REGULER - UNP
d -'
-$,:.-.2 ,*&' !!,:)
;.
3
---.-...- -.-...
-i .
&.
. i .
.
!4bl,'&&,
.
-. --... - .
.
. ...--..
-.--.___
- .-.-.-. . ... -- -.-
-
J a n
. ., -... .-.....-.... . .,-...,,-._ ---f
. -- .
.
--I."
.
. *.--.
..
-,
-
----_..
. ..
&
-x--
.
-.
.
._ .
..--.
----.-.
LAPORAN PENELITIAN .-
_..
,.
..
._
.--.
. .-
-i-
.. .
..
.-.----..-~.
. .--
--.-.... . :.-.-
-
._-_ .
~-
.---.
-*
;.: !&..:
..-..
. -. _-
PENENTUAN Fe, Mn dan Zn DALAM BATUAN MENGGUNAKAN AMMONIUM PIROLIDIN DITHIOKARBAMAT SECARA EKSTRAKSI PELARUT
OLEH: Edi Nasra, S.Si, M.Si
Dibiayai Oleh DIPA Un~ersitasNegeri Padang sesuai dengan Surat Perjanjian Penelitian DIPA Anggaran 201 INOMOR: 330/UN35.2/PG/2011
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG
201 1
EIALAMAN PENGESAHAN LAPORAN HASIL PENELITIAN
1 . Judul Penelitiarl
2. Bidang Penelitian 3. Ketua Peneliti a. Nama lengkap b. Jenis Kelalnin c. NIP d. Disiplin Ilmu e. PangkatIGolongan f. Jabatan g. FakultaslJu~usa~~ h. Alarnat i. Telplemail j. Ala~natrumah k. telplemail 4. Jumlah anggota peneliti Nama anggota peneliti 5. Lokasi Penelitian Jumlah biaya penelitian
Fe, Mn dan Zn dalam Batuan Menggunakan Animonium Pirolidin Dithiokarbamat (APDC) secara Ekstsaksi Pelasut : Kirnia Analitik : Penentuan
: : : : : : : :
Edi Nasra, S.Si, M.Si Laki-laki 19810622 200312 1001 Kilnia Analitik Penata Muda/IIIa Asisten Ahli MIPAIKiniia J1. Prof. Dr. Halnka Padang
-
: J1. Gelugur J. 14 Wisma Indah I1 Lapai : 08526375 1265lhardi rais~,vahoo.com
: Lab. Kimia Analitik : Rp. 7.500.000
Terbilang: Tujull Juta Lima Ratus Ribu Rupi -
I
1
Menyetujui, Pembimbing Penelitian
Padang, 27 Desember 20 1 1 Ketua Peneliti,
Drs. Amrin, M.Si NIP. 19520103 198203 1001
Edi Nasra, S.Si, hQ.Si NIP. 19810622 200312 1001
I-IALAR'IAN BUICTI KETERLIBATAN MAHASIS\lrA DALAR4 PROSES PENELITIAN
NO
Nama
NIRI
Bcntr~kKetel-libatan
Tanda Tangan
Rlahasiswa 1
Syafianti
RiIahasiswa 84266
Ekstraksi ion ~ e dengan ~ ' menggunakan
12007
ekstraktan
Atnlnoniuln
I.
Pirolidin
Dithiokarbamat (APDC) dalam pelal-ut klorofonn 2
Devi Susanti
84269
Ekstraksi ion MII" dengan menggunakan 2.
12007
ekstraktan
Ammonium
Pirolidin
Dithiokarbamat (APDC) dalam pelarut kloroform
3
Kurrata
84278
Ekstraksi ion
A'yun Syam
12007
ekstraktan
zn2+dengan menggunakan Alnlnonium
3.
Pirolidi~l
Dithiokarbalnat (APDC) dalam pelarut klorofonn
Menyetujui, Petnbilnbing Penelitian
Padang, 27 Desember 201 1 Ketua Peneliti,
Drs. Amrin, RKSi NIP. 19520103 198203 1001
Edi Nasra, S.Si, M.Si NIP. 19810622 200312 1001
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN LAPORAN HASIL PENELITIAN I . A.Judul Penelitian
: Penentuan
Fe,
Mn
Menggunaka~i
clan Zn
d a l a ~ n Batuan
Ammonium
Pirolidin
Dithiokarbnmat (APDC) secara Ekstraksi Pelasut b.Bidang i1111u
: Kimia Analitik
2. Personalia
Ketua Peneli ti Nalna Lengkap dan gelar
: Edi Nasra, S.Si., M.Si
Pangkat/Gol/NIP
: Penata Mudal 111-dl98 10622 2003 12 1 001
FakultasIJurusan
: FMIPAIKinlia
3. Usul Penelitian
: telah direvisi sesuai saran pe~nballas
Padang, 27 Desember 201 1 Mengetahui:
J+ Pembahas
i, "
Dr. Hj. Latisma, Dj, M.Si -2-s-/-
-610722198602
1002
NIP. 19521215 198602 2 001
RINGKASAN DAN SUI\:lI\IARY
Analisa logam berat mel-upakan analia lutin yang dilakukal~banyak pcneliti di berbagai biclang, bnik yang herkecimpung cli biclang lingkungan, kesehatan maupun pertan~bangan.Dalam bidang pertambangan. analisa logaln berat dimaksudkan untuk mengetahui bcrapa kandungan logam tersebut dalam lnatriks sampelnya, baik dalam bentuk mineral maupun batuan. Penelitian ini clirnaksudkan untuk mengetahui kanclungan logam berat khususnya Besi (Fe), Mangan (Mn) dan Seng (Zn) dalam salnpel batuan yang diperoleh di daerah Koto Bira Kecamatan Sungai pagu Kabupaten Solok Selatan Sumatera Barat. Penentuan Fe, Mn dan Zn dalarn salnpel batuan tersebut dilakukan dengan cara ekstraksi pelarut menggunakan ligan Alnmonium Piroliclin Dithiokarbamat (APDC) dalaln pelarut klorofonn. Penelitian dilakukan dalaln 2 (dua) tahapan, yaitu: 1. optimasi kondisi ekstraksi yang tercliri dari pH, konsentrasi ligan APDC clan waktu ekstraksi, 2. Aplikasi kondisi optimum yang cliclapat untuk rnenentukan konsentrasi logam Fe, Mn clan Zn pada salnpel batuan. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan ballwa panjang gelombang serapan untuk masing-masing kompleks M(PDC), (M = ion logam Fe, Mn dan Zn; x = jumlah ligan terikat) adalah 261 nm dengan absorbtifitas molar 14039; 14230,8 dan 161 14,94 L mol' cnl- berturut-turut yang menunjukkan probabilitas penyerapan callaya yang besar. Palljang gelolnbang maksimum diperoleh pada berbagai variasi pH, sehingga selain menentukan h-lllBkSjuga dapat menentukan pH optimum pembentukan kompleks. Untuk Fe(PDC)3, Mn(PDC)2 dan ZII(PDC)~didapatkan pH optimumnya 2, 6 dan 4. Konsentrasi ligan yang digunakan untuk membentuk kompleks memberikan serapan opti~nuln pada 0,04 mM untuk Fe(PDC)3, sedangkan Mn(PDC)* dan Zn(PDC)2 masing-masingnya pada konsentrasi ligan 0,06 dan O,OS mM. Kestabilan kompleks yang dihasilkan dapat diamati dari waktu pembentukan kompleks. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa kompleks stabil pada waktu yang relatif singkat, yaitu 10 menit untuk Mn(PDC)? dan 15 menit untuk Fe(PDC)3 dan Zn(PDC)2. Dari kondisi optiinuin yang telah didapatkall dicari %E untuk masing-masing logam dan diaplikasikan ke salnpel batuan. Persen ekstraksi (% E) untuk ion Fe(III), Mn(I1) dan Zn(I1) berturutturut 75,56 %, 90,055 % dan 97,495 %. Aplikasi ke sampel batuan didapatkan bahwa kandungan logam Fe dalam sampel 32,475%. Sedangkan logam Mn dan Zn tidak terdeteksi dengall metoda ini. Dari hasil yang didapat perlu dilakukan penyelidikan lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Misalnya dicari pengaruh logaln Mn dan Zn d a l a ~ npenentuan konsentrasi Fe d a l a ~ nsampel. Karena % Fe yang dihasilkan tidak terlalu besar, perlu dilakukan spesiasi untuk logam Fe, karena Fe berada dalaln tingkat oksidasi 2+ dan 3+.
PENGANTAR Kegiatan penelitian mendukung pengembangan ilmu serta terapannya. Dalam ha1 ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang berusaha mendorong dosen untuk melakukan penelitian sebagai bagian integral dari kegiatan mengajarnya, baik yang secara langsung dibiayai oleh dana Universitas Negeri Padang maupun dana dari sumber lain yang relevan atau bekerja sama dengan instansi terkait. Sehubungan dengan itu, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang bekerjasama dengan Pimpinan Universitas, telah memfasilitasi peneliti untuk melaksanakan penelitian tentang Penentuan Fe, Zn dan Mn dalam Batuan Menggunakan Ammonium Pirolidin Dithikarbamat (APDC) secara Ekstraksi Pelarut, sesuai dengan Surat Perjanjian Penelitian DIPA Anggaran 2011 Nomor: 330/UN35.2/PG/2011 Tanggal 19 Juli 201 1. Kami menyambut gembira usaha yang dilakukan peneliti untuk menjawab berbagai permasalahan pembangunan, khususnya yang berkaitan dengan permasalahan penelitian tersebut di atas. Dengan selesainya penelitian ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang akan dapat memberikan informasi yang dapat dipakai sebagai bagian upaya penting dalam peningkatan mutu pendidikan pada umumnya. Di samping itu, hasil penelitian ini juga diharapkan memberikan masukan bagi instansi terkait dalam rangka penyusunan kebijakan pembangunan. Hasil penelitian ini telah ditelaah oleh tim pembahas usul dan laporan penelitian, kemudian untuk tujuan diseminasi, hasil penelitian ini telah diseminarkan ditingkat Universitas. Mudah-mudahan penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pada umumnya dan khususnya peningkatan mutu staf akademik Universitas Negeri Padang. Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang membantu terlaksananya penelitian ini, terutama kepada pimpinan lembaga terkait yang menjadi objek penelitian, responden yang menjadi sampel penelitian, dan tim pereviu Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang. Secara khusus, kami menyampaikan terima kasih kepada Rektor Universitas Negeri Padang yang telah berkenan memberi bantuan pendanaan bagi penelitian ini. Kami yakin tanpa dedikasi dan kerjasama yang terjalin selama ini, penelitian ini tidak akan dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan dan semoga kerjasama yang baik ini akan menjadi lebih baik lagi di masa yang akan datang. Terima kasih.
A
.;
+.
n
g
!-" s , ~Or , 0 '
, Desember 201 1
.'
Benfri, M.Pd. 1 610722 198602 1 002
DAFTAR TABEL
Tabel Hal 1 . Pengaluli pH pada pembentukan M(PDC). .......................................................14 2 . Data spektroskopi UV kompleks M(PDC) ,.......................................................15 3 . Pengaruh Konsel~trasiAPDC pada Serapan Kompleks M(PDC), ....................17 4 . Pengaruh waktu ekstraksi tcrhadap pembentukan M(PDC), ............................18 5 . Data % E Kolnpleks M(PDC), .......................................................................... 19
DAFTAR GAArlBAR Gambar ................................................................................................................ Hal 1 . Stsuktur APDC ....................................................................................................... 7 2 . Spektrofotometer IJV-Vis .......................................................................................9 3 . Pcngaruli pH pacla pelnbentukan kompleks bt(PDC), .........................................15 4 . Struktur Molekul Ko~npleksM(PDC) ,.................................................................16 5 . Pengal-uh konsentrasi APDC pada petnbe~~tukan M(PDC) ,.................................17 6 . P e n g a ~ u hwaktu ekstraksi terhadap pembentukan M(PDC), ...............................I S
DAFTAR L A R I P I M N 1,ampiran I . hlnilks Mn(PDC)? ................................................................................................... 24 2 . h,,,,k, Zn(PDC)2 ..................................................................................................... 25 3 . hlnnksFe(PDC)3...................................................................................................... 26 4 . Data dan kurva kalibrasi petlentuan %E .............................................................. 27 5 . Perhitungan penentun11 kadar Fe d a l a ~ nsampel ...................................................30 6 . deskripsi batuan .................................................................................................... 31
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang Logam yang berasal dari kerak bumi dapat berupa bahan-bahan mul-ni, organik clan anorganik. Logam mula-mula diambil dari pettambangan cli bawah tanah (kerak bumi), yang kemudian dicairkan dan dimurnikan dalam pabrik menjadi logam-logarn ~nurni.(Dannono, 1 995) Pada dasarnya, logaln sangat diperlukan dala~nproses produksi dari suatu pabrik, baik pabrik cat, aki/baterai, salnpai produk alat-alat listrik. Diantara logam-logam yang banyak kegunaannya adalah Besi (Fe), Seng (Zn) clan Mangan (Mn). Dalam industri, manfaat utama besi adalah untuk membuat baja. Baja biasanya digunakan sebagai rangka dalam pembuatan jembatan tnaupun gedunggedung yang bermanfaat bagi kehidupan manusia (Sugiayarto, 2003), sedangkan seng digunakan dalatn pelapisan logam seperti baja, dan dapat digunakan sebagai zat warna untuk cat, lampu, gelas, keramik, pestisida dan sebagainya (Darmono, 1995). Mangan digunakan dalam proses pembuatan bahan dasar industri, contohnya dalam pembuatan baja paduan sepelti fen-omangan (mengandung kirakira 80% Mn). Baja ini sangat kuat dan digunakan untuk lnembuat re1 kereta api (mengandung sampai 12 % Mn) dan untuk membuat mesin-mesin berat. (Sugiyarto, 2003). Salah satu sutnber logam berat di alam adalah batuan. Mengingat banyaknya manfaat logain Fe, Zn dan Mn, maka perlu dilakukan analisis logarn dalaln batuan dengan suatu rnetode yang metniliki ketelitian dan ketepatan tinggi. Selain itu, metode yang dikembangkan juga harus sederhana, sensitif, selektif, dan tidak mahal agar dapat digunakan sebagai analisis rutin. Salah satu metode yang banyak digunakan untuk analisa logam adalah Atomic Absorption Spectrometry (Yuliani, 2009; Chan, 201 1 dan Uthainira, 201 I), Ion Chromatrography (Yasui Takashi, 2007), HPLC (Daud, 2001) dan yang lailmya. Namun, kebanyakan metode ini membutuhkan peralatan yang rumit dan mahal. Oleh karena itu digunakan metode ekstraksi dalam analisis logarn melalui spektrofotometri UVVis karena metode ini lebih inudah dilakukan skala laboratorium di banyak
perguruan tinggi. Sebab lnetode ini tidak membutuhkan cuplikan dala~njumlah besar, aman, seclerhana, ekonolnis dan tidak n~embutulikanwaktu yang terlalu lama. Sistem ekstraksi sering juga digunakan clalam analisis loganl yang kadarnya relatif rendah (trace metal) sepel-ti clalarn sa~npelbatuan. Salah satu ekstraktan
yang digunakan dalarn ekstraksi pelarut
antara
lain dengan
menggunakan ligan seperti ammonium pirolidin dithiokarbamat (APDC) dalaln metil iso butil keton (Yathi, 2006), 8-hiclroksikuinolin dala~n klorofo~ln (Underwood, 1986). Keuntungan yang diclapat dari sistem ekstraksi menggunakan reagen APDC adalah lebih fleksibel karena APDC dapat bekerja pada pH rendah dan dapat menganalisis dengan baik lebih dari 30 lnacam logarn dari logam-logam alkali, alkali tanah, halida-halida, tanah liat dan bcberapa ballan-bahan organik seperti protein.
1.2.
Rumusan hlasalah Berdasarkan latar belakang di atas, ~ n a k arumusan masalah dari penelitian
ini adalah: 1. Bagaiinana kondisi optimum ekstraksi Fe (111), Zn (11) dan Mn (11) dengan
menggunakan ekstraktan APDC dalam pelarut Klorofonn ? 2. Berapa persen Zn yang terekstrak dari ekstraksi ion Fe (111), Zn (11) dan
Mn (11) menggunakan ekstraktan APDC dalam pelarut klorofonn? 3. Berapa kadar Fe, Zn dan Mn dalam salnpel batuan?
1.3.
Batasan R1lasalah Untuk lebih terarahnya penelitian, lnaka penelitian ini dibatasi pada
beberapa aspek berikut:
1. Sampel batuan yang dianalisis adalah bijih besi yang berasal dari Solok Selatan. 2. Destruksi batuan bijih besi lnenggunakan pelarut HCl dengan ukuran partikel
63 pm (Chan, 201 0)
3. Kondisi optimurn ekstraksi hanya dibntasi pada pH larutan, konsentrasi ligan clan ivaktu ekstraksi 4. Iconsentrasi ion Fe, Zn clan M n yang telah terekstrak oleh APDC d a l a ~ npelarut klorofor~ndiukur dengan menggunakan Spektrofotolneter UV-VIS.
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalnh : 1. Menentukan kondisi optirnum proses ekstraksi Fe, ZII dan Mn yang diekstrnksi menggunakan ckstl-aktan APDC dalam pelarut Kloroform lneliputi
pH larutan, konsentrasi ligan, dan waktu ekstraksi. 2. Menerapkan kondisi optimum ekstraksi yang diperoleh untuk menentukan kandungan Fe, Zn dan M n dalatn sampel batuan bijih besi.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Ekstraltsi Pelarut Ektraksi pelalvt atlalah suati~metotle pcmisallan berdasarkan transfer suatu
zat terlarut clal-i suatu pelarut keclalam pclarut lain yang tidak saling bercampur. (Christian. 1986). Beberapa parameter d a l a ~ nekstraksi pelarut adalah: a.
Kocfisien Distribusi (Kn) Hukuln clistribusi N e n ~ s t ,nenyat:~kan apabila ke dalam dua p e l a ~ u tyang
ticlak saling bercalnpur dimasukan zat terlarut yang dapat larut dalaln kedua pelarut tersebut lnaka akan terjadi pelnbagian kelarutan. Kedua pelarut tersebut ulnurnnya pelarut organik clan air. Dalaln prakteknya solut akan terdistribusi dengan sendirinya ke dalaln kedua pelarut tersebut setelah dikocok dan dibiarkan terpisah. Perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua pelarut tersebut tetap dan merupakan suatu tetapan pada suhu tetap. Tetapan tersebut disebut tetapan distribusi atau koefisien distribusi. Koefisien distribusi (KD) dinyatakan dengan :
dimana : KD : Koefisien distribusi CZ : Konsentrasi solut dalam pelal-ut organik
.CI : Konsentrasi solut dalam pelarut air b.
Angka Banding Distribusi (D) Angka banding distribusi menyatakan perbandingan konsentrasi total zat
terlarut dalarn pelarut organik (fasa organik) dan pelarut air (fasa air). Jika zat terlarut itu adalah senyawa X, lnaka rulnus angka banding distribusi dapat ditulis sebagai berikut :
D=
Konsanfr-asi total i;sIzyawa Xdalarn fasa orycilziFr I{on:ei1tra3i
~ B I I ~ C I Y total U
S d a l a m f a s a air
....................... (2)
Untuk keperluan analisis kimia, angka banding clistribusi (D) akan lebih bennakna daripada koefisien distribusi (ICD). Pacla kondisi ideal clan tidak ter-jadi asosiasi, dissosiasi atau poli~nerisasi:maka besamya h a r p KD= D.
c.
Hubungan D clengan Ku Untuk meliliat hubungan D ciengan K,,, secara sederhana clapat ciilihat
pada ekstraksi asaln lemah [HX] dalam fasa air dan organik. HX terionisasi
-
menjadi H' dan X-, anion sisa asain [X-] tidak l a ~ u dalam t fasa organik
HX
H + + X-
Sehingga koefisien distribusi asam letnal~dapat dituliskan dengan rumus:
Jika asam monolnerik terdapat didalam kedua fasa pelanit, maka anion asam tidak menembus masuk kedalarn fasa organik. Maka dapat dituliskan dengan perbandingan distribusi yaitu :
Disosiasi asatn dari pereaksi khelat dapat dituliskan sebagai berikut ;
Sehingga :
Atau:
Subtitusi persamaan G kepersamaan 4 yaitu :
Atau:
Subtitusi persalnaan 3 ke persatnaan 8 yaitu:
d.
Persen Ekstraksi (%E) Perbandingan konsentrasi zat hasil ekstraksi dengan konsentrasi zat mula-
rnula dikalikan dengall 100 % dapat tlinyatakan dengal1 persen ekstsaksi (%E) yang clituliskan dengan nllnus :
Hubungan antara persen ekstraksi dengan perbandingan distsibusi dapat dinyatakan sebagai beriku t :
Dengan V,
=
V,
Jika V,
=
Volume fasa air
= Volume
fasa organik
V,, maka harga D dapat disederhanakan lnenjadi :
Untuk persentase ekstraksi dapat dicari dengan persamaan :
Jika Va = Vo ~ n a k apersalnaan diatns lnenjadi :
D %E=-Xl00% D+1
(Underwood, 1986: 453).
2.2.
Ekstraksi Suatu Logam Sebagai Senyawa kompleks
Analisis ion logarn dengan menggnakan ekstraksi pelarut dapat dilakukan dengan ~nengkomplekskanion logarn tersebut agar lebih hidrofobik dan dapat diekstrak ole11 pelarut organik. Banyak pengompleks yang digunakan untuk ~nengekstrakion logam dalarn pelarut organik. Salah satunya adalah pereaksi 8kuinolinol (8-hidroksikuinolin). Pereaksi ini dengan ion logarn inembentuk lnolekul yang tidak larut dalarn air, larut dalarn kloroforrn atau karbon tetraklorida (Undenvood, 1986). Begitu juga dengan APDC, dengan ion besi, seng dan
nlangan dapat membentuk kolnpleks yang tidak berrnuatan sehingga clapat diekstrak dalam pela~utkloroform Ion logam dalanl s e n y a w kompleks disebut ion pusat, seclangkan ion atau tnolekul netral yang mempunyai pasangan elektron bebas disebut ligan. Koinpleks kelat atau sepit aclalah kolnpleks pang terbentuk apabila ion pusat bersenyawa dengan ligan yang me~npunyaidua atau lebih gugus. Banyaknya ikatan kovalen koordinasi yang terjadi antara ligan dengall ion pusat disebut bilangan koordinasi. Pembentukan ko~npleksole11 ligan bergantung pada kecendel-ungan untuk mengisi orbital kosollg dalam usaha mencapai konfigurasi clektron ynng lebih stabil. Untuk mernudahkan ekstraksi maka ion logam yang bermuatan harus dinetralkan oleh ion atau molekul netral menjadi kompleks tidak besmuatan (Khopkar. 2008).
2.3.
Ligan Ammonium Pirolidin Dithiokarbamat (APDC)
Ligan Ammoniunl Pirolidin Dithiokarbamat (APDC) merupakan kristal putih yang dapat lal-ut dalarn air. Mempunyai berat molekul 164,29 glinol dengan
Gambar 1 . Struktur APDC Ligan ammonium pirolidin dithiokarbamat (APDC) clapat digunakan untuk ekstraksi logam-logam renik (trace metal) dalaln pelarut organik klorofonn dan lnetil iso butil keton (MIBK). Dalaln pelarut klorofonn, ligan ammonium pirolidin dithiokarbalnat cligunakan sebagai pengompleks dengan sejumlah logam pada konsentrasi rendah antara lain besi, kobalt, nikel, vanadium, tembaga, arsen, antimoni dan tirnbal. Selain itu, APDC juga dapat digunakan untuk menentukan bisniut dalam baja dengan EDTA dan KCN sebagai zat penopeng (Stary dan Irving, 1964).
Ion Pirolidin
dithiokarbamat
atlnlnh ligan bidentat
yang mampu
membentuk kestabilan dnn digunakan agen pengompleks untuk ekstraksi dan pe~nisahanion lognm ctari larutan air. Jika logam PDC konlpleks dibentuk clengan penamballan APDC kedala~n larutan ion logam, maka ko~npleksnlenjadi lebill stabil dan hanya clipengaruhi pada pH rendall (Kim Young Sam, 1997).
2.4.
Spel
Spektrofotolnetri didefinisikan suntu metoda analisis ki~niaberdasarkan pengukuran seberapa banyak energi radiasi diabsorpsi oleh suatu zat sebagai fungsi panjang gelombang. Proses absorpsi ini keinudian dapat dijelaskan bahwa suatu molekull atom yang ~nengabsorpsi radiasi akan memanfaatkan energi radiasi tersebut untuk rnengadakan eksitasi elektron. Eksitasi ini hanya akan terjadi bila energi radiasi yang diperlukan sesuai dengan perbedaan tingkat energi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi dan sifatnya karakteristik. Komponen-komponen yang inengabsorpsi dalam spektrofotolnetri UV-Vis dapat berupa absorpsi ole11 senyawa-senyawa organik lnaupun anorganik. Senyawa-senyawa organik yang mengandung ikatan rangkap 2lrangkap 3 akan menghasilkan puncak-puncak absorpsi yang penting terutama dalam daerah UV. Gugus-gugus fungsional organik tidak jenuh yang inengabsorpsi sinar tampak dan UV ini dinamakan krornoforl sering dikenal dengan pembawa warna. Contoh kromofor, NH2, -C=C-, C=O, -CHO, -N02, -N=N- dan lain-lain. Sedangkan absorpsi oleh senyawa-senyawa anorganik, spektra dari hampir s e ~ n u aion-ion ko~npleksdan molekul-molekul anorganik mengl~asilkanpuncak absol-psi agak inelebar. Untuk ion-ion logaln transisi, pelebaran puncak disebabkan ole11 faktorfaktor lingkungan kimianya. Suatu conto11 larutan Cu (11) encer berwarna biru muda, tetapi warm akan berubah menjadi biru tua dengan adanya amonia. Bila unsur-unsur logam ~nembentukkompleks, maka faktor ligan sangat menentukan. Sebagian radiasi yang terabsorpsi oleh suatu larutan analit yang ~nengabsorpsi
ternyata terdapat hubungan kuantitatif dengan konsentrasinya. Jumlah radiasi yang terabsorpsi oleh sampel clinyatakan cialam hukurn Lambest-Beer dan dijadikan dasar patla analisis kuantitatif spektrofotolnetri (Ian dinyatakan dengan ru111us:
A= a.b.c atau A
= &.b.C
Keterangan:
A = absorbansil radiasi yang terabsorpsi a = konstanta absortivitas (L1 g.cm) c = konsentrasi sarnpel
(dL)
C = konsentrasi sampel (moll L) r = koefisien ekstingsi molar ( m o l ~ ' d m 3 c m ~ ' )
b = tebal larutand lebar kuvet (em) (Tahid, 2001). Karena harga
E
tetap untuk zat yang sama (pada panjang gelombang sama)
dan b tetap, maka hubungan antara A dan c adalah linier. Spektrofotolneter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besal-nya transmitansil absorbansi suatu sampel sebagai filngsi dari panjang gelombang. Spektrofoton~eter ada yang menggunakan berkas rangkap (double bcanl), tetapi prinsip peralatannya salna seperti sistem berkas tunggal (sir~glebeurn).
Gambar 2. Spektrofoto~neterUV-Vis
1. Suatu sumber energi cahaya yang berkesinambungan yang meliputi daerah spektrum dalam mana instrumen itu dirancang untuk beroperasi.
2. Suatu inonokron~atoryang terdiri dari celah (slit) merupakail bagian yang penting dalaln menentukan unjuk kerja (performance) karakteristik dan
kualitasnya dan grating yang menjatuhkan sinar polikromatis untuk me~igliasilkandispersi radiasi UV clan tampak (Tahid, 200 I ) . 3. Suatu wadah untuk sa~npelyaitu sel untuk menaruh cairan ke dala~nbeskas
cahaya spektrofotometri. 4. Suatu detektor, yang benlpa transduser yang ~ncngubah energi cahaya ~nen.jadisuatu isyarat listrik.
5. Suatu pengganda (amplifier) berfungsi sebagai penguat sinyal listrik yang dihasilkan ole11 detektor.
6. Suatu siste~nbaca (recorder) untuk menampilkan bentuk sinyal listrik lnenjadi tanipilan yang dapat dibaca (Day dan Undemlood, 1989).
BAB 3. RIETODE PENELITIAN
3.1. \Vaktu dan Tcnlpat Penelitian
Penelitian
illi
dilakukan selalna 6 (enam) bulan dari bulan lnaret salnpai
septelnber 201 1 di Laboratorium Kirnia Analitik Junisan Kilnia Fakultas Matematika dan Ilnlu Pengetahuall Alan1 Universitas Negeri Padang.
3.2. Alat - alat clan Bahan 3.2.1. Alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Spektrofotolneter UV-Vis merk Shimadzu, neraca analitik merk Ohaus dengan ketelitian 0,l mg, pH meter, corong pisah, magnetik stirer dan batang pengaduknya, erlenmeyer 250 ml.
3.2.2. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : sa~npelbijih besi yang berasal dari daerah Koto Bira Kecatnatan Sungai p a p Kabupaten Solok Selatan Sumatera Barat, FeC13.6H20, Zn(N03)2.4H20, logaln mangan, ammonium pirolidin dithiokarbamat [(CH2)ICNS2NHI], asaln asetat (CH3COOH) pekat, natriuln asetat (CH3COONa), natrium hidroksida (NaOH), asam nitrat (HNO ) 3
pekat, NaCI, klorofonn, HCl pekat, aquades.
3.3. Prosedur Kerja 3.3.1. Penentuan Panjang Gelombang hlaksimunl (3un,aks)
dan Optimasi pH
Dalaln erlenmeyer 250 ml masing-masing dimasukkan 5 ml lamtan yang mengandung ~ e ) +zn2+ , dan ~ n * 10 + ppm. pH dibuat bervariasi yaitu 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7 dan 8 dengan penarnbahan H N 0 3 atau NaOH. Untuk mempertahankan pH lamtan maka ditambahkan buffer asetat. pH diukur dengan lnenggunakan pH meter. Selanjutnya ke dalaln larutan tersebut ditambal~kan 1 gram NaCl dan ekstraktan APDC 1 mM sebanyak 5 ml kelnuclian ditalnball 10 ml klorofonn.
Larutan dikocok agar dapat tescampur hnrnogen selama waktu tertentu sampai terbentuk 2 fase terpisah. Fase organik ditampung clala~nkuvet kemudian diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan didapat
3.3.2. Optinlasi I
Ekstraksi dilakukan dalarn Erlenmeyer 250 ml dan di~nasukkan5 m L larutan yang mengandung ~ e ' + ,~ 1 . 1 ' dan ~ ~ n ' +10 ppm. pH dibunt pada kondisi pH optimuln. Atur pI1 dengall penambahan HNO,
dan NaOH. Uiltuk
mempel-tahanka11pH larutan lnaka ditambahkan buffer asetat, pl-I diukur dengan menggunakan pH meter. Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan APDC dengan konsentrasi 0,Ol; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 dan 0,l mM sebanyak 5 m L kemudian ditambah 10 mL klorofotm. Larutan dikocok agar dapat tercarnpur homogen selama waktu tertentu sampai terbentuk 2 fase terpisah. Fase organik ditampung dalam kuvet kemudian diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan dibuat grafik hubungan antara konsentrasi ligan dan absorbansi.
3.3.3. Optimasi Waktu Ekstraksi Ekstraksi dilakukan dalain Erlenmeyer 250 tnl dan di~nasukkan5 m L larutan yang mengandung ~ e ~ zn2+ ' , dan ~
n 10~ppm. + pH dibuat pada kondisi
pH optimum. Atur pH dengan penambahan H N 0 3 clan NaOH. Untuk mempertahankan pH larutan maka ditambahkan buffer asetat, pH diukur dengan menggunakan pH meter. Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan
APDC dengan konsentrasi pada kondisi optimum
sebanyak 5 mL, kemudian
ditambah 10 m L klorofolm. Larutan dikocok agar dapat tercarnpur homogen selalna 10, 15, 20, 25, dan 3 0 lnenit sampai terbentuk 2 fase terpisah. Fase organik ditampung
dalaln
kuvet
kemudian
diukur
absorbansinya
menggunakan
spektrofotometer UV-Vis, kemudian dibuat grafik hubungan antara waktu ekstraksi dan absorbansi.
3.3.4. Persiapan Sanipcl
Sampel diperoleh dari daerah Koto Bira Kecamatan Sungai Pagu kabupaten Solok Selatan dan sampel batuan
digelus, digiling dan diayak. Dititnbang
*1,0000 g sampel clengan ukuran partikel 63 y111 di~nasukkanke dalaln labu kjedahl 100 1111 lalu tambahkan 25 ml HCI pekat. Larutan didihkan di atas mantel pemanas sampai larut. Kemudian larutan didinginkan selama dingin clitanlbahkan 25
1111
* 10 menit, setelah
aquades, lalu diuapkan kembali sampai terbentuk
larutan jenlih dan didinginkan kembali. Larutan disaring dengan kertas saring, filtrat ditampung dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquades sampai tanda batas.
3.3.5. Prosedur Kerja Ekstraksi Terhadap Sampel Batuan Biji Besi
Ekstraksi dimulai clengan memasukkan larutan sampel sebanyak 5 ml ke daiam Erlenmeyer 250 ml. pH dibuat pada kondisi pH optimum. Atur pH dengan menambahkan HNO, dan NaOH. Untuk ~nempe~tahankanpH larutan maka ditambahkan buffer asetat, pH diukur dengan nlenggunalta~l pH meter. Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan APDC dengan konsentrasi pada kondisi optimum sebanyak 5 1111, kemudian ditambahkan 10 ml klorofonn. Larutan dikocok agar dapat tercampur homogen dengan menggunakan waktu ekstraksi optimum sampai terbentuk 2 fasa terpisah. Fasa organik dita~npung dalam kuvet keinudian diukur absorbansinya menggunakan spektrofoto~neterUVVis.
B 4 B 4. HASIL DAN PERIBAHASAN
Penelitian ini tercliri dari 2 tahapan, yaitu 1. optimasi konclisi ekstraksi yang tercliri dari pH, konsentrasi ligan APDC dan nraktu ekstraksi, 2. Aplikasi kondisi optitnurn pada sampel batuan.
4.1.
Pencntuan
Kompleks Loganl-;\PDC dan Optinlasi pH
P e n q k u r a n pada pa~ljanggelombang m a k s i n ~ u ~tlimaksudkan n agar kepekaan ~netodalebih baik dan kesalahan akibat pcrgesel-an patljang gelombang akan sernakin kecil. Ole11 karena itu perlu dilakukan pengukuran APDC.
Penentuan
dari
masing-rnasing
logam
kompleks logam ditentukan
dengan
rnemvariasikan pH pelnbentukan kompleks loga~nAPDC yang datanya dapat dilihat pada Tabel 1 dan Lampiran 1, 2 dan 3: Tabel 1. Pengaruh pH pada pembentukan RI(PDC),
A kompleks M(PDC),
8
1,7227
9
1,7061
Dari data tersebut, dapat dibuatkan grafiknya seperti yang dapat dilihat pada
Gambar 3. Pengamh pH pada pembentukan kompleks M(PDC), Dari Tabel 1 dan Gambar 3 dilihat bahwa kompleks yang terbentuk dari masingmasing logam dengan APDC terjadi pada pH yang berbeda, yaitu pH 2 untuk ~ e ~pH + 4, untuk 2n2+ dan pH 6 untuk ~
n . Hal ~ ini + memungkinkan pengukuran
masing-masing logam pada sampel alam seperti air maupun mineral batuan dengan menggunakan metoda ekstraksi pelarut dengan ligan APDC sebagai ekstraktan. Pengukuran pH perlu dilakukan karena pembentukan kompleks sangat di pengaruhi pH larutan. Selain optimasi pH, pada lampiran 1,2 dan 3 juga didapat A,,,hpengukuran kompleks logam-APDC yang dapat dirangkiun seperti yang terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data spektroskopi UV kompleks M(PDC), Ion logam
&nab
I
MI?+
I
261 nm
16114,94
Dari tabel dapat disirnpuikan bahwa kompleks logarn-APDC menyerap pada k,& 261 nm untuk ketiga logam dengan nilai absorbtivitas molar yang relatif besar yang menunjukkan probabilitas penyerapan cahaya yang besar.
4.2.
Optimasi IConsentrasi Ligan APDC
Secasa umum kompleks yang terbentuk antara logam dengan APDC dapat digambaskan oleh persamaan seaksi besikut:
M" + x APDC 3 M(PDC), + x ~ ' dimana M menunjukkan l o g a ~ nFe, Zn clan Mn, sedangkan x menu~ljukkanjumlah ligan yang terikat pada ion logam. Stsuktur dari ko~llpleksyang dibentuk dapat dilihat seperti pada Gambar 4.
Garnbar 4. Struktur rnolekul kornpleks Fe(PDC)3 (atas), Mn(PDC)2 (tengah) dan Zn(PDC)2 (bawah)
Data serapan kootnpleks M(PDC), pada variasi konsentrasi dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 5:
Tabel 3. Pengaruh Konsentrasi APDC pada Serapan Kompleks M(PDC),
2.0
0
1.8-
-
1 2
-
1 .o
-
1 .f3 1.4
0.8
0.2 -
0.6
-
0
0
0
-
0
, l / = l .
,/'
I/ o
0.4
0.0
0
*
--d'
I/
---------
I'
0
I
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
konsontrasi APDC
Gambar 5. Pengaruh konsentrasi APDC pada pembentukan M(PDC),
Dari Tabel 3 dan Gambar 5 dapat dilihat ballwa konsentrasi APDC maksi~nurn
itntuk masing-masing logam juga berbeda, sesuai dengan perbandingan stoikiometris masing-masing logam. Konsentrasi APDC maksimum untuk Zn, Mn dan Fe berturut-huut 0.08,O.OG dan 0.04 mM. 4.3. Optimasi Waktu Ekstraksi
Waktu ekstraksi berhubungan dengan waktu pembenhkan kompleks yang stabil. Data pada Tabel 4 dan Gambar 6 menunjukkan serapan M(PDC), pada variasi
waktu ekstraksi. Tabel 4. Pengaruh waktu ekstraksi terhadap pembentukan M(PDC),
0.9 0.8 0.7 0.0 0.5
4
0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
-
0
0
--------
e
I
1 : t I
.
1
I
I
I
10
15
20
25
30
wa ktu e kstraksi
Gambar 6. Pengaruh waktu ekstra ksi terhadap pembentukan M(PDC),
Lampiran 1. A,,,,h Mn(PDC)*
Lampiran 2. A,,,k,
Zn(PDC)*
Lampiran 3. Lab Fe(PDC)3
-.
Lampiran 4. Data dan Kunra Kalibrasi Penentuan O/'E a. %E Ion Fe(11I)
Scricsl
-Lincar (Scricsl)
Perhitungan % E Diketahui A sampel = 0,1726. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y =
0,0657X
+ 0,0094, sehingga didapatkan konsentrasi Fe dala~nfasa air 2,444
ppm. Persen ekstraksi didapat dari:
b. %E Ion Zn(IT)
+
Scriesl
-Lirlcsr (Scricsl)
Diketahui A sarnpel = 0,1441. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y =
0,4727 X + 0,0257, sehingga didapatkan konsentrasi Zn dalam fasa air 0,2505
ppm. Persen ekstraksi didapat dari:
c. %E Ion Mn(I1)
Scricsl
0,25
,,#'
0.2
-Lincar (Scricsl)
/'
0,15
6' '
0.1
Perlitungan % E Diketahui A sampel = 0,2103. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y =
0,1632 X + 0,048, sehingga didapatkan konsentrasi Zn dalam fasa air 0,9945
ppm. Persen ekstraksi didapat dari: %E=
,:
LC-C -4;
- 97,495
%
Lampiran 5. Perhitungan penentuan kadar Fe dalam sampel
0.3
y
0 , 0 0 4 1 ~I 0,1756 4
0.25
+
0.2
Scricsl
-Lil~car(Scricsl)
0.15
Diketahui A
=
0,19099, dengan menggunakan persamaan regresi diatas Y
=
0,0041 X + 0,1786 sehingga didapatkan konsentrasi besi dalam sampel 3,2475 ppm. Kadar Fe dalam sampel didapat: Kadar Fe =
3.~47
'2.1 L x LC00
LC00 '+IS
x 1CC C,..i= 32,475 %
PEMERINTAH PROPINSI SUMATERA RARAT DIhTAS ENERG! SUMBER DAYA MmERhL
Salan Jhoni Anwar No. 85, Lapai, Padang - 25 142 'Telp : (0751) 7054487
Diskripsi Batuan: 1. W arna
: ~uningmucia, merah karat
2. Senyawa utama
;
a. Hematite (Fe203)
c. Siderit (FeC03) 3. Mineral Lainnya
: a. Pyrite
b. Pyrhotite
c. Marcosite d. Chamosite
4. Nama Batuan
: Bijih Besi
5. I..cLasi Contoh Batuan : Koto Bira Kecamatm Sungai P a p , Kabupaten Solok Selatan
Padang, 28 Februari 201 1 Kepala Seksi Sumber Day,a Geologi
...-. .
NIP: 19610120 1991 11 2 001
DAFTAR HADIR I-lari/Tanggal : Karnis 1 24 Nopember 20 1 1 Acara : Seminar Hasil Penelitian Dosen bluda FMIPA U N P
Ketua Pelaksana,
: Seminar Hasil Penelitian Dosen Muda FMIPA U N P
Acnra
1 NO. I 1.
2.
Prof. Dr. Festiyed, M.S
1!
.-. - -.-.
--..--.
. -. .--
-.---
I'c~nbali;~~
Ih.I<;IIII:KIII:II~ S L I I I I ; L ~M,Si III~II. .. .. .....
...
...
-
4.
Dra. Syakbaniah, M.Si
Pembahas
5.
Dr. I-lj. Latislna Dj., M.Si
Pembahas
6.
Irdawati,M.Si
Pernakalah
7.
Ernie Novriyanti, S.Pd, M.Si
Pe~nakalah
13.
1 Fitri Amelia, S.Si. M.Si
14.
Edi Nasra, S.Si, M.Si
1.
Pel1-1balias
- - -.
--
1 TANDATANGAN
Ketua Pelaksana
Dr. Mawardi, M.Si -- .----
3.
1 JABATAN
NAMA
1 Pemakalah Pe~naltalah
15.
Desy Kurniawati, S.Pd, M.Si
Peniakalah
16.
Dss. Yashardi
Sekretasiat
1 7.
Sesmerita, S.Pd, M.Pd
Anggota -.
K
Pro Dr. esti ed M.S
I
