KAJIAN MEKANISME TRANSPORT ION PADA MEMBRAN TELUR AYAM RAS MELALUI PENGUKURAN LISTRIK WENNY MAULINA

KAJIAN MEKANISME TRANSPORT ION PADA MEMBRAN TELUR AYAM RAS MELALUI PENGUKURAN LISTRIK

WENNY MAULINA

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010

i

ABSTRAK Wenny Maulina. Kajian Mekanisme Transport Ion pada Membran Telur Ayam Ras melalui Pengukuran Listrik. Dibimbing oleh Jajang Juansah, M.Si dan Dr. Kiagus Dahlan. Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui mekanisme transport ion yang melewati membran telur ayam berdasarkan pengukuran sifat kelistrikan membran dengan meninjau pengaruh dari konsentrasi, valensi ion, suhu dan frekuensi. Sifat kelistrikan dapat dilihat dengan melakukan pengukuran tegangan, konduktansi, dan karakteristik 1-V. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan dua metode yaitu tanpa pemberian sumber arus eksternal dan dengan pemberian sumber arus eksternal. Pengukuran tanpa pemberian sumber arus eksternal digunakan untuk menentukan nilai tegangan membran pasif. Sedangkan, pengukuran dengan pemberian sumber arus eksternal digunakan untuk menentukan nilai konduktansi listrik dan karakteristik I-V membran. Penentuan tegangan, konduktansi dan karakteristik I-V membran dilakukan dengan cara meletakkan membran di dalam chamber yang diisi larutan elektrolit NaCl, MgCl2 dan AlCl3. Variasi konsentrasi, valensi ion, suhu dan frekuensi mempengaruhi nilai tegangan, konduktansi dan karakteristik I-V membran. Semakin besar konsentrasi dan suhu larutan eksternal maka tegangan, konduktansi dan kemiringan I-V membran meningkat. Ditinjau dari valensi ionnya maka tegangan dan konduktansi listrik membran terbesar ditunjukkan oleh larutan AlCl3. Konduktansi listrik membran akan meningkat dengan meningkatnya frekuensi larutan eksternal. Karakteristik I-V membran telur mendekati sifat ohmik. Pengaruh variasi suhu pada larutan NaCl konsentrasi 0,1 mM dan 10 mM serta larutan MgCl2 dan AlCl3 konsentrasi 0,1 mM tidak memberikan kontribusi yang signifikan terhadap aliran arus. Pengaruh variasi suhu terhadap kemiringan kurva I-V terlihat pada konsentrasi NaCl 100 mM, sedangkan MgCl2 dan AlCl3 pada konsentrasi 10 mM dan 100 mM.

Kata kunci : Membran telur ayam, larutan elektrolit, tegangan, konduktansi, karakteristik I-V.

KAJIAN MEKANISME TRANSPORT ION PADA MEMBRAN TELUR AYAM RAS MELALUI PENGUKURAN LISTRIK

WENNY MAULINA

Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010

ii

Judul

: Kajian Mekanisme Transport Ion pada Membran Telur Ayam Ras melalui Pengukuran Listrik

Nama Mahasiswa

: Wenny Maulina

NRP

: G74051640

Menyetujui

Pembimbing I,

(Jajang Juansah, M.Si) NIP. 19771020 200501 1 002

Mengetahui: Ketua Departemen Fisika,

(Dr. Ir. Irzaman, M.Si) NIP. 19630708 199512 1 001

Tanggal Lulus:

Pembimbing II,

(Dr. Kiagus Dahlan) NIP. 19600507 198703 1 003

iii

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 4 November 1987 dari Bapak Sriyanto dan Ibu Primertiningsih, SE. Penulis merupakan putri kedua dari tiga bersaudara. Penulis mengikuti pendidikan di TK Budaya I, Srengseng Sawah Jakarta Selatan tahun 1993. Pendidikan Dasar di SDN 06 Pagi, Srengseng Sawah Jakarta Selatan dan lulus pada tahun 1999. Pendidikan Tingkat Menengah dapat diselesaikan penulis pada tahun 2002 di SLTP 211, Srengseng Sawah Jakarta Selatan. Pendidikan Tingkat Atas dapat diselesaikan penulis pada tahun 2005 di SMAN 38, Lenteng Agung Jakarta Selatan dan pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor, Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur USMI. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Fisika Dasar untuk mahasiswa TPB pada tahun ajaran 2007/2008, 2008/2009 dan 2009/2010. Asisten praktikum mata kuliah Fisika Dasar untuk mahasiswa BUD pada tahun ajaran 2008/2009. Asisten praktikum mata kuliah Fisika Dasar untuk mahasiswa Ekstensi Gizi pada tahun ajaran 2008/2009 dan 2009/2010. Selain itu, penulis juga pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Biofisika Umum tahun ajaran 2009/2010.

iv

KATA PENGANTAR Alhamdulillahirrabbil’alamin Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala izin, rahmat, kekuatan dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Kajian Mekanisme Transport Ion pada Membran Telur Ayam Ras melalui Pengukuran Listrik” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Departemen Fisika. Penulis memahami bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, namun penulis harap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Jajang Juansah, M.Si dan Bapak Dr. Kiagus Dahlan, selaku Dosen pembimbing yang telah membimbing, mengarahkan dan senantiasa memberikan motivasi sehingga tersusunnya skripsi ini. 2. Bapak Dr. Agus Kartono dan Bapak Dr. Irmansyah selaku Dosen penguji atas saran dan kritiknya demi sempurnanya skripsi ini. 3. My family (bapak, ibu, mba lia dan sendy), terima kasih atas segala limpahan kasih sayang dan do’a yang senantiasa diberikan. 4. Staf dan laboran Departemen Fisika IPB (Pak Firman, Pak yani, pak toni dan Pak Parman) atas semua bantuan dan kerjasamanya. 5. Teman-teman fisika 42 (gita, ais, nani, nita, neneng, mena, amel, eka, dewi, lili, jessi, linda, fais, obie, astri, azam, azki, rizal, deni, hartip, ario, fahmi, pipit, gres, agung, roni, andre, mitha, hasan, aji, andri, cucu, dian, niken, ahmad, mahe, radot, dahrul), terima kasih untuk segala bantuan, semangat dan kebersamaan yang indah selama ini. 6. Guritno gustian untuk cinta, do’a dan semangatnya. 7. Mba tia, mba fifi, mba ulil, ka heri, ka mamat, tyas, rosyid, lea, dida, ridwan dan nadi untuk segala bantuannya. 8. Teman-teman nabila anggrek (mba farida, ka tila, eni, dila, lola, ana, nia) untuk kebersamaannya. 9. Teman-teman asrama (handi, argi, septi) untuk kebersamaannya. 10. Perpustakaan LSI dan Perpustakaan FMIPA. 11. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari akan keterbatasan yang dimiliki. Oleh karena itu, segala kritik dan saran sangat dibutuhkan untuk mencapai hasil yang lebih baik.

Bogor, Juni 2010

Penulis

v

DAFTAR ISI ABSTRAK ...................................................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................................. ii RIWAYAT HIDUP ......................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ..................................................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................................................... v DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................... viii PENDAHULUAN Latar Belakang ..................................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian .................................................................................................................. 1 Manfaat Penelitian ................................................................................................................ 1 Hipotesis .............................................................................................................................. 1 TINJAUAN PUSTAKA 1. Membran telur .................................................................................................................. 1 1.1 Karakteristik Membran ................................................................................................ 1 1.2 Struktur dan Kompisisi Telur ....................................................................................... 2 2. Larutan Elektrolit .............................................................................................................. 3 3. Pemodelan Membran ........................................................................................................ 4 4. Karakteristik Kelistrikan Membran ................................................................................... 4 4.1 Konduktansi Membran ................................................................................................. 4 4.2 Arus dan Tegangan Membran ...................................................................................... 6 BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................................... 6 Alat dan Bahan ..................................................................................................................... 7 Metode Penelitian ................................................................................................................. 7 1. Persiapan Eksperimen .................................................................................................... 7 2. Eksperimen .................................................................................................................... 7 3. Analisa Data .................................................................................................................. 8 HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Hasil Perlakuan Pasif untuk Tegangan Membran .............................................................. 9 1.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi ....................................................................... 9 1.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu ................................................................................. 9 1.3 Tinjauan Valensi Ion .................................................................................................... 10 2. Konduktansi Listrik Membran .......................................................................................... 10 2.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi ....................................................................... 10 2.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu ................................................................................. 10 2.3 Tinjauan Valensi Ion .................................................................................................... 11 2.4 Tinjauan Pengaruh Frekuensi Arus Eksternal ............................................................... 12 3. Karakteristik Arus-Tegangan Membran ............................................................................ 12 3.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi ....................................................................... 12 3.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu ................................................................................. 12 3.3 Tinjauan Model Membran dari Rangkaian RC ............................................................. 13 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan .......................................................................................................................... 14 Saran .................................................................................................................................... 14 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 15 LAMPIRAN .................................................................................................................................... 17

vi

DAFTAR TABEL 1. 2.

Komposisi Tiga Komponen Pokok Telur .................................................................................. 3 Perbandingan Sifat-Sifat Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit ................................... 3

vii

DAFTAR GAMBAR 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Membran lipid berdasarkan Model Mosaik Fluida .................................................................... 2 Struktur Telur ........................................................................................................................... 3 Bahan Dielektrik dengan Sumber Tegangan AC serta Rangkaian Ekivalennya ......................... 4 Model Elektronika Membran .................................................................................................... 4 Konduktansi dan Kapasitansi Membran dalam Larutan Eksternal ............................................. 5 Rangkaian dalam Sistem Membran dan Elektrolit, skinlayer dan sublayer Tersusun kombinasi C dan G .................................................................................................................................... 6 7. Chamber Membran ................................................................................................................... 7 8. Tanpa Pemberian Sumber Arus Eksternal, (a). Pengukuran Tegangan Membran, (b). Skema Pengukuran Tegangan............................................................................................................... 8 9. Pengukuran Konduktansi Membran .......................................................................................... 8 10. Dengan Pemberian Sumber Arus Eksternal, (a). Pengukuran I-V Membran, (b). Skema Pengukuran I-V ........................................................................................................................ 8 11. Hubungan Tegangan Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 pada Suhu Ruang ..................................................................................................................... 9 12. Hubungan Tegangan Membran terhadap Variasi Suhu pada Konsentrasi 100 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3............................................................................................................. 9 13. Hubungan Tegangan Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+ ................................. 10 14. Hubungan Konduktansi Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 pada Suhu Ruang ...................................................................................................................... 10 15.1 Hubungan lnG terhadap 1/T pada Larutan NaCl untuk 6 Macam Konsentrasi dalam Range suhu (30-90) 0C ....................................................................................................................... 11 15.2 Hubungan lnG terhadap 1/T untuk Konsentrasi 50 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 ......... 11 16. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+ ............................. 11 17. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Variasi Frekuensi pada Konsentrasi 100 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 ................................................................................................ 12 18. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Konsentrasi Larutan (a) NaCl, (b) MgCl2 dan (c) AlCl3 pada Suhu Ruang ....................................................................................................... 12 19. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan NaCl (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM ...................................................................................................... 13 20. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan MgCl2 (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM ................................................................................... 13 21. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan AlCl3 (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM ...................................................................................................... 14 22. Karakteristik I-V Rangkaian RC yang Tersusun Paralel ............................................................ 14

viii

DAFTAR LAMPIRAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Diagram Alir Penelitian ............................................................................................................ 18 Tegangan pada Perlakuan Variasi Konsentrasi .......................................................................... 19 Tegangan terhadap Valensi Ion ................................................................................................. 19 Tegangan pada Perlakuan Variasi Suhu .................................................................................... 20 Konduktansi pada Perlakuan Variasi Konsentrasi ..................................................................... 21 Konduktansi terhadap Valensi Ion ............................................................................................ 21 Konduktansi pada Perlakuan Variasi Frekuensi......................................................................... 22 Konduktansi pada Perlakuan Variasi Suhu ................................................................................ 23 lnG terhadap 1/T ....................................................................................................................... 26 Persamaan Garis dari Grafik lnG dan 1/T.................................................................................. 27 Alat-Alat Penelitian .................................................................................................................. 28 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu pada Tegangan Membran ...................................................... 29 Tinjauan Perlakuan Valensi Ion pada Tegangan Membran ........................................................ 29 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu pada Konduktansi Membran ................................................. 30 Tinjauan Perlakuan Valensi Ion pada Konduktansi Membran ................................................... 30 Tinjauan Pengaruh Frekuensi Arus Eksternal pada Konduktansi Listrik Membran .................... 31 Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan NaCl ............. 32 Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan MgCl2 ........... 33 Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan AlCl3............. 34 Tinjauan Model Membran dari Rangkaian RC .......................................................................... 35

1

PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan teknologi membran saat ini telah meluas pada berbagai kalangan, baik kalangan akademis maupun industri. Salah satu aplikasi teknologi membran adalah teknologi pemisahan zat-zat kimia yang sangat penting dalam kehidupan. Teknologi membran memiliki banyak keunggulan dibandingkan proses-proses pemisahan lainnya, antara lain dalam hal energi, sederhana, dan ramah lingkungan. Keberhasilan proses pemisahan dengan membran tergantung pada kualitas membran tersebut. Beberapa parameter yang penting dalam menentukan kualitas suatu membran diantaranya yaitu mempunyai permeabilitas yang tinggi, selektifitas yang tinggi, stabil pada temperatur yang tinggi, kestabilan mekanik dan tahan terhadap zat kimia yang akan dipisahkan [1]. Membran dapat bertindak sebagai filter yang sangat spesifik dimana hanya molekul-molekul dengan ukuran tertentu saja yang dapat melewati membran, sedangkan molekul lainnya akan tertahan di permukaan membran. Oleh karena itu, teknologi membran merupakan pilihan yang tepat untuk keperluan penyaringan, pemisahan, dan pemurnian zat-zat yang peka terhadap senyawa kimia dan lingkungan [2]. Walaupun demikian, membran mempunyai keterbatasan seperti terjadinya fenomena polarisasi konsentrasi, fouling (penyumbatan), terbatasnya volume air terolah yang dihasilkan dan juga keterbatasan umur membran [3]. Membran merupakan suatu lapisan yang memisahkan dua fasa dan mengatur perpindahan massa dari kedua fasa yang dipisahkan. Karakteristik fasa tersebut diantaranya perbedaan konsentrasi, tekanan, suhu, komposisi larutan dan viskositas [4]. Membran terdiri dari dua jenis yaitu membran alami (membran biologi) dan membran buatan (membran sintetik). Membran alami adalah membran dalam proses-proses kehidupan makhluk hidup dan biasanya terdapat dalam sel makhluk hidup. Komponen utama membran alami adalah lipid dan protein. Membran sintetik adalah membran yang terbuat dari berbagai bahan sesuai kebutuhan dan biasanya berbentuk padat atau cair [5]. Membran telur adalah salah satu contoh dari membran alami. Membran telur terletak pada bagian dalam telur yaitu selaput yang melapisi antara cangkang dan putih telur. Efektivitas kerja suatu membran dapat ditentukan melalui karakteristik membran

yang digunakan. Karakterisasi membran yang banyak dilakukan adalah karakterisasi membran secara fisika yang ditinjau dari sifat listrik, termal dan mekanik. Sifat kelistrikan membran dipengaruhi oleh aliran elektron dan ion-ion yang melintasi membran. Aliran ionion ini dapat menentukan aliran arus dalam membran dan proses transport lainnya. Berdasarkan karakteristik Arus-Tegangan dapat ditentukan ohmik atau tidaknya suatu membran di dalam larutan elektrolit, daya tahan listrik dan konduktansinya. Informasi dari sifat kelistrikan membran tersebut sangat berguna untuk mengetahui kualitas membran. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui mekanisme transport ion yang melewati membran telur ayam berdasarkan pengukuran sifat kelistrikan dan mempelajari pengaruh konsentrasi, valensi ion, suhu dan frekuensi terhadap sifat listriknya. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai karakteristik dan mekanisme transport ion pada membran telur ayam, sehingga diperoleh masukan yang penting untuk kemajuan dalam bidang teknologi membran Hipotesis 1. Konsentrasi ion larutan eksternal berbanding lurus dengan tegangan, konduktansi dan gradien kurva ArusTegangan membran. 2. Valensi ion larutan eksternal mempengaruhi tegangan dan konduktansi listrik membran. 3. Semakin tinggi suhu larutan eksternal, maka semakin tinggi tegangan, konduktansi dan gradien kurva Arus-Tegangan membran. 4. Semakin besar frekuensi maka semakin besar konduktansi listrik membran.

TINJAUAN PUSTAKA 1. Membran Telur 1.1. Karakteristik Membran Membran biologi digambarkan sebagai dua dimensi fluida yang terdiri dari dua “lembaran” berisi sebagian besar molekul lipid. Model Mosaik Fluida menggambarkan membran lipid terbaik. Dalam model ini, permukaan terluar terdiri dari ikatan ionik dan polar yang berinteraksi dengan larutan air, sedangkan bagian dalam membran terdiri dari rantai hidrokarbon lipid (Gambar 1) [6].

2

Gambar 1. Membran lipid berdasarkan Model Mosaik Fluida Secara umum membran dapat didefinisikan sebagai suatu lapisan tipis semipermeable di antara dua fasa yang berbeda. Fasa pertama disebut feed atau larutan pengumpan dan fasa kedua disebut permeate atau hasil pemisahan. Fungsi utama dari membran ialah sebagai lapisan semipermeable yang dapat melewatkan dan menahan komponen tertentu dalam suatu campuran [7]. Membran yang dipergunakan harus bersifat inert terhadap larutan uji, selektif terhadap ion tertentu, memiliki kepekaan yang baik, memenuhi harga faktor Nernst dan dapat dicetak sesuai dengan ukuran yang diinginkan [8]. Kemampuan pemisahan yang dimiliki membran untuk melewatkan suatu komponen atau molekul dipengaruhi oleh tekanan, potensial listrik dan sifat intrinsik membran. Berdasarkan prinsip struktur dan pemisahannya, membran dibagi menjadi tiga tipe yaitu membran porous (mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi), membran nonporous (separasi gas, pervaporasi, dialisis) dan membran carrier [9]. Klasifikasi pori menurut IUPAC dapat dikelompokkan menjadi macropores (>50nm), mesopores (2-50nm), dan micropores (<2nm) [10]. Membran dibedakan menjadi dua bagian berdasarkan morfologi dan ukuran porinya yaitu [11]: 1. Membran Simetrik Membran ini memiliki struktur pori yang relatif sama dan homogen dengan ketebalan antara 10-200 μm. 2. Membran Asimetrik Membran ini memiliki ukuran dan kerapatan yang tidak sama. Membran jenis ini memiliki dua lapisan yaitu lapisan kulit yang tipis dan rapat dengan ketebalan 20,5 μm serta lapisan pendukung yang berpori dengan ketebalan 50-200 μm. Membran berdasarkan sifat listriknya dibedakan menjadi dua, yaitu [12]: 1. Membran Netral Membran netral adalah membran yang tidak memiliki muatan tetap. Membran ini

terdiri dari polimer yang tidak mengikat ion-ion sebagai ion tetap dan dapat bersifat selektif terhadap larutan-larutan kimiawi. Selektifitas membran netral ditentukan oleh unsur-unsur penyusun (monomer), ikatan kimia, ukuran pori-pori, daya tahan terhadap tekanan dan suhu, resistivitas, konduktansi serta karakteristik kelistrikan lainnya. 2. Membran Bermuatan Tetap Membran bermuatan tetap terbentuk karena molekul-molekul ionik menempel pada lattice membran secara kimiawi. Ionion tidak bisa berpindah dan membentuk lapisan tipis bermuatan pada membran. membran ini dapat dilalui oleh ion-ion tertentu. Membran ini dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: a. Membran Penukar Anion (MPA) adalah membran bermuatan tetap yang hanya dapat dilewati oleh anion. b. Membran Penukar Kation (MPK) adalah membran bermuatan tetap yang hanya dapat dilewati oleh kation. c. Double Fixed Charge Membrane adalah gabungan dari MPA dan MPK. 1.2. Struktur dan Komposisi Telur Telur terdiri dari kulit telur, selaput, lendir putih (albumen) dan kuning telur. Struktur kulit telur keras tetapi porus dan terbentuk dari garam-garam anorganik terutama Kalsium Karbonat (CaCO3). Kulit telur terdiri dari sekitar 94-97% CaCO3 dan 3% lainnya adalah bahan organik dan pigmen telur [13]. Dalam kulit telur tedapat 8000 struktur mikroskopik pori. Keporusan kulit telur memungkinkan embrio untuk bernafas sehingga daya tahan terhadap masuknya berbagai kuman cukup besar. Oleh karena itu, kulit telur harus dijaga agar tetap kering. Permukaan telur mempunyai selaput tipis yang disebut kutikula. Bagian dalam kulit telur diselaputi dua helai membran yang melekat pada kulit telur dan albumen. Pada saat isi telur mengkerut yang disebabkan oleh pendinginan dan penguapan, lembaran membran memisahkan diri satu dari yang lain dan membentuk rongga udara. Rongga ini biasanya terbentuk pada bagian telur yang besar. Putih telur bagian luar dan dalam tipis dan berupa cairan Putih telur memiliki viskositas tinggi (kental) dan kokoh berbentuk kantung albumen serta mengandung zat-zat yang bersifat antimikrobial dan pH yang alkalis [http://www.disnaksumbar. com]. Seperti pada Gambar 2 [http://www.bio logi-suwoto-banjarnegara.blogspot.com/2008]

3

Gambar 2. Struktur Telur struktur telur dapat dibagi menjadi 9 bagian yaitu: 1. Kulit telur dengan permukaan yang agak berbintik-bintik. 2. Membran kulit luar dan dalam yang tipis, berpisah pada ujung yang tumpul dan membentuk ruang udara. 3. Putih telur bagian luar yang tipis dan berupa cairan. 4. Putih telur yang kental dan kokoh berbentuk kantung albumen. 5. Putih telur bagian dalam yang tipis dan berupa cairan. 6. Struktur keruh berserat yang terlihat pada kedua ujung kuning telur disebut sebagai khalaza yang berfungsi memantapkan posisi kuning telur. 7. Lapisan tipis yang mengelilingi kuning telur disebut membran fitelin. 8. Benih atau bastodisc yang terlihat sebagai bintik kecil pada permukaan kuning telur. Pada telur yang terbuahi, benih ini berkembang menjadi anak ayam. 9. Kuning telur yang terbagi menjadi kuning telur berwarna putih dari benih ke pusat kuning telur dan kuning telur yang berlapis yang merupakan bagian terbesar. Tabel 1. Komposisi Tiga Komponen Pokok Telur (%) [http://www.animalcorner. co.uk/.../chicken_eggs.html] Bahan Kulit Albumin Kuning telur penyusun Bahan organik Protein Glukosa Lemak Garam Air

95,1

-

-

3,3 1,6

12,0 0,4 0,3 0,3 87,0

17,0 0,2 32,2 0,3 48,5

2. Larutan Elektrolit Larutan adalah campuran yang bersifat homogen atau sama. Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi dua (Tabel 2), yaitu: 1. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, terdiri dari: a. Elektrolit Kuat Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang kuat, karena zat terlarutnya di dalam pelarut (umumnya air) seluruhnya berubah menjadi ion-ion (α = 1). Contoh elektrolit kuat adalah asam-asam kuat (HCl, H2SO4, dll), basa-basa kuat (NaOH, KOH, dll) dan garam-garam yang mudah larut, seperti NaCl, KCl, dan lain-lain. b. Elektrolit Lemah Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan derajat ionisasi sebesar α < 1. Yang tergolong elektrolit lemah adalah asam-asam lemah seperti: AgCl, CaCrO4, dan lain-lain 2. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya didalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion). Contoh larutan non elektrolit adalah larutan gula, sukrosa, alkohol, dan lain-lain [14]. Tabel 2. Perbandingan Sifat-Sifat Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit Larutan Larutan Non Elektrolit Elektrolit 1. Dapat menghantarkan listrik. 2. Terjadi proses ionisasi (terurai menjadi ionion). 3. Lampu dapat menyala terang atau redup dan ada gelembung gas. 4. Contoh: NaCl, H2SO4, MgCl2, CH3COOH

1. Tidak dapat menghantarkan listrik. 2. Tidak terjadi proses ionisasi.

3. Lampu tidak menyala dan tidak ada gelembung gas.

4. Contoh: C12H22O11, CO(NH2)2, etanol, C6H12O6

4

Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar). Larutan elektrolit mengandung atomatom bermuatan listrik (ion-ion) yang bergerak bebas, hingga mampu untuk menghantarkan arus listrik melalui larutan. Pada tahun 1887, Svante Arrhenius mengusulkan sebuah teori ionisasi untuk menjelaskan sifat-sifat larutan elektrolit. Pokok-pokok teori Arrhenius adalah sebagai berikut [2]: 1. Molekul elektrolit pada larutan dengan pelarut air akan berdissosiasi menjadi dua partikel atau lebih yang disebut ion. 2. Ion-ion bermuatan listrik (positif atau negatif) dan muatan-muatan inilah yang dapat menyebabkan arus listrik dapat mengaliri larutan. Sifat suatu larutan ditentukan oleh konsentrasi. Konsentrasi adalah jumlah zat terlarut dalam satuan pelarut atau larutan. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam persen, molar, molal, fraksi mol, persen mol, dan ppm. Konsentrasi molar atau molaritas (M) menyatakan banyaknya partikel zat terlarut dalam 1 liter larutan, yaitu [15]: M 

mol zat terlarut 1 liter larutan

i  i  is  jCV 

V R

1  i   jC  V R 

(3)

Nilai arusnya menjadi: 1  I  I 0  i  jC0   jC  V R  1  I   jC  V R 

(4)

Atau dalam impedansinya menjadi: Z

i V  1    jC   Y I  R

1

(5)

Membran netral dapat dimodelkan sebagai rangkaian elektronik antara R dan C yang tersusun paralel seperti pada Gambar 4 [5]. Dari pemodelan membran maka dapat ditentukan konduktansi dan kapasitansinya sebagai berikut: Z 

1 Gm  iCm

(6)

(1)

3. Pemodelan Membran Secara elektronik bahan dielektrik pada plat paralel bisa dianalisis dengan rangkaian paralel antara resistor dan kapasitor. Hubungan perubahan nilai kapasitansi sebesar C  C  C0 terkait dengan perubahan muatan q dapat diilustrasikan dalam aliran arus maupun dalam bentuk impedansinya: q V d q  dV i   C  jCV dt dt

Hasil pengukuran kapasitansi bisa diubah ke dalam besaran listrik lainnya seperti tegangan atau arus. Perubahan arus total pada rangkaian adalah penjumlahan arus pada kapasitor dan resistor (Gambar 3), sehingga:

C 

(2)

Gambar 4. Model Elektronika Membran 4. Karakteristik Kelistrikan Membran 4.1. Konduktansi Membran Salah satu sifat listrik yang dimiliki membran adalah konduktivitas. Sifat ini muncul karena adanya interaksi antara ion dengan membran. Besarnya konduktansi membran dapat diperoleh dengan menggunakan pendekatan persamaan sebagai berikut: G  n Gp (7) dengan, G = konduktansi G p = konduktansi tiap pori

n = jumlah pori membran [7] Nilai G p ditentukan oleh beberapa faktor

Gambar 3. Bahan Dielektrik dengan Sumber Tegangan AC serta Rangkaian Ekivalennya [16]

diantaranya geometri pori, konsentrasi pori dan mobilitas ionnya. Dengan asumsi bahwa ion di dalam suatu medium dielektrik akan mengalami interaksi elektrostatik dengan membran, maka ion tersebut memiliki energi

5

diri sebesar U. Energi ini merupakan integral dari medan listrik permukaan membran. Maka besarnya energi diri (U) untuk suatu ion dalam medium terbatas dengan konstanta dielektrik yang bervalensi z dan berjarak a adalah : U 

z 2 q2

(8)

8  0  a

dengan: z = bilangan valensi ion ε = konstanta dielektrik q = muatan ion α = tergantung konstanta geometri dan dielektrik (pendekatan 0,2) ε0 = konstanta resapan εm = konstanta dielektrik membran b = jari-jari pori Nilai U sangat tergantung pada ε. Nilai ε membran berkisar dari 3-4 dan ε larutan 78,5 [17]. Untuk melewati pori membran akibat adanya interaksi dengan ε membran, energi bebas (∆U) bergantung dari seberapa dekat ion pada membran, maka dapat dituliskan energi bebasnya sebagai berikut: z2 q2  (9) U  4  0  m b Secara umum konduktansi membran merupakan fungsi suhu, yang merupakan fungsi eksponensial dan terkait dengan perubahan energi diri ionnya [4]. Konduktansi membran tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : (10) G  G0 exp dU kT





Berdasarkan Gambar 3, membran yang tersusun seri oleh dua lapisan berbeda (skinlayer dan sublayer) memiliki kapasitansi (Cm) dan konduktansi (Gm) sebagai berikut:  2C1C2 C1  C2   G12C2  G22C1 Cm    (11) G1  G2 2   2 C1  C2 2 Gm   



G1G2 G1  G2    2 C12G2  C22G1

G1  G2 

2

  C1  C2 

2

2



G12C2  G22C1

G1  G2 

2

Cm (ω ~ ∞) =

C1C2 C1  C2

(14)

Sebaliknya, pada frekuensi rendah (ω ~ 0) konduktansi membran akan memiliki nilai minimum setara dengan dua konduktor yang dihubungkan secara seri: G m (ω ~ 0) =

G1G2 G1  G2

(15)

Nilai konduktansi ini akan naik dengan peningkatan nilai frekuensi menuju nilai maksimum (pada frekuensi sangat tinggi) sebesar : G m (ω ~ ∞) =

C12 G2  C12 G1

C1  C 2 2

(16)

Spektra konduktansi dan kapasitansi membran dalam larutan eksternal seperti terlihat pada Gambar 5. Solusi total kapasitansi dan konduktansi dari rangkaian seri untuk membran ditambah elektrolit (Gambar 6) adalah [18]: C   

CmGe2

Gm  Ge 2   2Cm2 G G G  Ge    2Cm2 Ge G   m e m Gm  Ge 2   2Cm2

(17) (18)

Konduktansi merupakan ukuran terpenting yang menggambarkan kemampuan suatu bahan untuk membawa arus listrik. Konduktansi (G) adalah kebalikan dari resistansi (R), yang dihubungkan oleh [19]: G

1 R

(19)

Cm

(12)

dengan: C1 = kapasitansi skin layer C2 = kapasitansi sub layer G1 = konduktansi skin layer G2 = konduktansi sub layer ω = frekuensi angular Pada frekuensi sangat rendah (ω ~ 0), kapasitansi membran adalah sebesar: Cm (ω ~ 0) =

dua kapasitor yang dihubungkan secara seri, yaitu:

f Gm

f

(13)

Kapasitansi membran akan menurun dengan peningkatan nilai frekuensi menuju nilai minimum yang setara dengan kapasitansi

Gambar 5.

Konduktansi dan Kapasitansi Membran dalam Larutan Eksternal

6

Gambar 6. Rangkaian dalam Sistem Membran dan Elektrolit, skinlayer dan sublayer Tersusun Kombinasi C dan G dengan R 

V , dimana R adalah resistansi I

(ohm), V adalah tegangan membran (Volt) dan I adalah arus yang diberikan (Ampere). Satuan internasional untuk konduktansi adalah 1 ohm atau Siemen (S). Bila suatu larutan elektrolit dialiri arus maka akan terjadi proses transport ion. Transport ini dipengaruhi oleh resistansi dan konduktansi larutan elektrolit. Konduktansi larutan elektrolit didefinisikan sebagai suatu ukuran kemampuan larutan untuk membawa arus listrik. Konduktansi larutan dipengaruhi oleh konsentrasi atau jumlah ion, mobilitas ion, ion valensi, transport ion, aktivitas ion dan suhu. Ion-ion dalam larutan akan mengalir dan menembus membran dengan aktivitas berbeda-beda. Semakin besar nilai konduktansi listrik berarti kemampuan dalam menghantarkan listrik semakin besar. Umumnya semakin tinggi konsentrasi atau semakin banyak jumlah ion, maka konduktansi listrik akan semakin tinggi. Hubungan ini terus berlaku hingga larutan menjadi jenuh dan mobilitas menurun. Suhu yang tinggi mengakibatkan viskositas air menjadi turun dan ion-ion dalam air bergerak cepat [20]. Energi yang dibutuhkan agar elektron valensi masuk ke elektron bebas juga semakin besar sehingga mempengaruhi nilai konduktansi listrik yang juga semakin meningkat. 4.2. Arus dan Tegangan Membran Rapat arus dari ion pembawa yang bergerak di dalam larutan yang menembus membran diberikan oleh persamaan berikut: dP d J p  kT p  Pq p (20) dx dx dN d J n  kTn  Nqn (21) dx dx N, P adalah konsentrasi ion pembawa muatan negatif dan positif. T adalah suhu, J adalah rapat arus,  p ,  n masing-masing

merupakan mobilitas ion positif dan negatif,  adalah beda potensial (beda tegangan), k adalah konstanta Boltzman. Persamaan diatas menunjukkan bahwa arus dipengaruhi oleh besarnya beda tegangan dan beda konsentrasi muatan pembawa. Semakin besar beda konsentrasi muatan pembawa dan beda tegangan maka semakin besar pula arus yang mengalir pada membran. Bila konsentrasi muatan pembawa dibiarkan konstan maka dapat dibuat hubungan beda tegangan dan arus. Dengan memplotkan beda tegangan membran dan arus maka akan didapat karakteristik Arus-Tegangan dari membran beserta persamaannya. Pada keadaan setimbang dan arus yang mengalir kecil sekali, maka konsentrasi pembawa muatan mengikuti persamaan distribusi MaxwellBoltzman, yaitu: 

Pi  Po exp(q kTi )

(22)



N i  N o exp(q kTi )

Untuk membran yang hanya dapat dilalui oleh satu jenis ion saja dan tidak ada sumber arus, maka beda tegangan diberikan oleh persamaan Nernst berikut:   RT  i  ln F   

dengan

a a

I i

i

II i

i

 j   i  j  

i

a i adalah aktivitas ion,

(23) i

j

adalah

nisbah permeabilitas ion i terhadap ion j yang harganya tidak gayut larutan. Jika larutannya hanya terdiri atas satu jenis anion atau kation saja, maka beda tegangan ditulis sebagai berikut: i 

RT  C I ln F  C II

 RT  C I  ln   C II F   

   

(24)

dengan C menyatakan konsentrasi ion, indeks I dan II menyatakan larutan, sedangkan + dan - menyatakan jenis muatan ion. Dengan memodifikasi konsentrasi larutan maka akan didapat variasi beda tegangan pada membran. Dari persamaan (24) beda tegangan hanya dapat dihubungkan secara linier dengan konsentrasi [21].

BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Biofisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

7

Institut Pertanian Bogor mulai bulan Juni 2009 sampai bulan Maret 2010. Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah membran telur, larutan elektrolit (NaCl, MgCl2, dan AlCl3) dan aquades. Peralatan yang digunakan adalah chamber membran, multimeter digital, neraca analitik, I-V meter, LCR Hitester 3522-50, elektroda platina, hotplate, gelas ukur, pipet dan pengaduk. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan dua metode, yaitu tanpa pemberian sumber arus eksternal dan dengan pemberian sumber arus eksternal. Pengukuran tanpa pemberian sumber arus eksternal digunakan untuk menentukan nilai tegangan membran pasif. Sedangkan pengukuran dengan pemberian sumber arus eksternal digunakan untuk menentukan konduktansi dan karakteristik kurva ArusTegangan (I-V) membran. 1. Persiapan Eksperimen Persiapan eksperimen yang dilakukan antara lain persiapan alat, bahan dan perancangan sistem. 1. Persiapan Peralatan a. Elektroda Elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah platina. b. Chamber Chamber dibuat seperti pada Gambar 7 dengan rancangan alat yang memungkinkan pengukuran tegangan, konduktansi dan ArusTegangan (I-V) yang terdiri dari dua pasang elektroda. Satu pasang elektroda diletakkan di dalam chamber dan satu pasang yang lain diletakkan di luar chamber. Membran diletakkan pada bagian tengah antara chamber luar dan dalam.

Gambar 7. Chamber Membran

2. Persiapan Bahan a. Pelepasan membran dari cangkang telur. Agar membran lebih mudah dilepaskan dari cangkangnya, maka cangkang telur direndam dalam air ±5menit. Setelah membran didapat, bilas dengan aquadest agar kotoran yang menempel pada membran hilang. Kemudian letakkan dalam wadah dan tunggu hingga membran kering. b. Pembuatan larutan elektrolit Jenis larutan elektrolit yang digunakan yaitu NaCl, MgCl2, dan AlCl3 padat. Masing-masing larutan elektrolit yang digunakan divariasikan konsentrasinya sebesar 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM dan 100 mM. Larutan dibuat melalui metode pengenceran. Mula-mula NaCl, MgCl2 dan AlCl3 padat ditimbang menggunakan neraca analitik dan dilarutkan dengan aquades dalam gelas ukur 500 ml lalu diaduk agar semua bahan larut. 2. Eksperimen a. Pengukuran Tegangan Peralatan utama sistem ini adalah multimeter digital. Chamber terdiri dari tempat membran dan dua pasang elektroda pada bagian dalam dan luar (Gambar 8). Dua ujung elektroda dihubungkan ke multimeter digital untuk mengukur tegangan yang melintasi membran. Pengukuran tegangan membran ini digunakan pada larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 terhadap variasi konsentrasi (0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM dan 100 mM) dan variasi suhu (300C sampai 900C tiap kenaikan 100C). b. Pengukuran Konduktansi Peralatan untuk pengukuran konduktansi adalah LCR meter Hitester 5322-50. Dua ujung elektroda dihubungkan ke LCR meter untuk mengukur konduktansi membran (Gambar 9). Pengukuran konduktansi membran ini digunakan pada larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 terhadap variasi konsentrasi (0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM dan 100 mM), variasi frekuensi (1 Hz, 100 Hz, 4 KHz, 8 KHz dan 16 KHz) dan variasi suhu (300C sampai 900C tiap kenaikan 100C).

8

alat I-V meter untuk mengukur karakteristik Arus-Tegangan membran (Gambar 10). Pengukuran ArusTegangan membran digunakan pada larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 terhadap variasi konsentrasi (0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM dan 100 mM) dan variasi suhu (300C sampai 900C tiap kenaikan 100C). 3. Analisa Data Analisa data yang dilakukan adalah menggambarkan hubungan konsentrasi, suhu, dan frekuensi dari larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 terhadap tegangan, konduktansi dan karakteristik ArusTegangan membran.

(a)

V

elektroda

membran (b) Gambar 8. Tanpa Pemberian Sumber Arus Eksternal, (a). Pengukuran Tegangan Membran, (b). Skema Pengukuran Tegangan

(a)

． A ． V

+ -

elektroda

Gambar

9.

Pengukuran Membran

Konduktansi

c. Pengukuran Karaktersitik ArusTegangan (I-V) Peralatan pengukuran ini adalah I-V meter dengan software Keithley 2400. I-V meter Keithley 2400 digunakan untuk memberikan tegangan konstan DC yang melewati membran dan mengukur hubungan nilai arus [22]. Dua ujung elektroda dihubungkan ke

membran (b) Gambar 10. Dengan Pemberian Sumber Arus Eksternal, (a). Pengukuran I-V Membran, (b). Skema Pengukuran I-V

9

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Perlakuan Pasif untuk Tegangan Membran 1.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi Gambar 11 memperlihatkan grafik tegangan membran telur terhadap variasi konsentrasi larutan eksternal untuk larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3. Pengaruh penambahan konsentrasi larutan eksternal memperlihatkan meningkatnya tegangan membran. Semakin besar konsentrasi larutan eksternal maka tegangan membran juga semakin meningkat. Variasi konsentrasi larutan eksternal menentukan jumlah ion dalam larutan tersebut, semakin besar konsentrasinya maka semakin banyak kuantitas ion yang ada dalam larutan tersebut. Konsentrasi larutan mempengaruhi mobilitas ion dan secara tidak langsung memberikan efek pada pengukuran tegangan membran. Berdasarkan persamaan (23) dan (24), beda tegangan dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi ion. Tiap-tiap ion memiliki kemampuan yang berbeda untuk dapat menembus pori-pori membran. Penambahan konsentrasi larutan menyebabkan beda tegangan membran meningkat. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa untuk larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3, besarnya tegangan membran dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi larutan. Hal ini terlihat dari grafik tegangan yang meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi larutan eksternal. Hasil pengukuran tegangan pada berbagai konsentrasi larutan ini secara tidak langsung dapat menunjukkan fenomena transport ion yang melewati membran. Dalam kasus ini fenomena transport ion yang melewati membran dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi ion pembawa dalam larutan 0,12 0,10

Tegangan (Volt)

1.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu Hubungan tegangan terhadap variasi suhu untuk masing-masing larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 secara umum meningkat seiring dengan meningkatnya suhu larutan. Gambar 12 menunjukkan grafik tegangan terhadap suhu larutan. Pada semua suhu, tegangan membran untuk lautan AlCl3 lebih besar dibandingkan MgCl2 dan NaCl. Mekanisme transport ion melalui pori membran adalah model yang tepat untuk analisa pengaruh suhu terhadap perubahan pori-pori dan energi barier membran. Besarnya pori-pori dan energi barier membran menunjukkan karakteristik dari membran yang digunakan. Peningkatan suhu larutan eksternal menyebabkan semakin banyaknya ion-ion dan elektron yang bergerak cepat melewati pori membran. Pergerakan ion-ion ini disebabkan karena adanya energi kinetik dari ion-ion dalam larutan tersebut, sehingga semakin banyak arus yang mengalir melewati membran. Adanya arus yang mengalir melewati membran mengakibatkan tegangan membran yang terukur juga meningkat. Peningkatan suhu juga mengakibatkan ukuran pori membran berubah, sehingga ion-ion dan elektron lebih mudah melewati membran, yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap hasil tegangan yang diukur. 0,16 0,14 0,12 Tegangan (Volt)

1.

elektrolit. Semakin besar konsentrasi larutan eksternal membran maka transport ion yang terjadi juga semakin meningkat. Meningkatnya transport ion yang melewati membran menyebabkan meningkatnya tegangan membran yang terukur.

0,10 0,08 0,06 0,04

0,08

0,02

0,06

0,00 30

40

0,04

50

60

70

80

90

Suhu ( 0C) NaCl

MgCl2

AlCl3

0,02 0,00 0,1

1 Konsentrasi (m M) NaCl

MgCl2

10

100 AlCl3

Gambar 11. Hubungan Tegangan Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 pada Suhu Ruang

Gambar 12. Hubungan Tegangan Membran terhadap Variasi Suhu pada Konsentrasi 100 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3

10

35,0

0,12

31,5 28,0 24,5

Konduktansi (μs)

Tegangan (Volt)

0,10 0,08 0,06 0,04

21,0 17,5 14,0 10,5 7,0 3,5

0,02

0,0

0,00

0,1

1 0,1 mM

2 Valensi Ion 10 mM

1 Konsentrasi (m M)

3 NaCl

MgCl2

10

100 AlCl3

100 mM

Gambar 13. Hubungan Tegangan Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+ 1.3 Tinjauan Valensi Ion Jenis valensi ion ditentukan oleh jenis larutan elektrolit eksternal. Variasi valensi ion yang digunakan pada penelitian ini adalah Na+Cl-, Mg2+Cl- dan Al3+Cl- yang merupakan larutan elektrolit kuat dan mewakili valensi 1, 2 dan 3. Pemberian variasi valensi ion ternyata berpengaruh terhadap pengukuran tegangan membran. Gambar 13 menunjukkan hubungan tegangan terhadap variasi valensi ion. Berdasarkan grafik tersebut terlihat bahwa semakin besar valensi ion larutan eksternal akan meningkatkan nilai tegangan membran yang terukur. Hal ini disebabkan karena semakin besar ukuran jari-jari ion maka semakin jauh jaraknya dari inti ke elektron terluar yang akan menghasilkan potensial ionisasi rendah. Rendahnya potensial ionisasi menyebabkan kemampuan ion untuk melewati membran semakin kecil. Fenomena transport ion berdasarkan valensi ion ditunjukkan dari hasil pengukuran tegangan yang semakin meningkat dengan semakin besarnya valensi ion larutan. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran jari-jari ion maka kemampuan ion tersebut melewati membran lebih mudah. 2. Konduktansi Membran 2.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi Seperti halnya pada pengukuran tegangan membran, pengukuran konduktansi membran meningkat dengan semakin besarnya konsentrasi larutan eksternal. Variasi konsentrasi larutan elektrolit eksternal menentukan jumlah ion dalam larutan tersebut. Semakin besar konsentrasinya maka semakin banyak jumlah kuantitas ion dalam larutan. Konsentrasi larutan mempengaruhi mobilitas ion dan secara tidak langsung mempengaruhi karakteristik konduktansi

Gambar 14. Hubungan Konduktansi Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 pada Suhu Ruang membran yang digunakan. Konduktansi merupakan salah satu sifat listrik yang menunjukkan tingkat aliran ion yang melintasi membran. Berdasarkan Gambar 14 terlihat bahwa Konduktansi membran meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan eksternal. Besarnya konduktansi membran pada larutan AlCl3 lebih besar daripada MgCl2 dan NaCl. Hal ini menunjukkan bahwa adanya faktor valensi yang berpengaruh terhadap nilai konduktansi membran yang terukur. Nilai konduktansi membran yang semakin besar menunjukkan bahwa ion yang mampu melewati membran semakin banyak, namun juga menyatakan bahwa jumlah ion yang terhalang oleh membran semakin banyak pula. Gambar 14 memperlihatkan hasil pengukuran konduktansi AlCl3 tidak berbeda jauh dengan MgCl2. Hal ini menandakan bahwa ion Al3+ yang ukuran jari-jari ionnya lebih kecil dari Na+ dan Mg2+ telah terhalang untuk melewati membran. 2.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu Hubungan konduktansi membran terhadap suhu ditunjukkan dalam bentuk grafik plot lnG terhadap 1/T yang cenderung linier dengan kemiringan negatif (Gambar 15.1). Gambar 15.1 yang cenderung linier dengan kemiringan negatif menunjukkan adanya korelasi antara nilai konduktansi terhadap suhu dan kemungkinan besar berpengaruh terhadap mekanisme transport ion yang melewati membran. Berdasarkan Gambar 15.2 terlihat bahwa kemiringan grafik lnG terhadap 1/T untuk larutan NaCl relatif lebih linier dibandingkan larutan MgCl2 dan AlCl3. Semakin tinggi suhu maka aliran ion-ion semakin cepat. Nilai konduktansi membran merupakan fungsi eksponensial dari suhu

11

-8,0 0,0027

0,0028

0,0029

0,0030

0,0031

0,0032

0,0033

-9,5

ln G

-11,0 -12,5 -14,0 -15,5

1/T (K-1) 0,1 mM 10 mM Linear (0,1 mM) Linear (10 mM)

0,2 mM 50 mM Linear (0,2 mM) Linear (50 mM)

1 mM 100 mM Linear (1 mM) Linear (100 mM)

Gambar 15.1 Hubungan lnG terhadap 1/T pada Larutan NaCl untuk 6 Macam Konsentrasi dalam Range suhu (30-90) 0C -8,0 0,0027

0,0028

0,0029

0,0030

0,0031

0,0032

0,0033

-9,5

ln G

-11,0 -12,5 -14,0

diikuti dengan meningkatnya nilai konduktansi. Ditinjau dari segi pori membran, kemampuan membran untuk mempertahankan bentuk pori-porinya semakin berkurang seiring dengan peningkatan suhu. Sehingga arus yang dibawa ion-ion semakin mudah untuk melewati membran. Besarnya aliran arus akan meningkatkan nilai konduktansi membran. 2.3 Tinjauan Valensi Ion Pada suhu ruang, konduktansi membran untuk larutan AlCl3 lebih besar daripada MgCl2 dan NaCl. Berdasarkan Gambar 16, larutan AlCl3 memiliki konduktansi yang lebih besar daripada MgCl2 dan NaCl karena muatan ion negatif yang dilepaskan AlCl3 lebih banyak. Dalam satu proses disosiasi AlCl3 melepaskan tiga buah ion Cl- sedangkan MgCl2 melepaskan dua buah ion Cl- dan NaCl melepaskan satu buah ion Cl-. Adapun reaksi dissosiasinya sebagai berikut:

-15,5

1/T (K-1) MgCl2 Linear (MgCl2)

AlCl3 Linear (AlCl3)

Gambar 15.2 Hubungan lnG terhadap 1/T untuk Konsentrasi 50 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 sehingga peningkatan suhu secara tidak langsung mempengaruhi karakteristik membran yang digunakan, dimana pada penelitian ini digunakan membran telur. Fenomena transport ion yang melewati membran dapat dianalisa dari pengukuran konduktansi pada variasi suhu larutan, dimana kemiringan grafik lnG terhadap 1/T merupakan besarnya energi barier membran yang selanjutnya dapat menentukan ukuran pori-pori membran yang menunjukkan karakteristik membran. Namun pada penelitian ini hanya dikaji fenomena transport membran dari pengaruh suhu terhadap nilai konduktansi membran. Peningkatan nilai konduktansi karena penambahan suhu dapat disebabkan beberapa faktor, antara lain fenomena larutan. Saat suhu dinaikkan maka akan ada tambahan energi kinetik dari panas yang diberikan. Hal ini akan mengakibatkan ion-ion dan elektron mudah bergerak sehingga energinya bertambah besar. Dengan semakin banyaknya ion-ion yang bergerak maka semakin banyak arus yang dibawa, akibatnya aliran arus yang melewati membran akan meningkat yang

Al3+ + 3 ClMg2+ + 2 ClNa+ + Cl-

(25)

Semakin besar suatu larutan melepaskan elektron berarti semakin banyak energi yang dibebaskan ion untuk dapat melewati membran. Elektron yang dilepaskan mempermudah aliran arus yang melewati membran. Semakin besarnya energi yang dihasilkan maka arus yang muncul juga semakin besar. Besarnya arus menyebabkan semakin besarnya nilai konduktansi membran yang diukur. 32 28 Konduktansi (μs)

NaCl Linear (NaCl)

AlCl3 MgCl2 NaCl

24 20 16 12 8 4 0 1

0,1 mM

2

Valensi Ion 10 mM

3

100 mM

Gambar 16. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+

12

60

84 72

Konduktansi (μs)

Arus (μA)

50 40 30 20

60 48

10 0

Tegangan (Volt)

36

-10 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -20

24 12

-30 -40

0 1

10 NaCl

100 1000 Frekuensi (Hz) MgCl2

10000

-50 -60

100000

AlCl3

0,1 mM

0,2 mM

Gambar 17. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Variasi Frekuensi pada Konsentrasi 100 mM Larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3

3. Karakteristik Arus-Tegangan Membran 3.1 Tinjauan Perlakuan Variasi Konsentrasi Gambar 18 menunjukkan grafik I-V terhadap konsentrasi larutan elektrolit NaCl, MgCl2 dan AlCl3. Dari gambar dibawah ini terlihat bahwa I-V membran telur mendekati linier. I-V membran meningkat dengan semakin besarnya konsentrasi larutan eksternal. Ini menandakan bahwa grafik tersebut bersifat ohmik. Kemiringan grafik I-V dapat menyatakan nilai konduktansi. Dengan demikian semakin meningkatnya I-V membran juga menyebabkan konduktansi meningkat terhadap konsentrasi larutan. Hal ini dapat dikorelasikan dengan pengukuran konduktansi langsung menggunakan LCR meter yang telah dibahas diatas. Berdasarkan hasil pengukuran konduktansi dengan LCR meter menyatakan bahwa konduktansi

10 mM

50 mM

100 mM

(a) 60 Arus (μA) 50 40 30 20 10

Tegangan (Volt)

. 2.4Tinjauan Pengaruh Frekuensi Arus Eksternal Frekuensi yang digunakan pada penelitian ini termasuk kedalam frekuensi audiosonik. Penggunaan frekuensi audiosonik dimaksudkan agar gangguan dari gelombang suara dapat diketahui. Selain itu pada daerah frekuensi ini alat ukur yang digunakan masih bekerja dengan baik. Gambar 17 menunjukkan adanya pemberian frekuensi menyebabkan pergerakan ion-ion di dalam larutan semakin cepat. Semakin cepatnya pergerakan ion menghasilkan semakin cepatnya aliran arus yang melewati membran. Hal inilah yang menyebabkan semakin meningkatnya nilai konduktansi membran seiring dengan meningkatnya frekuensi yang diberikan. Sehingga pemberian sumber frekuensi juga berpengaruh pada meningkatnya mekanisme transport ion yang melintasi membran

1 mM

0 -10 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -20 -30 -40 -50 -60

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

50 mM

100 mM

(b) 60

Arus (μA)

50 40 30 20 10

Tegangan (Volt)

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -10 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -20 -30 -40 -50 -60

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

50 mM

100 mM

(c) Gambar 18. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Konsentrasi Larutan (a) NaCl, (b) MgCl2 dan (c) AlCl3 pada Suhu Ruang meningkat dengan semakin besarnya konsentrasi larutan eksternal. Hal ini juga sesuai dari hasil kemiringan grafik I-V yang juga menyatakan nilai konduktansi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan. 3.2 Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu Secara umum karakteristik I-V membran telur pada berbagai variasi suhu untuk larutan NaCl, MgCl2 dan AlCl3 mendekati linier. Adanya perubahan suhu larutan mengakibatkan kemiringan grafik I-V bergeser searah dengan kenaikan suhu. Dari Gambar 19, terlihat bahwa pengaruh suhu pada konsentrasi NaCl 0,1 mM dan 10 mM tidak memberikan kontribusi yang signifikan terhadap aliran arus. Pengaruh pemberian

13

600 Arus (μA)

150

400

100 50

200 Tegangan (Volt)

Tegangan (Volt)

0

0

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

-200

-50

-400

-100 -150

-600

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

(a) 600

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(a)

Arus (μA)

Arus (μA)

100 50

200 Tegangan (Volt)

Tegangan (Volt) 0

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

-200

-50

-400

-100 -150

-600

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

(b) 600

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(b) 150

Arus (μA)

400

Arus (μA)

100

200

50

Tegangan (Volt)

Tegangan (Volt) 0

0

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -200

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -50

-400

-100

-600

suhu 30

suhu 60

150

400

suhu 30

Arus (μA)

suhu 40

suhu 50

-150

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(c) Gambar 19. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan NaCl (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM

(c) Gambar 20. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan MgCl2 (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM

suhu baru terlihat pada konsentrasi 100 mM. Dimana terlihat bahwa semakin tinggi suhu maka kemiringan grafik I-V juga meningkat. Untuk larutan MgCl2 dan AgCl3 terlihat bahwa pengaruh suhu terhadap kenaikan kemiringan grafik I-V terlihat pada konsentrasi 10 mM dan 100 mM (Gambar 20 dan Gambar 21). Kemiringan grafik I-V juga menandakan nilai konduktansi. Dengan demikian, peningkatan suhu menyebabkan naiknya kemiringan grafik I-V yang juga berarti kenaikan nilai konduktansi. Korelasi kemiringan grafik I-V dengan nilai konduktansi yang diukur menggunakan LCR meter pada variasi suhu mengalami kemiripan. Fenomena transport keduanya menunjukkan bahwa kenaikan suhu larutan

menyebabkan kemampuan larutan untuk berdisosiasi semakin besar, sehingga semakin banyak ion-ion dan elektron yang dilepas. Semakin banyaknya ion-ion yang terlepas maka semakin banyak arus yang dibawanya. Akibatnya aliran arus yang melewati membran meningkat. Aliran arus mempengaruhi besar nilai konduktansi membran, sehingga konduktansi membran juga meningkat. 3.3 Tinjauan Model Membran dari Rangkaian RC Membran telur dapat dimodelkan sebagai rangkaian elektronik antara resistor dan kapasitor (RC) yang tersusun paralel. Berdasarkan pengukuran karakteristik I-V pada rangkaian RC menunjukkan bahwa

14

1000

300

Arus (μA)

Arus (μA)

800

200

600 400

100

200

Tegangan (Volt)

Tegangan (Volt)

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

-400

-100

-600

-200

-800 -1000

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

-300

suhu 90

(R 4000 ohm) (C 20 pF)

(a) 1000

(R 1000000 ohm) (C 4700 mikroF)

Gambar 22. Karakteristik I-V Rangkaian RC yang Tersusun Paralel

Arus (μA)

800 600 400 200

Tegangan (Volt)

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -400 -600

menentukan nilai dari resistansi dan konduktansi membran yang digunakan. Nilai resistansi dan konduktansi yang diperoleh nantinya dapat menunjukkan fenomena transport ion yang melewati membran telur.

-800 -1000

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

KESIMPULAN DAN SARAN

(b) 1000

Arus (μA)

800 600 400 200

Tegangan (Volt)

0 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 -200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -400 -600 -800 -1000

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(c) Gambar 21. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan AlCl3 (a) 0,1 mM, (b) 10 mM dan (c) 100 mM adanya korelasi yang sama dengan hasil pengukuran Karakteristik I-V membran telur. Gambar 22 memperlihatkan bahwa Kemiringan I-V dari rangkaian RC yang terukur mendekati linier. Dari hasil pengukuran tersebut maka membran telur yang digunakan dapat dimodelkan seperti rangkaian RC yang tersusun paralel. Membran sel dapat ditunjukkan sebagai sebuah resistor, sedangkan pemukaan membran dengan cairan intraselular dan ekstraselular berperan seperti sebuah kapasitor yang terpisah sejauh 5 nm [23]. Dari hasil pemodelan membran dengan menggunakan rangkaian RC memberikan kontribusi yang nyata tentang mekanisme transport ion yang mungkin untuk melewati membran telur. Pemodelan membran tersebut dapat

Kesimpulan Mekanisme transport ion yang melewati membran telur dapat dikaji melalui pengukuran tegangan, konduktansi dan karakteristik Arus-Tegangan. Pengaruh konsentrasi, suhu, frekuensi dan valensi ion ternyata mempengaruhi mekanisme transport yag terjadi. Semakin tinggi konsentrasi larutan elektrolit maka semakin besar tegangan dan konduktansi listrik membran telur. Semakin tinggi suhu maka semakin besar tegangan dan konduktansi listrik membran telur dalam larutan elektrolit. Semakin besar frekuensi maka semakin besar konduktansi listrik membran telur. Karakteristik Arus-Tegangan membran telur mendekati sifat ohmik. Konsentrasi dan suhu berpengaruh pada karakteristik Arus-Tegangan membran telur dalam larutan elektrolit. Semakin tinggi konsentrasi dan suhu larutan elektrolit maka gradien Arus-Tegangan membran telur meningkat. Membran telur yang digunakan dapat dimodelkan sebagai rangkaian elektronik antara resistor dan kapasitor (RC) yang tersusun paralel. Saran Penelitian selanjutnya diharapkan dapat memperbaiki kinerja alat yang digunakan. Perbaikan pada chamber membran agar posisi elektroda lebih stabil sehingga hasil pengukuran lebih akurat. Penggunaan larutan analis agar hasil pengukuran akurat. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan untuk mengetahui ukuran pori-pori membran dan muatan

15

membran untuk melihat mekanisme transport ion yang melewati membran. [10]

DAFTAR PUSTAKA [1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Piluharto, B. 2003. Kajian Sifat Fisik Film Tipis Nata de Coco sebagai Membran Ultrafiltrasi. Jurnal Ilmu Dasar. Vol. 4(1): 52-57 Syam, R. S. 2006. Kajian Pengaruh Konsentrasi Larutan dan Valensi Ion terhadap Energi Aktivasi Ion Ketika Melalui Membran Selulosa Asetat [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Notodarmojo, S dan A. Deniva. 2004. Penurunan Zat Organik dan Kekeruhan Menggunakan Teknologi Membran Ultrafiltrasi dengan Sistem Aliran Dead-End. Jurnal Sains dan Teknologi. ITB-Bandung. Vol.36(1): 63-82 Azizah, F. 2008. Kajian Sifat Listrik Membran Selulosa Asetat yang Direndam dalam Larutan Asam Klorida dan Kalium Hidroksida [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Juansah, J. 2000. Karakteristik ArusTegangan Membran Polisulfon Dalam Larutan Elektrolit pada Berbagai Frekuensi, Konsentrasi dan Suhu [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Scarlata, S. 2004. Membrane Protein Structure. Biophysics Textbook Online (BTOL). Chapter 1 Section 2: 1-23 Huriawati, F. 2006. Kajian Filtrasi Sari Buah Nenas dengan Menggunakan Membran Selulosa Asetat [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Gea, S., Andriyani dan S Lenny. 2005. Pembuatan Elektroda Selektif-Ion Cu (II) dari Kitosan- Polietilen Oksida. Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara Timoti H. 2005. Aplikasi Teknologi Membran Pada Pembuatan Virgin

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

Coconut Oil (VCO). PT. Nawapanca Adhi Cipta Oren, Y, R Rubinstein, et al. 2002. Modified Heterogeneous AnionExchange Membranes for Desalination of Brackish and Recycled Water. Environmental Engineering Science. Vol. 19(6): 512-529 Maryati, R. A. 2003. Pengaruh Protein terhadap Konduktansi Listrik Membran Filtrasi pada Berbagai Suhu [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Rakhmanudin, M. 2005. Karakteristik Kelistrikan Membran Selulosa Asetat dalam Berbagai Tingkat Keasaman Larutan. [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Prabakaran, K., A. Balamurugan dan S. Rajeswari. 2005. Development of Calsium Phosphate Based Apatite from Hen’s Eggshell. Bull, Mater, Sci. Vol. 28(2): 115-119 Muttaqin. 2005. Kajian Konduktansi Membran Selulosa Asetat pada Perendaman Ekstrak Buah Semangka. [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Setiawati, T. 2004. Diktat Kimia Dasar I. Bogor : Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Juansah, J dan Irmansyah. 2007. Kajian Sifat Dielektrik Buah Semangka dengan Pemanfaatan Sinyal Listrik Frekuensi Rendah. Jurnal Sains MIPA. Vol.13(3): 159-164 Yustina, N. 2001. Pengaruh Konsentrasi dan Valensi Ion Larutan Elektrolit Eksternal Terhadap Konduktansi Membran Millipore pada Berbagai Suhu [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Rahmat, M. 2000. Penentuan Impedansi Membran pada Berbagai Konsentrasi Larutan Eksternal dengan Metode Spektroskopi Impedansi [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

16

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

Wijayanti, D.L.C. 2009. Sintesis dan Kajian Sifat Listrik Membran Kitosan dengan Variasi Konsentrasi Kitosan [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Susilawati, E. N. 2006. Kajian Sifat Listrik dan Fisik Berbagai Jenis Buah Jeruk pada Tingkat Ketuaannya. [Skripsi]. Bogor : Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Juansah, J., k. Dahlan, M. Rahmanuddin dan Irmansyah. 2006. Kajian Membran Selulosa Asetat (SAM) sebagai Sensor Keasaman dari Ekstrak Buah-buahan. Jurnal Biofisika. Vol. 2(1): 23-34 Ghosh, D., S. Manna, S. De, R. Basu, and P. Nandy. 2003. Electrical Properties of Lipid Membrane-Role of Bathing Solution. Internet Electronic Journal of Molecular Design. Vol. 2: 06 Bier, M. 2006. How to Evaluate the Electrical Noise in a Cell Membrane?. Acta Physica Polonica B. Vol. 37(5): 1409-1424

LAMPIRAN

18

Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian Penyediaan alat dan bahan

Persiapan membran dan pembuatan larutan elektrolit

Tanpa pemberian sumber arus eksternal (pengukuran tegangan membran)

Pemberian sumber arus eksternal (pengukuran konduktansi dan arus-tegangan membran)

Pengolahan Data

Analisa Data

Penulisan Laporan

19

Lampiran 2. Tegangan pada Perlakuan Variasi Konsentrasi NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Tegangan (Volt) I II 0,006 0,011 0,009 0,023 0,025 0,024 0,032 0,033 0,033 0,045 0,045 0,045 0,049 0,075 0,062 0,071 0,086 0,079

MgCl2 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Lampiran 3. Tegangan terhadap Valensi Ion Valensi ion

1

2

3

Konsentrasi (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100 0,1 0,2 1 10 50 100 0,1 0,2 1

Tegangan (Volt) 0,009 0,024 0,033 0,045 0,062 0,079 0,023 0,033 0,049 0,066 0,084 0,093 0,027 0,042

10 50 100

0,079 0,092 0,104

0,063

Tegangan (Volt) I II 0,011 0,034 0,023 0,025 0,040 0,033 0,045 0,053 0,049 0,070 0,061 0,066 0,086 0,081 0,084 0,089 0,097 0,093

AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Tegangan (Volt) I II 0,024 0,029 0,027 0,035 0,049 0,042 0,057 0,068 0,063 0,070 0,087 0,079 0,086 0,097 0,092 0,103 0,105 0,104

20

Lampiran 4. Tegangan pada Perlakuan Variasi Suhu NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

MgCl2 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

30 I II 0,008 0,003 0,006 0,013 0,017 0,015 0,015 0,023 0,019 0,020 0,028 0,024 0,032 0,058 0,045 0,035 0,062 0,049

30 I II 0,009 0,015 0,012 0,025 0,036 0,031 0,046 0,041 0,044 0,071 0,064 0,068 0,080 0,076 0,078 0,086 0,090 0,088

30 I II 0,016 0,017 0,017 0,030 0,037 0,034 0,039 0,049 0,044 0,057 0,070 0,064 0,087 0,098 0,093 0,101 0,105 0,103

40 I II 0,011 0,012 0,012 0,018 0,033 0,026 0,022 0,035 0,029 0,048 0,036 0,042 0,049 0,074 0,062 0,051 0,081 0,066

40 I II 0,016 0,021 0,019 0,029 0,037 0,033 0,048 0,043 0,046 0,073 0,068 0,071 0,083 0,079 0,081 0,092 0,094 0,093

40 I II 0,022 0,024 0,023 0,043 0,055 0,049 0,049 0,054 0,052 0,084 0,093 0,089 0,103 0,117 0,110 0,118 0,121 0,120

50 I II 0,018 0,014 0,016 0,024 0,041 0,033 0,026 0,047 0,037 0,051 0,054 0,053 0,070 0,080 0,075 0,085 0,096 0,091

Tegangan (Volt) 60 I II 0,028 0,016 0,022 0,032 0,047 0,040 0,037 0,053 0,045 0,069 0,065 0,067 0,088 0,084 0,086 0,096 0,103 0,100

50 I II 0,027 0,039 0,033 0,043 0,057 0,050 0,052 0,064 0,058 0,074 0,069 0,072 0,085 0,089 0,087 0,095 0,097 0,096

Tegangan (Volt) 60 I II 0,029 0,044 0,037 0,049 0,059 0,054 0,054 0,067 0,061 0,075 0,074 0,075 0,090 0,104 0,097 0,107 0,109 0,108

70 I II 0,038 0,055 0,047 0,058 0,061 0,060 0,060 0,072 0,066 0,083 0,075 0,079 0,102 0,120 0,111 0,115 0,121 0,118

50 I II 0,032 0,035 0,034 0,066 0,070 0,068 0,071 0,076 0,074 0,109 0,115 0,112 0,120 0,129 0,125 0,127 0,131 0,129

Tegangan (Volt) 60 I II 0,043 0,053 0,048 0,081 0,096 0,089 0,089 0,092 0,091 0,122 0,126 0,124 0,128 0,135 0,132 0,132 0,143 0,138

70 I II 0,078 0,097 0,088 0,101 0,108 0,105 0,109 0,111 0,110 0,129 0,130 0,129 0,130 0,138 0,134 0,142 0,147 0,145

70 I II 0,032 0,025 0,029 0,039 0,058 0,049 0,045 0,062 0,054 0,076 0,072 0,074 0,091 0,085 0,088 0,101 0,111 0,106

80 I II 0,040 0,028 0,034 0,046 0,062 0,054 0,049 0,075 0,062 0,082 0,089 0,086 0,092 0,102 0,097 0,103 0,118 0,111

90 I II 0,045 0,032 0,039 0,053 0,063 0,058 0,059 0,077 0,068 0,092 0,094 0,093 0,100 0,121 0,111 0,116 0,128 0,122

80 I II 0,045 0,063 0,054 0,065 0,070 0,068 0,077 0,078 0,078 0,100 0,110 0,105 0,111 0,129 0,120 0,121 0,135 0,128

80 I II 0,107 0,109 0,108 0,112 0,114 0,113 0,112 0,123 0,118 0,131 0,133 0,132 0,133 0,144 0,139 0,150 0,153 0,152

90 I II 0,047 0,074 0,061 0,067 0,079 0,073 0,079 0,082 0,081 0,119 0,135 0,127 0,138 0,143 0,141 0,147 0,166 0,157

90 I II 0,110 0,112 0,111 0,116 0,118 0,117 0,117 0,128 0,123 0,132 0,134 0,133 0,141 0,150 0,146 0,155 0,162 0,159

21

Lampiran 5. Konduktansi pada Perlakuan Variasi Konsentrasi NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Konduktansi (μs) I II 0,144 0,246 0,195 1,328 1,707 1,518 4,846 5,250 5,048 5,626 5,836 5,731 11,750 10,850 11,300 13,500 12,860 13,180

MgCl2 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Konduktansi (μs) I II 1,600 1,698 1,649 2,115 2,131 2,123 10,980 10,190 10,585 11,130 10,650 10,890 15,050 29,130 22,090 27,700 29,870 28,785

Lampiran 6. Konduktansi terhadap Valensi Ion Valensi ion

1

2

3

Konsentrasi (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100 0,1 0,2 1 10 50 100 0,1 0,2 1 10 50 100

Konduktansi (μs) 0,195 1,518 5,048 5,731 11,300 13,180 1,649 2,123 10,585 10,890 22,090 28,785 4,002 5,779 10,595 12,120 22,640 31,935

AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Konduktansi (μs) I II 3,989 4,014 4,002 4,571 6,986 5,779 10,010 11,180 10,595 11,220 13,020 12,120 20,350 24,930 22,640 31,800 32,070 31,935

22

Lampiran 7. Konduktansi pada Perlakuan Variasi Frekuensi NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

MgCl2 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

1 Hz

100 Hz

I II 1,600 1,698 1,649 2,115 2,131 2,123 10,980 10,650 10,815 11,130 10,850 10,990 13,500 11,110 12,305 15,050 12,860 13,955

I II 1,830 1,916 1,873 2,414 2,461 2,438 26,540 24,940 25,740 28,120 26,280 27,200 28,960 28,670 28,815 36,110 35,520 35,815

1 Hz

100 Hz

I II 12,360 12,250 12,305 12,760 12,580 12,670 15,440 15,430 15,435 16,690 15,830 16,260 17,670 19,450 18,560 28,520 31,220 29,870

I II 26,850 26,610 26,730 27,530 27,280 27,405 29,550 29,240 29,395 36,070 35,560 35,815 49,960 48,740 49,350 63,690 66,710 65,200

1 Hz

100 Hz

I II 13,270 13,300 13,285 16,630 16,690 16,660 17,190 17,830 17,510 17,880 17,900 17,890 18,000 19,810 18,905 34,110 35,520 34,815

I II 27,460 27,130 27,295 29,100 28,190 28,645 39,760 31,410 35,585 36,020 38,910 37,465 55,920 51,890 53,905 67,290 66,540 66,915

Konduktansi (μs) 4 KHz I II 1,933 1,929 1,931 2,518 2,566 2,542 29,260 26,710 27,985 32,060 31,970 32,015 36,660 36,520 36,590 42,090 42,140 42,115 Konduktansi (μs) 4 KHz I II 33,240 33,000 33,120 33,400 33,320 33,360 36,370 36,430 36,400 41,880 41,800 41,840 59,990 59,450 59,720 70,250 72,420 71,335 Konduktansi (μs) 4 KHz I II 34,080 33,820 33,950 34,920 33,820 34,370 37,080 38,380 37,730 45,570 41,030 43,300 68,280 63,310 65,795 73,790 71,830 72,810

8 KHz I II 1,953 1,949 1,951 2,603 2,615 2,609 31,570 28,140 29,855 32,470 32,220 32,345 37,170 37,030 37,100 42,690 42,450 42,570

16 KHz I II 2,066 2,039 2,053 2,837 2,629 2,733 31,740 28,620 30,180 32,590 32,500 32,545 37,560 37,440 37,500 42,880 42,620 42,750

8 KHz

16 KHz

I II 33,620 33,500 33,560 33,660 33,600 33,630 36,900 36,960 36,930 42,270 42,320 42,295 60,530 60,000 60,265 70,300 72,580 71,440

I II 33,920 33,840 33,880 34,010 34,020 34,015 37,370 37,360 37,365 42,570 42,630 42,600 60,870 60,330 60,600 70,380 72,690 71,535

8 KHz

16 KHz

I II 35,420 33,880 34,650 36,630 34,820 35,725 38,170 37,310 37,740 44,820 46,270 45,545 68,450 66,540 67,495 79,620 77,210 78,415

I II 36,100 33,820 34,960 38,220 37,080 37,650 38,400 38,070 38,235 46,560 47,120 46,840 69,160 70,320 69,740 84,690 82,440 83,565

Lampiran 8. Konduktansi pada Perlakuan Variasi Suhu NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

30

40

50

I II 0,159 0,360 0,260 1,711 2,166 1,939 5,432 5,690 5,561 5,538 6,305 5,922 5,677 7,180 6,429 24,800 11,650 18,225

I II 0,696 0,559 0,628 2,155 2,641 2,398 5,590 6,966 6,278 6,196 7,945 7,071 7,611 9,012 8,312 26,760 32,920 29,840

I II 0,849 0,619 0,734 2,512 3,543 3,028 6,432 7,554 6,993 6,962 8,613 7,788 10,180 10,980 10,580 38,250 49,660 43,955

Konduktansi (μs) 60 I II 0,905 0,799 0,852 2,939 4,282 3,611 7,094 8,920 8,007 8,493 9,068 8,781 14,120 14,260 14,190 44,310 84,030 64,170

70 I II 1,021 1,029 1,025 3,178 4,517 3,848 8,560 9,516 9,038 9,832 10,220 10,026 16,450 16,840 16,645 46,270 119,800 83,035

80 I II 1,223 2,763 1,993 3,338 5,348 4,343 9,791 11,450 10,621 10,490 11,430 10,960 17,130 21,640 19,385 51,530 181,400 116,465

90 I II 1,239 3,114 2,177 3,658 5,911 4,785 11,180 13,010 12,095 13,500 14,940 14,220 20,390 29,130 24,760 53,470 215,400 134,435

23

Lanjutan MgCl2 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

30

40

50

I II 6,882 2,093 4,488 7,422 4,913 6,168 10,970 6,755 8,863 12,340 7,683 10,012 19,060 9,709 14,385 32,850 28,860 30,855

I II 9,227 5,321 7,274 9,829 5,902 7,866 13,810 9,378 11,594 14,290 13,220 13,755 16,850 25,670 21,260 33,490 39,110 36,300

I II 10,410 6,991 8,701 13,190 7,473 10,332 14,640 11,270 12,955 16,550 19,020 17,785 26,520 46,240 36,380 46,210 55,840 51,025

Konduktansi (μs) 60 70 I II I II 10,670 8,439 11,170 9,711 9,555 10,441 17,470 9,613 18,140 11,380 13,542 14,760 17,650 13,050 18,310 15,000 15,350 16,655 28,070 25,000 28,450 31,270 26,535 29,860 40,660 62,070 40,910 92,820 51,365 66,865 83,560 89,380 115,200 137,000 86,470 126,100

80

90

I II 11,540 10,980 11,260 18,540 13,360 15,950 19,850 16,630 18,240 28,500 36,720 32,610 48,090 152,900 100,495 134,600 183,000 158,800

I II 11,820 12,200 12,010 20,070 15,300 17,685 20,640 18,450 19,545 30,080 39,850 34,965 49,140 219,200 134,170 161,800 299,400 230,600

24

Lanjutan AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

30

40

50

I II 4,627 4,604 4,616 7,017 6,961 6,989 9,822 9,737 9,780 10,450 10,290 10,370 14,890 14,030 14,460 34,110 32,070 33,090

I II 7,721 7,640 7,681 8,073 8,006 8,040 12,500 12,470 12,485 13,920 13,810 13,865 24,930 24,180 24,555 38,690 38,420 38,555

I II 9,461 9,520 9,491 10,690 10,360 10,525 13,670 13,210 13,440 20,520 20,350 20,435 39,770 58,400 49,085 56,840 55,920 56,380

Konduktansi (μs) 60 70 I II I II 9,799 9,836 11,770 11,220 9,818 11,495 13,800 13,440 17,000 15,760 13,620 16,380 17,330 17,050 19,560 18,040 17,190 18,800 28,190 27,470 31,800 29,760 27,830 30,780 59,690 56,790 77,210 70,880 58,240 74,045 89,040 88,700 127,700 125,600 88,870 126,650

80

90

I II 12,270 11,770 12,020 17,780 17,920 17,850 23,050 22,440 22,745 36,170 36,020 36,095 114,300 110,500 112,400 209,800 216,000 212,900

I II 12,900 12,740 12,820 19,810 19,800 19,805 23,600 23,180 23,390 38,320 37,080 37,700 163,100 162,300 162,700 283,900 291,300 287,600

25

26

Lampiran 9. lnG terhadap 1/T NaCl (mM)

0,1

0,2

1

10

50

100

1/T (K-1) 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275

lnG (Siemens) -15,1626 -14,2807 -14,1248 -13,9757 -13,7908 -13,1259 -13,0376 -13,1533 -12,9409 -12,7076 -12,5315 -12,4680 -12,3469 -12,2500 -12,0997 -11,9785 -11,8706 -11,7352 -11,6141 -11,4527 -11,3227 -12,0368 -11,8595 -11,7629 -11,6429 -11,5103 -11,4213 -11,1609 -11,9547 -11,6978 -11,4565 -11,1630 -11,0034 -10,8510 -10,6063 -10,9127 -10,4197 -10,0323 -9,6540 -9,3962 -9,0579 -8,9144

MgCl2 (mM)

0,1

0,2

1

10

50

100

1/T (K-1) 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275

lnG (Siemens) -12,3141 -11,8312 -11,6521 -11,5584 -11,4698 -11,3943 -11,3298 -11,9961 -11,7530 -11,4803 -11,2097 -11,1236 -11,0461 -10,9428 -11,6336 -11,3650 -11,2540 -11,0844 -11,0028 -10,9119 -10,8428 -11,5117 -11,1941 -10,9372 -10,5370 -10,4190 -10,3309 -10,2612 -11,1493 -10,7587 -10,2215 -9,8766 -9,6128 -9,2054 -8,9164 -10,3862 -10,2237 -9,8832 -9,3557 -8,9784 -8,7479 -8,3748

AlCl3 (mM)

0,1

0,2

1

10

50

100

1/T (K-1) 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275 0,00330 0,00319 0,00309 0,00300 0,00291 0,00283 0,00275

lnG (Siemens) -12,2860 -11,7768 -11,5652 -11,5313 -11,3736 -11,3289 -11,2645 -11,8712 -11,7311 -11,4618 -11,2040 -11,0194 -10,9335 -10,8296 -11,5352 -11,2910 -11,2173 -10,9712 -10,8817 -10,6912 -10,6632 -11,4766 -11,1861 -10,7983 -10,4894 -10,3886 -10,2294 -10,1859 -11,1441 -10,6146 -9,9220 -9,7509 -9,5108 -9,0934 -8,7236 -10,3163 -10,1634 -9,7834 -9,3283 -8,9741 -8,4547 -8,1539

27

Lampiran 10. Persamaan Garis dari Grafik lnG dan 1/T NaCl (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Pers.Garis y = -3546,8x - 3,2525 y = -1634,6x - 7,7081 y = -3546,8x - 3,2525 y = -1418,6x - 7,4546 y = -2430,1x - 3,933 y = -3684,4x + 1,3205

R2 0,9321 0,9774 0,9887 0,9728 0,9958 0,9919

MgCl2 (mM)

Pers.Garis y = -1603,5x - 6,8235 y = -1952,6x - 5,4871 y = -1396,5x - 6,9529 y = -2375,9x - 3,5902 y = -4087,1x + 2,3393 y = -3860,3x + 2,1981

R2 0,8775 0,9609 0,9716 0,952 0,9963 0,9816

Pers.Garis y = -1662,3x - 6,586 y = -2032,1x - 5,1764 y = -1631,98x - 6,1237 y = -2455,9x - 3,287 y = -4217,3x + 2,8713 y = -4168,5x + 3,2364

R2 0,865 0,9803 0,9803 0,9539 0,9808 0,9765

0,1 0,2 1 10 50 100 AlCl3 (mM) 0,1 0,2 1 10 50 100

Lampiran 11. Alat-Alat Penelitian

(a)

(b)

(e)

(c)

(f)

(d)

(g)

(h)

(i)

Keterangan gambar: (a) chamber, (b) LCRmeter Hioki 3522-50, (c) I-V meter, (d) corong, gelas kimia, botol, labu elenmeyer (kiri-kanan), (e) membran telur, (f) elektroda platina, (g) NaCl, MgCl2 dan AlCl3, (h) neraca analitik, (i) multimeter digital

28

0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00

0,16

0,16

0,14

0,14

0,12

0,12

0,10 Tegangan (Volt

Tegangan (Volt)

Tegangan (Volt)

Lampiran 12. Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu pada Tegangan Membran

0,08 0,06 0,04 0,02

0,1 mM

10

20

0,2 mM

30

40 50 Suhu ( oC) 1 mM

10 mM

60

70

80

90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Suhu ( C)

100 mM

0,06 0,04

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

0,00 0

o

50 mM

0,08

0,02

0,00

0

0,10

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Suhu ( oC)

50 mM

100 mM

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

50 mM

100 mM

(a) (b) (c) Gambar 23. Hubungan Tegangan Membran terhadap Variasi Suhu pada Konsentrasi 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM, 100 mM untuk Larutan (a) NaCl, (b) MgCl2 dan (c) AlCl3 Lampiran 13. Tinjauan Perlakuan Valensi Ion pada Tegangan Membran 0,12

Tegangan (Volt)

0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 1

2

3

Valensi Ion 0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

50 mM

100 mM

Gambar 24. Hubungan Tegangan Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+ pada Konsentrasi 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM, 100 mM

29

Lampiran 14. Tinjauan Perlakuan Variasi Suhu pada Konduktansi Listrik Membran 0,0028

0,0029

0,0030

0,0031

0,0032

-8,0 0,0027

0,0033

-9,5

ln G

ln G

-11,0 -12,5

0,0028

0,0029

0,0030

0,0031

0,0032

-9,5

-9,50

-11,0

-11,00

10 mM Linear (0,2 mM) Linear (100 mM)

0,1 mM 50 mM Linear (10 mM)

-15,50

1/T (K-1)

-15,5

1 mM Linear (0,1 mM) Linear (50 mM)

0,0030

0,0031

0,0032

0,0033

-14,00

-15,5 1/T (K-1)

0,0029

0

-14,0

0,2 mM 100 mM Linear (10 mM)

0,0028

-12,50

-12,5

-14,0

0,1 mM 50 mM Linear (1 mM)

-8,00 0,0027

0,0033

ln G

-8,0 0,0027

0,2 mM 100 mM Linear (50 mM)

1 mM Linear (0,1 mM) Linear (100 mM)

10 mM Linear (0,2 mM) Linear (1 mM)

0,1 mM 50 mM Linear (10 mM)

1/T (K-1) 0,2 mM 100 mM Linear (50 mM)

1 mM Linear (0,1 mM) Linear (100 mM)

10 mM Linear (0,2 mM) Linear (1 mM)

(a) (b) (c) Gambar 25. Hubungan lnG terhadap 1/T pada Konsentrasi 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM, 100 mM untuk Larutan (a) NaCl, (b) MgCl2 dan (c) AlCl3 Lampiran 15. Tinjauan Perlakuan Valensi Ion pada Konduktansi Listrik Membran 32 28 Konduktansi (μs)

24 20 16 12 8 4 0 1 0,1 mM

0,2 mM

2 Valensi Ion 1 mM

10 mM

3 50 mM

100 mm

Gambar 26. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Valensi Ion Na+, Mg2+ dan Al3+ pada Konsentrasi 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM, 100 mM

30

Lampiran 16. Tinjauan Pengaruh Frekuensi Arus Eksternal pada Konduktansi Listrik Membran

60

Konduktansi ( μs)

Konduktansi ( μs)

72

48 36 24

84

84

72

72

60

60

48 36 24

12

12

0

0

1

10

100

1000

10000

100000

Konduktansi ( μs)

84

0,2 mM

1 mM

10 mM

36 24 12 0

1

10

100

Frekuensi (Hz) 0,1 mM

48

1000

10000

100000

1

10

Frekuensi (Hz) 50 mM

100 mM

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

100

1000

10000

100000

Frekuensi (Hz) 50 mM

100 mM

0,1 mM

0,2 mM

1 mM

10 mM

50 mM

100 mM

(a) (b) (c) Gambar 27. Hubungan Konduktansi Membran terhadap Variasi Frekuensi pada Konsentrasi 0,1 mM, 0,2 mM, 1 mM, 10 mM, 50 mM, 100 mM untuk Larutan (a) NaCl, (b) MgCl2 dan (c) AlCl3

31

Lampiran 17. Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan NaCl 6,0E-04 6,0E-04

6,0E-04

Arus (A)

4,5E-04

4,5E-04

3,0E-04

3,0E-04

3,0E-04 1,5E-04 Tegangan (V)

Tegangan (V)

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1,5E-04

suhu 40

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1,5E-04 -3,0E-04

-3,0E-04

-4,5E-04

-4,5E-04

-4,5E-04

-6,0E-04

-6,0E-04

-6,0E-04

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

(a) 6,0E-04

6,E-04

Arus (A)

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 90

Arus (A)

5,E-04

3,E-04

3,E-04

2,E-04

1,5E-04

2,E-04

Tegangan (V)

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1,5E-04

0,E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -2,E-04

Tegangan (V) 0,E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -2,E-04

-3,0E-04

-3,E-04

-3,E-04

-4,5E-04

-5,E-04

-5,E-04

-6,0E-04

-6,E-04

suhu 60

suhu 80

Arus (A) 6,E-04

Tegangan (V)

suhu 50

suhu 70

(c)

5,E-04

3,0E-04

suhu 40

suhu 70

(b)

4,5E-04

suhu 30

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -1,5E-04

-3,0E-04

suhu 50

Arus (A)

4,5E-04

1,5E-04

1,5E-04 Tegangan (V)

suhu 30

Arus (A)

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

-6,E-04 suhu 50 suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(d) (e) (f) Gambar 28. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan NaCl (a) 0,1 mM, (b) 0,2 mM, (c) 1 mM, (d) 10 mM, (e) 50 mM, (f) 100 mM

32

Lampiran 18. Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan MgCl2 1,60E-04

Arus (A)

1,20E-04 8,00E-05

1,60E-04

1,20E-04

1,20E-04

8,00E-05

8,00E-05

4,00E-05

4,00E-05 0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

-8,00E-05

-1,20E-04

-1,20E-04

-1,20E-04

suhu 50

-1,60E-04

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suihu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

-1,60E-04 suhu 50 suhu 60

(b)

1,60E-04 Arus (A) 1,20E-04 8,00E-05

1,60E-04 Arus (A)

1,60E-04 Arus (A)

1,20E-04

1,20E-04

8,00E-05

8,00E-05

0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

-8,00E-05

-8,00E-05

-8,00E-05

-1,20E-04

-1,20E-04

-1,20E-04

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

-1,60E-04 suhu 50 suhu 60

suhu 90

4,00E-05

0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

-1,60E-04

suhu 80

Tegangan (V)

Tegangan (V)

0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

suhu 70

(c)

4,00E-05

4,00E-05 Tegangan (V)

suhu 40

0,00E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,00E-05

-8,00E-05

(a)

suhu 30

Tegangan (V)

-8,00E-05

-1,60E-04 suhu 40

Arus (A)

4,00E-05

Tegangan (V)

Tegangan (V)

suhu 30

1,60E-04 Arus (A)

-1,60E-04 suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(d) (e) (f) Gambar 29. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan MgCl2 (a) 0,1 mM, (b) 0,2 mM, (c) 1 mM, (d) 10 mM, (e) 50 mM, (f) 100 mM

33

Lampiran 19. Tinjauan Pengaruh Variasi Suhu pada Karakteristik I-V Membran pada Larutan AlCl3 1,2E-03 Arus (A)

1,2E-03 Arus (A)

1,2E-03 Arus (A)

8,0E-04

8,0E-04

8,0E-04

4,0E-04

4,0E-04

4,0E-04

Tegangan (V)

Tegangan (V)

Tegangan (V)

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04 -8,0E-04

-8,0E-04

-8,0E-04

suhu 30

suhu 40

-1,2E-03 suhu 50 suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

(a) 1,2E-03

-1,2E-03

-1,2E-03 suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

(b) 1,2E-03

8,0E-04

4,0E-04 0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04

0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04

Tegangan (V) 0,0E+00 -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -4,0E-04

-8,0E-04

-8,0E-04

-1,2E-03

-1,2E-03 suhu 60

4,0E-04

Tegangan (V)

-8,0E-04

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

Arus (A)

8,0E-04

4,0E-04

Tegangan (V)

suhu 50

suhu 90

(c)

1,2E-03 Arus (A)

suhu 40

suhu 80

Arus (A)

8,0E-04

suhu 30

suhu 70

-1,2E-03

suhu 70

suhu 80

suhu 90

suhu 30

suhu 40

suhu 50

suhu 60

suhu 70

suhu 80

suhu 90

(d) (e) (f) Gambar 30. Hubungan Karakteristik I-V Membran terhadap Variasi Suhu pada Larutan AlCl3 (a) 0,1 mM, (b) 0,2 mM, (c) 1 mM, (d) 10 mM, (e) 50 mM, (f) 100 mM

34

35

Lampiran 20. Tinjauan Model Membran dari Rangkaian RC Persamaan Garis y  4087,1x  2,3393 R 2  0,9963

Sehingga, R  4087,1  4000  Kuning Hitam Merah

Sedangkan, U  b  k U  4087,1  1,38662 10 23 , dengan k adalah tetapan Boltzman U  5,667 10 20

U  b

z 2 q 2 4 0 mb

9 10 2 1,6 10  0,2 35,667 10  19 2

2

9

 20

b  1,084 109

Maka, C

 m 0 A

C

808,85  1012 1,084 109   38,85  1012 9,9998916 105 

C C

d



 0 A d

1,38  10 4

7,67472 1019 4

1,38  10



1,38  10 4

2,65497 1015 1,38  10 4

2,65574 1015 1,38  10 4

C  1,924 1011 C  19,24  1012 C  20 pF

Jadi besarnya Resistor dan Kapasitor pada model membran adalah 4000 Ω dan 20 pF