34
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1 Lokasi dan Waktu Penelitian 4.1.1 Lokasi Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Program Studi Magister Kimia Terapan Universitas Udayana. 4.1.2 Waktu Penelitian Penelitian dilakukan mulai pada Maret 2013 sampai Februari 2014
4.2 Variabel Penelitian Variabel-variabel
dalam
penelitian
ini
meliputi
pH
optimum,
keberulangan, rentang konsentrasi linear, limit deteksi, % perolehan kembali, selektivitas, dan kadar dopamin pada sampel.
4.3 Alat dan Bahan Penelitian 4.3.1 Alat-Alat Alat alat yang dipergunakan dalam penelitian ini yaitu elektroda cakram platina, kawat perak, kawat platina, pH/potensiometer merk Cyberscan 1100, potensiostat Ingsens 1030, tabung gelas membrane G3, silicon cap, membran dialisis, pipet mikro, parafilm.
35
4.3.2 Bahan-Bahan Bahan-bahan yang dipergunakan dalam penelitian yaitu : dopamin HCl, KCl, LiCl, tetra butil amonium klorida (TBACl), serbuk tetra butil ammonium tetra fenil borat (TBATPB), tetra metil amonium klorida (TMACl), K3Fe(CN)6, K4Fe(CN)6, H3BO3, CH3COOH, H3PO4, NaOH asam askorbat, asam urat, akuades.
4.4 Prosedur Penelitian 4.4.1 Pelapisan AgCl Kawat perak dipotong sepanjang 8 cm. Kawat perak dan kawat platina dibilas dengan alkohol kemudian dikeringkan. Larutan KCl 0,1 M sebanyak 10 mL dimasukkan ke dalam gelas beaker 50 mL. Kedua kawat dicelupkan ke dalam gelas beaker dihubungkan ke adaptor dan diberikan tegangan 3 V selama 5 menit. Selama
pelapisan
berlangsung,
proses
dilakukan
dengan
pengadukan
menggunakan pengaduk magnetik guna menghilangkan gelembung-gelembung gas yang dihasilkan. Proses pelapisan AgCl pada kawat perak dapat dilihat pada Gambar 4.1. AgCl yang terbentuk pada kawat disimpan dalam larutan KCl 0,1 M agar AgCl yang dihasilkan tidak teroksidasi menjadi AgO yang berwarna gelap.
36 Adaptor
kawat platina
kawat perak
larutan KCl 0,1 M pengaduk magnet
Gambar 4.1 Proses pelapisan AgCl pada kawat perak
4.4.2 Pembuatan Elektroda Pembanding Ag/AgCl Bahan-bahan seperti tabung gelas membran G3, kawat Ag/AgCl, dan larutan KCl 0,1 M disiapkan. Tabung gelas membran G3 diisi dengan larutan KCl sampai penuh. Kawat Ag/AgCl dimasukkan ke dalam tabung tersebut. Tabung ditutup dengan silicon cap kemudian dilapisi dengan parafilm. Elektroda Ag/AgCl kemudian disimpan dalam larutan KCl 0,1 M agar terjadi kesetimbangan difusi ion
pada permukaan elektroda. Bahan-bahan tersebut disusun seperti pada
Gambar 4.2 berikut : silicon cap tabung gelas berisi larutan 01 M KCl kawat Ag/AgCl
membran gelas G3
Gambar 4.2 Elektroda pembanding Ag/AgCl
37
4.4.3 Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl Pengukuran potensial dilakukan dengan menggunakan alat potensiometer dengan 2 jenis elektroda, yaitu elektroda Ag/AgCl sebagai anoda dan platina sebagai katoda. Model selnya sebagai berikut :
Ag/AgCl
0,1 M KCl
x mM [K3Fe(CN)6] y mM [K4Fe(CN)6] 0,1 M KCl
Pt
Gambar 4.3 Model sel karakterisasi elektroda pembanding Ag/AgCl
Larutan elektrolit yang digunakan adalah pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Perbandingan konsentrasi campuran elektrolit K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 Larutan
[K3Fe(CN)6] [K4Fe(CN)6] [K3Fe(CN)6] [K4Fe(CN)6] KCl 0,1 M
Uji
(mM)
(mM)
(µL)
(µL)
(µL)
1
0,1
0,9
100
900
904
2
0,3
0,7
300
700
912
3
0,5
0,5
500
500
920
4
0,7
0,3
700
300
928
5
0,9
0,1
900
100
936
Masing-masing larutan ditambahkan dengan akuades sampai tanda batas dalam labu ukur 5 mL dan diukur potensialnya menggunakan pH/potensiometer dengan Cyberscan 1100. Setelah mendapatkan nilai potensial dilakukan penghitungan aktivitas ion (a) dengan rumus :
38
dimana : C z
Log ɤ ± = - 0,5092 | z1 z2 | √μ dimana µ = Σi Ci Zi2
(13)
a=[x]ɤ
(14)
= konsentrasi ion = muatan ion
z1
= muatan kation
Z 2
= muatan anion
µ
= kekuatan ion
a
= aktivitas ion
ɤ
= koefisien aktivitas
Dari perhitungan di atas dibuat kurva antara log aktivitas K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 sebagai sumbu x dan nilai potensial sebagai sumbu y. Contoh perhitungan kekuatan ion terdapat pada Lampiran 1. Karakterisasi elektroda dinyatakan layak jika slope yang diperoleh mendekati nilai slope dari persamaan Nerst untuk satu elektron yang terlibat dan nilai r mendekati satu.
4.4.4 Penentuan Kinetika Transfer Ion Dari Fasa Air Ke Fasa Nitrobenzena 4.4.4.1 Pemodelan sel antarmuka cair-cair (liquid-liquid interface) Penentuan
transfer ion larutan uji dopamin menggunakan sistem tiga
elektroda yaitu dua buah elektroda pembanding Ag/AgCl masing-masing dalam fasa air dan organik, dan elektroda platina. Elektroda Ag/AgCl berada pada fasa organik (Ag/AgCl ǀ 0,1 M TBACl ǀ 0,1 M TBATPB), sedangkan elektroda kerja yaitu Ag/AgCl berada pada fase air (0,1 M LiCl ǀ Ag/AgCl), dan platina sebagai
39
elektroda bantu berada pada fasa organik. Untuk susunan kerjanya dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan model selnya dapat dilihat pada Gambar 4.5
Ag/AgCl + 0,1 M TBACl
Ag/AgCl + 0,1 M LiCl
Pt (CE)
Dopamin +0,1 M LiCl Membran dialisis
1 ml nitro benzena + 0,1 M TBATPB
Gambar 4.4 Skema penentuan transfer ion dopamin pada antarmuka air dan nitrobenzena
Untuk model selnya adalah sebagai berikut : Ag/AgCl 0,1 M TBACl 0,1 M TBATPB x mM dopamin 0,1 M LiCl Ag/AgCl dalam nitrodalam 0,1 M benzena LiCl fasa organik
fasa air
Gambar 4.5 Model sel penentuan transfer ion pada antarmuka air dan nitrobenzena
40
4.4.4.2 Penentuan Potensial Standar (∆ Φo), dan Energi Gibbs (∆
, → ,
)
Transfer Ion Dopamin. Larutan induk dopamin dan TMACl dibuat dengan konsentrasi 10 mM. Selanjutnya dibuat variasi konsentrasi dopamin dan TMACl yaitu 0,1 mM; 0,2 mM; 0,3 mM; 0,4 mM; dan 0,5 mM dari pengenceran dopamin dan TMACl 10 mM tepat 5,0 mL. Pengukuran arus dilakukan dengan metode voltametri siklik, rentang potensial 200-550 mV, laju penyapuan 200; 100; 50; 20; 10; 5 mV/s, dan batas arus yang digunakan adalah 100 µA. Dari data yang diperoleh kemudian ditentukan potensial standar (∆ Φo), dan energi Gibbs (∆
, → ,
) transfer ion
dopamin.
4.4.5 Penentuan pH Optimum Terhadap Transfer Ion Dopamin Larutan dopamin 0,01 M, larutan LiCl 0,1 M dan larutan buffer Brinton Robinson 0,1 M dibuat dengan pH 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; dan 7,0. Selanjutnya dibuat larutan uji dengan memipet larutan dopamin 0,01 M sebanyak 250 µL, larutan LiCl sebanyak 50 µL dan diencerkan dengan buffer Brinton Robinson 0,1 M dalam labu ukur 5 mL. Arus diukur dengan metode voltametri siklik dengan rentang potensial 200 sampai 550 mV dan laju penyapuan 5 mV/s. Data yang diperoleh dibuat kurva antara pH larutan terhadap arus yang dihasilkan, sehingga pH optimum bisa diketahui.
41
4.4.6 Penentuan Keberulangan Keberulangan dilakukan dengan pengukuran beberapa larutan dopamin 0,2 mM dalam larutan LiCl 0,1 M dan larutan buffer pH optimum sedikitnya 10 kali. Dopamin diukur dengan metode voltametri pulsa diferensial dengan rentang potensial -200 sampai 600 mV, amplitudo 75 mV, dan lebar pulsa 100 ms. Keberulangan ditentukan dengan menghitung standar deviasi (SD), persentase standar deviasi relatif (RSD) atau persentase koefisien variasi (CV). Rumus yang digunakan adalah : =
∑(
)
(15)
RSD atau CV =
(16)
RSD (%) = RSD x 100%
(17)
atau CV(%) = CV x 100%
(18)
Nilai persentase CV yang diperoleh dibandingkan dengan nilai persentase CV Horwitz CV (%) = 21-(0.5 log C)
(19)
Dimana, x = pengukuran tunggal x = pengkuran rata-rata n = jumlah pengukuran Nilai keberulangan yang bisa diterima adalah jika nilai persentase CV lebih kecil dari nilai persentase CV Horwitz.
42
4.4.7 Penentuan Rentang Konsentrasi Linear Beberapa larutan standar dopamin dengan konsentrasi yang bervariasi dibuat dari pengenceran larutan induk dopamin 10 mM. Larutan dopamin ditambahkan larutan LiCl 1 M dan diencerkan dengan larutan buffer pH optimum sampai tepat 5,0 mL. Konsentrasi larutan standar dopamin yang diukur adalah 0,2 mM; 0,3 mM; 0,4 mM; 0,5 mM; 0,6 mM; 0,7 mM. Masing-masing larutan diukur dengan metode voltametri pulsa diferensial dengan rentang potensial -200 sampai 600 mV, amplitude 75 mV, dan lebar pulsa 100 ms. Rentang konsentrasi linear ditentukan dengan membuat kurva kalibrasi antara konsentrasi (mM) dengan arus (I) dan ditentukan persamaan garis linearnya yaitu y = bx + a dengan b adalah slope, dan a adalah intersep.
4.4.8 Penentuan Limit Deteksi (LoD) Limit deteksi ditentukan dengan melakukan pengukuran terhadap blanko sebanyak 10 kali pengulangan. Blanko yang digunakan adalah larutan LiCl 0,1 M yang diencerkan dengan larutan buffer optimum. Pengukuran dilakukan dengan voltametri pulsa diferensial dengan rentang potensial -200 sampai 600 mV, amplitude 75 mV, dan lebar pulsa 100 ms. Arus yang dihasilkan dihitung standar deviasinya (SD). Limit deteksi (LoD) dihitung dengan rumus : =
(20)
Dengan SD adalah standar deviasi dan b adalah slope dari persamaan regresi penentuan rentang konsentras linear.
43
4.4.9 Penentuan Selektifitas Metode Pengukuran Dopamin Dengan Adanya Gangguan Asam Askorbat Dan Asam Urat Larutan dopamin, asam askorbat, dan asam urat yang mengandung larutan LiCl 0,1 M dengan larutan buffer pH optimum masing-masing dibuat dengan konsentrasi 0,5 mM untuk larutan dopamin, 0,3 mM untuk larutan asam askorbat, dan 0,7 mM untuk larutan asam urat. Masing-masing larutan standar tersebut diukur dengan metode voltametri pulsa diferensial dengan rentang potensial -200 sampai 600 mV, amplitude 75 mV, dan lebar pulsa 100 ms. Selanjutnya dibuat campuran dari dopamin, asam askorbat dan asam urat tersebut dengan mengambil masing-masing larutan sebanyak 5 mL kemudian dikocok sampai homogen. Larutan campuran tersebut juga diukur dengan voltametri pulsa diferensial pada kondisi yang sama.
4.4.10 Penentuan Perolehan Kembali (%) Dan Pengukuran Kadar Dopamin Pada Sampel Obat Dopamin Pasaran. Perolehan kembali (recovery (%)) ditentukan dengan melakukan pengukuran terhadap larutan standar dopamin 0,4 mM dalam larutan LiCl 0,1 M dan larutan buffer pH optimum. Untuk sampel obat dopamin dilakukan sebanyak 4 sampel dengan merk yang berbeda dimana sampel tersebut dalam bentuk injeksi. Masing-masing sampel diencerkan yaitu dengan memipet larutan sampel sebanyak 10 µL dimasukkan dalam labu ukur 10 mL kemudian ditambahkan dengan 100 µL larutan LiCl 1 M dan ditambahkan dengan larutan buffer pH optimum sampai tanda batas. Sampel kemudian diukur dengan dengan voltametri
44
pulsa diferensial dengan rentang potensial -200 sampai 600 mV, amplitude 75 m, dan lebar pulsa 100 ms. persentase perolehan kembali dihitung dengan rumus :
ℎ
(%) =
∗
× 100
CA
= konsentrasi yang diperoleh dari pengukuran
C*A
= konsentrasi yang sudah diketahui
(21)
