesin maka logam berat Pb akan keluar dari knalpot bersama dengan gas buang lainnya. (http://haklibondowoso.blogspot.com/2013/01/toksikologi-logamberat-b3-dan.html). Daya racun didalam tubuh diantaranya disebabkan oleh penghambatan enzim-enzim oleh ion Pb2+. Enzim yang diduga dihambat adalah yang dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin . penghambatan tersebut diakibatkan karena terbentuknya ikatan yang kuat (ikatan kovalen) antara Pb2+ dengan grup sulfur yang terdapat dalam asam-asam amino (misalnya cistein) dari enzim tersebut .(Fardiaz. 1992).

2.3.4. Logam Cr

Logam berat krom (Cr) merupakan logam berwarna abu-abu, tahan terhadap oksidasi meskipun pada suhu tinggi, mengkilat, keras, bersifat paramagnetik, dan mempunyai bentuk senyawa-senyawa berwarna.

Krom merupakan elemen yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari dan merupakan unsur esensial bagi manusia dan hewan pada konsentrasi yang rendah, krom tersedia sebagai krom (II), krom (III), dan krom (VI) atau di kenal dengan krom heksavalen dan beracun bagi manusia (Stoeppler, M. 1992)


Cr (III) merupakan mikronutrien bagi makhluk hidup, tetapi bersifat toksik dalam dosis tinggi. Cr (III) dibutuhkan untuk metabolisme hormone insulin dan pengaturan kadar glukosa darah. Defisiensi Cr (III) bisa menyebabkan hiperglisemia, glukosoria, meningkatnya cadangan lemak tubuh , dan menurunkan jumlah sperma (widowati, W.2008)

Dalam bentuk makanan, kromium diserap 10-25 %. Kromium digunakan dalam pembuatan baja, batu bata dalam tungku, pewarna, pigmen untuk meningkatkan ketahanan logam dan krom, penyamakan kulit, dan kayu. Penjualan produk atau bahan kimia yang mengandung kromium dan bahan bakar fosil menyebabkan terjadinya pembakaran ke udara, tanah, dan air. Partikel menetap di udara dalam waktu kurang dari 10 hari, akan menempel pada partikel tanah, dan dalam air dengan sedikit larut. Efek racun akan timbul, jika menghirup udara tempat kerja yang terkontaminasi, misalnya dalam pengelasan stainless steel, kromat atau produksi pigmen krom, pelapisan krom, dan penyamakan kulit. Selain itu, jika menghirup serbuk gergaji dari kayu yang mengandung kromium akan menimbulkan efek keracunan. Efek toksik kromium dapat merusak dan mengiritasi hidung, paru-paru, lambung, dan usus. Dampak jangka panjang yang tinggi dari kromium menyebabkan kerusakan pada hidung dan paru-paru. Mengonsumsi makanan berbahan kromium dalam jumlah yang sangat besar, menyebabkan gangguan perut, bisul, kejang, ginjal, kerusakan hati, dan bahkan kematian.(http://blogibnuseru.blogspot.com/2011/12/nikel-nikel-adalah-unsurkimia-metalik.html).

2.4. Destruksi Kimia

Destruksi merupakan suatu cara perlakuaan ( perombakan ) senyawa menjadi unsur – unsur sehingga dapat dianalisa. Metode destruksi materi organik dapat dilakukan dengan dua cara yang selama ini dikenal dengan :


1. Metode destruksi basah 2. Metode destruksi kering

Destruksi basah pada prinsipnya adalah penggunaan asam nitrat untuk mendestruksi zat organik pada suhu rendah dengan maksud menghindari kehilangan mineral akibat penguapan. Pada tahapan selanjutnya, proses ini seringkali berlangsung sangat cepat akibat pengaruh asam perklorat atau hidrat peroksida. Destruksi basah pada umumnya digunakan untuk menganalisa arsen, timah hitam, timah putih, seng, dan tembaga.

Ada tiga macam cara kerja destruksi basah dapat dilakukan, yaitu : 1. Destruksi basah menggunakan HNO3 dan H2SO4 2. Destruksi basah menggunkana HNO3, H2SO4, dan HClO4 3. Destruksi basah menggunakan HNO3, H2SO4, dan H2O2 . (Apriyanto,1989). Destruksi kering merupakan penguraian ( perombakan ) senyawa organik dalam sampel menjadi anorganik dengan jalan pengabuan sampel dan memerlukan suhu pemanasan tertentu. (Raimon, 1992).

Destruksi kering merupakan perombakan organic logam di dalam sampel menjadi logam-logam anorganik dengan jalan pengabuan sampel dalam muffle furnace dan memerlukan suhu pemanasan tertentu. Pada umumnya dalam destruksi kering ini dibutuhkan suhu pemanasan antara 400-800oC, tetapi suhu ini sangat tergantung pada jenis sampel yang akan dianalisis. Untuk menentukan suhu pengabuan dengan system ini terlebih dahulu ditinjau jenis logam yang akan dianalisis. Bila oksida-oksida logam yang terbentuk bersifat kurang stabil, maka perlakuan ini tidak memberikan hasil yang baik. Untuk logam Fe, Cu, dan Zn oksidanya yang terbentuk adalah Fe2O3, FeO, CuO, dan ZnO. Semua oksida logam ini cukup stabil pada suhu pengabuan yang digunakan. Oksida-oksida ini kemudian dilarutkan ke dalam pelarut asam encer baik tunggal maupun campuran, setelah itu dianalisis menurut metode yang digunakan.

Contoh yang telah

didestruksi, baik destruksi basah maupun kering dianalisis kandungan logamnya.


Metode yang digunakaan untuk penentuan logam-logam tersebut yaitu metode Spektrofotometer Serapan Atom (Raimon, 1993).

Bahan yang mempunyai kadar air tinggi sebelum pengabuan harus dikeringkan terlebih dahulu. Bahan yang mempunyai kandungan zat yang mudah menguap dan berlemak banyak pengabuan dilakukan dengan suhu mula-mula rendah sampai asap hilang, baru kemudian dinaikkan suhunya sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk bahan yang membentuk buih waktu dipanaskan harus dikeringkan dulu dalam oven dan ditambahkan zat anti buih misalnya olive atau parain. Bahan yang akan diabukan ditempatkan dalam wadah khusus yang disebut krusibel dengan berbagai kapasitas dan pemilihan wadah ini disesuaikan dengan bahan yang akan diabukan. Temperatur pengabuan harus diperhatikan sungguhsungguh karena banyak element abu yang dapat menguap pada suhu yang tinggi.

Lama pengabuan tiap bahan berbeda-beda dan berkisar antara 2-8 jam. Pengabuan dianggap selesai apabila diperoleh sisa pengabuan yang umumnya berwarna putih abu-abu dan beratnya konstan dengan selang waktu pengabuan 30 menit. Penimbangan terhadap bahan dilakukan dalam keadaan dingin, untuk itu maka cawan krusibel yang berisi abu yang diambil dari dalam alat pengabuan (muffle) harus lebih dahulu dimasukkan ke dalam oven bersuhu 105oC agar suhunya turun, baru kemudian dimasukkan ke dalam desikator sampai dingin. Desikator yang digunakan harus dilengkapi dengan zat penyerap uap air misalnya silika gel atau kalsium klorida, natrium hidroksida. Penentuan abu yang tidak larut dalam asam dilakukan dengan mencampurkan abu dalam asam klorida 10%. Setelah diaduk kemudian dipanaskan selanjutnya disaring dengan kertas whatman no.42. Residu merupakan abu yang tidak larut dalam asam yang terdiri atas pasir dan silika. Apabila abu banyak mengandung bahan jenis ini maka dapat diperkirakan proses pencucian bahan tidak sempurna ataupun terjadinya kontaminasi dari tanah selama proses pengolahan bahan tersebut .(Sudarmadji. 1989)


Metode ini digunakan secara luas untuk penentuan kadar unsur logam dalam jumlah kecil atau trace level ( Kealey, D. 2002).

2.5. Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry 2.5.1. Definisi Umum

Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry ( ICP/OES ) adalah instrumen yang sangat baik untuk penentuan logam dalam berbagai matriks sampel yang berbeda. Dengan teknik ini, sampel cair di injeksikan ke dalam Radio Frequency (RF)-induksi plasma argon menggunakan satu jenis nebulizer. Sampel dalam bentuk kabut mencapai plasma dengan cepat dan mengering, menguap, dan menghasilkan energy selama proses eksitasi pada suhu tinggi . Emisi atom yang berasal dari plasma dianggap baik pada konfigurasi radial atau aksial , yang dikumpulkan dengan lensa atau cermin , dan dilewatkan masuk ke celah pada panjang gelombang yang selektif. Pengukuran unsur tunggal dapat dilakukan

dengan

efektif

menggunakan

kombinasi

sederhana

tabung

monokromator /photomultiplier (PMT), dan penentuan multiunsur secara simultan dilakukan hingga 70 unsur dengan kombinasi polychromator dan array detektor. Kinerja analisa sistem tersebut kompetitif dengan teknik analisis anorganik lainnya, terutama berkaitan dengan throughput dan sensitivitas sampel.

Sampel cair dan gas dapat diinjeksikan secara langsung ke dalam instrumen , sedangkan sampel padat memerlukan ekstraksi atau pelarutan dengan asam sehingga analit berbentuk larutan . Larutan sampel diubah menjadi aerosol dan bergerak ke saluran pusat plasma . Pada bagian inti Inductively Coupled Plasma (ICP) temperatur mencapai 10.000 K, sehingga aerosol menguap dengan cepat. Unsur analit dibebaskan sebagai atom-atom bebas dalam keadaan gas. Tumbukan eksitasi lebih lanjut dalam plasma memberikan energi tambahan pada atom, yang menyebabkan atom-atom pada keadaan tereksitasi. Energi yang ada memungkinkan untuk mengubah atom menjadi ion-ion dan kemudian menjadikan ion-ion pada keadaan tereksitasi (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).


Atom dan ion pada keadaan tereksitasi dengan lambat menuju keadaan dasar melalui emisi foton. Foton memiliki energi yang karakteristik yang ditentukan oleh struktur tingkat energi terkuantisasi untuk atom atau ion. Dengan demikian panjang gelombang dari foton dapat digunakan untuk mengidentifikasi unsur-unsur dari keadaan awal. Jumlah foton berbanding lurus dengan konsentrasi unsur yang ada pada sampel (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).

Instrumentasi yang terkait dengan sistem ICP/OES relatif sederhana. Sebagian dari foton yang diemisikan oleh ICP dikumpulkan dengan sebuah lensa atau cermin cekung. Optik pemokus ini memberi gambaran ICP pada jalur masuk perangkat penyaring panjang gelombang seperti monokromator. Panjang gelombang partikel melewati sebuah monokromator yang akan diubah menjadi sinyal listrik oleh photodetektor. Sinyal diperkuat dan diproses oleh elektronik detektor, kemudian ditampilkan dan disimpan oleh komputer (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).

2.5.2. Karakteristik ICP-OES

Keuntungan utama dari analisis menggunakan ICP dibanding dengan instrument yang menggunakan sumber eksitasi lainnya adalah kemampuannya untuk efisiensi dan kebolehulangan pada penguapan, atomisasi, eksitasi, dan ionisasi untuk berbagai unsur dalam berbagai sampel yang berbeda. Hal ini terutama disebabkan oleh suhu yang tinggi, 6000-7000 K pada ICP. Suhu ini jauh lebih tinggi dari suhu maksimum pada flame atau tungku (3300 K). Suhu yang tinggi pada ICP membuatnya mampu untuk mengeksitasi unsur yang tahan terhadap panas, dan tahan terhadap interferensi (Hou, X. and Jones, B. T. 2000).


2.5.3. Instrumentasi ICP-OES

Representasi dan tampilan dari ICP-OES dapat dilihat dari gambar berikut:

Gambar 2.6. Komponen utama dan susunan dari peralatan Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry.

1. Pemasukan Sampel a. Nebulizer

Nebulizer adalah perangkat yang digunakan untuk mengkonversi cairan menjadi aerosol yang kemudian dialirkan ke plasma. Sistem pemasukan sampel yang ideal untuk semua sampel pada plasma adalah kemampuan plasma untuk mensolvasi, vaporisasi, atomisasi atau ionisasi, dan eksitasi. Karena hanya tetesan kecil dalam ICP yang dianalisa, kemampuan untuk menghasilkan tetesan kecil untuk berbagai sampel sangat menentukan kegunaan dari nebulizer pada ICP-OES. Banyak perangkat yang dapat digunakan untuk memecah cairan menjadi aerosol, namun hanya dua yang dapat digunakan pada ICP, yaitu pneumatik force dan ultrasonic mechanical force.


b. Pompa

Pompa adalah perangkat yang digunakan untuk mengalirkan sampel larutan kedalam nebulizer. Dengan adanya pompa maka laju aliran konstan dan tidak tergantung pada parameter larutan seperti viskositas dan tegangan permukaan larutan. Selain itu laju aliran dapat dikontrol dan memungkinkan washout lebih cepat dari nebulizer dan ruang semprot.

c. Spray Chamber (Tempat Penyemprot)

Setelah sampel aerosol terdapat pada nebulizer, harus segera dialirkan pada torch sehingga dapat diinjeksikan ke dalam plasma. Karena hanya tetesan kecil aerosol cocok untuk diinjeksikan ke dalam plasma, spray chamber ditempatkan antara nebulizer dan torch. Fungsi utama dari spray chamber adalah untuk menghilangkan tetesan besar dari aerosol. Tujuan kedua dari spray chamber adalah untuk melancarkan keluaran pulsa yang terjadi selama nebulisasi, karena spray chamber ikut memompa larutan.

d. Drains

Drains pada ICP berfungsi untuk membawa kelebihan sampel dari spray chamber menuju ke tempat pembuangan. Selain itu, system drains memberikan tekanan balik yang dibutuhkan untuk memaksa aerosol pada nebulizer melalui aliran gas pada tungku injector tube kedalam plasma discharge. Jika sistem drains tidak membuang habis sampel dan memungkinkan masih adanya gelembung, maka injeksi sampel kedalam plasma dapat terganggu dan menyebabkan gangguan pada sinyal emisi.


2. Penghasil Emisi a. Torches (Tungku)

Dari spray chamber aerosol diinjeksikan melalui torch kedalam plasma yang akan terdesolvasi, menguap, teratomisasi, tereksitasi dan terionisasi oleh plasma. Torch terdiri dari tiga tabung konsentrik, untuk aliran argon dan injeksi aerosol. Tiga tabung itu terdiri dari plasma flow, auxiliary flow dan nebulizer flow.

b. Radio Frequency Generator.

Radio frequency (RF) generator adalah peralatan yang menyediakan daya untuk pembangkit dan pemeliharaan debit plasma. Daya ini biasanya berkisar antara 700 sampai 1.500 watt, yang ditransfer ke gas plasma melalui kumparan yang terdapat pada sekitar bagian atas torch. Kumparan, yang bertindak sebagai antena untuk mentransfer daya RF ke plasma, biasanya terbuat dari pipa tembaga dan didinginkan oleh air atau gas selama operasi.

3. Pengumpulan dan Pendeteksian Emisi. a. Optik

Radiasi biasanya dikumpulkan oleh fokus optik seperti lensa cembung atau cermin cekung. Optik ini bersifat mengumpulkan sinar, sehingga sinar difokuskan menuju celah pada monokromator atau polikromator.

b. Monokromator

Monokromator digunakan untuk memisahkan garis emisi sesuai dengan panjang gelombangnya. Monokromator digunakan dalam analisa multi unsur dengan cara memindai cepat dari satu garis emisi ke garis emisi lainnya. Kisi difraksi merupakan inti dari spectrometer, kisi memecah cahaya putih menjadi beberapa panjang gelombang yang berbeda. Untuk menganalisa multi unsur secara simultan dapat digunakan polikromator.


c. Detektor

Detektor digunakan untuk mengukur intensitas garis emisi setelah garis emisi dipisahkan oleh monokromator/polikromator. Jenis deteiktor yang paling banyak digunakan pada ICP-OES adalah tabung photomultiplier (PMT).

4. Pemrosesan Sinyal dan Instrumen Kontrol a. Pemrosesan Sinyal

Setelah emisi dideteksi oleh detector (PMT), maka arus anoda PMT dapat dikonversi, yang mewakili intensitas emisi menjadi sinyal tegangan yang diubah menjadi informasi digital. Informasi digital inilah yang mewakili intensitas emisi relative atau konsentrasi dari sampel.

b. Komputer dan Processor

Komputer digunakan sebagai instrument untuk mengontrol, memanipulasi dan mengumpulkan data analisis. Pada komputer kita dapat memilih parameter operasi yang tepat untuk analisis seperti panjang gelombang, tegangan PMT, mengkoreksi background pengukuran dan konsentrasi larutan standar. Kemampuan untuk melihat data spectral pengukuran dengan waktu analisis yang sangat cepat merupakan tujuan utama penggunaan computer dalam setiap instrumentasi (Boss, C. B. and Freeden, K. J. 1997).

2.6. Spektrofotometri Serapan Atom. 2.6.1. Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom Spektroskopi serapan atom adalah spektroskopi atomik yang disertai penyerapan sebagai suatu emisi atau pancaran. Di dalam beberapa dekade spektroskopi serapan atom menjadi salah satu dari cara yang yang paling luas digunakan untuk teknik analisa. (Kennedy, J.H.1984).


Metode spektrofotometri serapan atom berprinsip pada adsorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu. Misanya natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm, sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini mempuyai cukup energy untuk mengubah tinkat elektonik suatu atom. Transisi elektronik suatu unsure bersifat spesifik. Dengan adsorbsi energy, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkn energinya ke tingkat eksitasi

Umumnya bahan bakar yang digunakan adalah propane, butane, hydrogen, dan asetilen, sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen, N2O dan asetilen. Logam-logam yang mudah diuapkan seperti Cu, Pd, Zn, Cd umumnya ditentukan ada suhu rendah sedangkan unsurunsur yang tak mudah diatomisasi diperlukan suhu tinggi. Suhu tinggi dapat dicapai dengan menggunakan suatu oksidator bersama dengan gas pembakar, contohnya atomisasi unsur seperti Al, Ti, Be tanah jarang perlu menggunakan nyala oksiasetilena atau nyala nitrogen oksidaasetilena sedangkan atomisasi unsur alkali hatus menggunakan campuran asetilena udara (Khopkar, S.M. 2007).

Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah sekelumit dan sangat kelumit. Cara analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul dari logam dalam sampel tersebut. Spektroskopi serapan atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral, dan sinar yang diserap biasanya sinar tampak atau ultraviolet. Metode spektroskopi serapan atom berdasarkan pada prinsip absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom yang mana transisi elektronik suatu atom bersifat spesifik. Dengan menyerap suatu energi, maka atom akan memperoleh energi sehingga suatu atom pada keadaan dasar dapat ditimgkatkan energinya ke tingkat eksitasi (Rohman,A.2007).


2.6.2. Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom

Komponen penting yang membentuk spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada skema di bawah ini:

A

B

C

D

E

F

A = Lampu Katoda Berongga B = Chopper C = Tungku D = Monokromator E = Detektor F = Recorder

(Khopkar,S.M,2007)


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents