POTENSI METODE PENAMBAHAN STANDAR TITIK-H UNTUK PENENTUAN SIMULTAN KROMIUM(III) DAN KROMIUM(VI)
MOHAMAD RAFI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Potensi Metode Penambahan Standar Titik-H Untuk Penentuan Simultan Kromium(III) dan Kromium(VI) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini Bogor, Februari 2009 Mohamad Rafi NIM G452040021
2
ABSTRAK MOHAMAD RAFI. Potensi Metode Penambahan Standar Titik-H Untuk Penentuan Simultan Kromium(III) dan Kromium(VI). Dibimbing oleh ZAINAL ALIM MAS’UD dan MUHAMMAD BACHRI AMRAN Metode penambahan standar titik-H (HPSAM) telah dicoba untuk penentuan simultan Cr(III) dan Cr(VI). Campuran pereaksi kromogenik dari 2hidroksibenzaldiminoglisina (HBIG) dan kuersetin dalam larutan miselar setiltrimetilamonium bromida digunakan untuk penentuan simultan kedua ion di atas. Metode yang digunakan didasarkan pada perbedaan absorbans dari kompleks yang terbentuk yaitu Cr(VI)-kuersetin pada dua panjang gelombang yang berbeda (558 dan 577 nm) dengan absorbans untuk Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina konstan. Hasil dari menggunakan HPSAM pada contoh sintetik menunjukkan bahwa Cr(III) dan Cr(VI) tidak dapat ditentukan secara simultan dengan kondisi kompromi analisis yang telah ditentukan. Hal ini karena Cr(III) yang tidak terdeteksi dan persentase simpangan baku relatif Cr(VI) lebih besar dari 5%. Walaupun demikian HPSAM masih memiliki potensi untuk penentuan simultan Cr(III) dan Cr(VI) karena pada beberapa ulangan pengukuran yang dicoba, konsentrasi Cr(VI) yang ditemukan mendekati konsentrasi yang dibuat secara teoretis.
3
ABSTRACT MOHAMAD RAFI. Potency of H-point Standard Addition Method for Simultaneous Determination of Chromium(III) and Chromium(VI). Under direction of ZAINAL ALIM MAS’UD and MUHAMMAD BACHRI AMRAN The H-point standard addition method (HPSAM) was applied for simultaneous determination of Cr(III) and Cr(VI). Mixed chromogenic reagents of 2-hydroxybenzaldiminoglycine and quercetin in a micellar solution of cetyltrimethylammonium bromide was used as a chromogenic system for determination of the two ions. The method is based on the difference in absorbance of formed complexes Cr(VI)-quercetin and absorbance for Cr(III)- 2hydroxybenzaldiminoglycine remain constant at two different wavelengths (558 and 577 nm). Application of the HPSAM in the synthetic mixtures showed that concentration of Cr(III) and Cr(VI) could not be determined simultaneously with the compromised condition of analysis found earlier. This is because Cr(III) is not detected and the percentage of relative standard deviation for Cr(VI) is greater than 5%. Nevertheless HPSAM still have potency for simultaneous determination of Cr(III) and Cr(VI) because from several measurements, the concentration found for the analyte (Cr(VI)) is closed to the concentration made theoretically.
4
RINGKASAN MOHAMAD RAFI. Potensi Metode Penambahan Standar Titik-H Untuk Penentuan Simultan Kromium(III) dan Kromium(VI). Dibimbing oleh ZAINAL ALIM MAS’UD dan MUHAMMAD BACHRI AMRAN Kromium (Cr) merupakan unsur logam yang terdistribusi secara luas dalam bebatuan, hewan, tumbuhan, tanah serta abu dan gas vulkanik. Kromium di alam umumnya terdapat sebagai Cr(III) dan Cr(VI). Cr(III) telah diketahui merupakan unsur esensial yang dibutuhkan oleh mamalia dalam jumlah kecil Dilain pihak Cr(VI) bersifat toksik dan karsinogenik karena memiliki sifat pengoksidasi yang kuat. Cr(VI) banyak digunakan dalam industri logam seperti pembuatan logam Cr, aloi Cr, dan pelapisan logam serta industri kimia. Cr(III) terutama sebagai garamnya umumnya digunakan dalam indukstri tekstil, industri penyamakan, industri keramik dan gelas, dan fotografi. Efluen dari industri-industri di atas dapat menjadi sumber masuknya Cr ke dalam lingkungan sehingga sejumlah kecil Cr dapat juga terdapat pada sistem air minum. Spektrofotometri sinar tampak dengan menggunakan reagen kromogenik yang dapat dioksidasi dan pembentukan ion asosiasi umum digunakan dalam menentukan kadar Cr terutama Cr(VI). Difenilkarbazida merupakan reagen kromogenik yang paling luas penggunaannya dalam penentuan kadar Cr(VI) dengan adanya Cr(III). Kadar Cr(VI) dan Cr(III) dengan metode ini tidak dapat ditentukan secara simultan karena reagen yang diberikan hanya untuk spesi Cr tertentu saja. Untuk mengetahui kadar kedua spesi tersebut harus melibatkan perlakuan oksidasi Cr(III) menjadi Cr(VI) atau sebaliknya reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) sehingga diperoleh kadar Cr total. Kadar suatu spesi (Cr(III) atau Cr(VI)) ditetapkan melalui selisih antara kadar Cr total dengan salah satu spesi yang telah ditetapkan sebelumnya. Oleh karena tahapan analisis yang dilalui relatif banyak membuat waktu analisis yang dilakukan relatif lama. Analisis kuantitatif multikomponen dengan spektrofotometri ultraviolet maupun sinar tampak akan melibatkan resolusi spektrum dari 2 komponen atau lebih yang biasanya akan saling tumpang tindih. Metode penambahan standar titik-H (HPSAM) diketahui dapat menganalisis secara simultan 2 atau lebih komponen dalam campurannya. HPSAM merupakan modifikasi dari metode penambahan standar yang dapat mentransformasi kesalahan yang tak dapat diperbaiki akibat adanya gangguan langsung pada penentuan suatu analat menjadi kesalahan sistematik yang konstan. Kesalahan ini kemudian dapat dievaluasi dan juga dihilangkan. Metode ini juga dapat memperbaiki secara langsung kesalahan proporsional dan konstan yang dihasilkan oleh matriks sampel. Pada penelitian ini telah dilakukan studi potensi HPSAM menggunakan reagen pengkompleks campuran yaitu 2-hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin untuk spesiasi Cr(III) dan Cr(VI). Cr(III) dengan 2-hidroksibenzaldiminoglisina dan Cr(VI) dengan kuersetin dapat membentuk senyawa kompleks dengan λmaks masing-masing sebesar 577 dan 459 nm. Dalam menetapkan kondisi analisis simultan ini, dilakukan investigasi pengaruh penambahan surfaktan, jenis dan konsentrasi bufer (pH 7,0) yang digunakan, dan waktu optimum untuk pembentukan kedua senyawa kompleks di atas. Berdasarkan hasil yang diperoleh,
5
kondisi analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) yaitu konsentrasi kuersetin sebesar 2,95 x 10-3 M, konsentrasi surfaktan (setiltrimetilamoniumbromida) sebesar 1,37 x 10-2 M, bufer fosfat 0,01 M dengan pH 7,0, dan waktu reaksi total 20 menit. Ketaatan terhadap hukum Lambert-Beer dari metode ini dievaluasi melalui kurva kalibrasi untuk Cr(III) dan Cr(VI) secara terpisah dan adanya sejumlah tertentu Cr(VI) pada pembuatan kurva kalibrasi Cr(III) dan sebaliknya. Nilai koefisien korelasi (r2) yang diperoleh berada pada kisaran 0.977-0.998 yang mengindikasikan bahwa interaksi antara spesi nontarget dengan reagen kromogenik relatif tidak terjadi atau tidak terlalu mengganggu hubungan linear antara absorbans dengan konsentrasi tiap ion. Berdasarkan kurva kalibrasi ini juga dapat ditentukan estimasi limit deteksi dan diperoleh untuk Cr(III) dan Cr(VI) sebesar 0,06 dan 0,12 µg/ml. Nilai estimasi limit deteksi ini saat terdapat gangguan dari spesi nontarget seperti adanya Cr(VI) saat pembuatan kurva kalibrasi Cr(III) ataupun sebaliknya mengalami sedikit kenaikan yaitu untuk Cr(III) maupun Cr(VI) menjadi masing-masing sebesar 0,09 dan 0,17 µg/ml. Kenaikan ini dapat disebabkan spesi nontarget memberikan serapan saat pengukuran absorbans spesi target sehingga akan mempengaruhi besarnya nilai kemiringan maupun perpotongan pada persamaan kurva kalibrasi yang digunakan untuk menghitung estimasi limit deteksinya. Aplikasi HPSAM dalam analisis multikomponen membutuhkan dua panjang gelombang (λ1 dan λ2) sebagai daerah kerja dengan sinyal analitik untuk analat (X) harus bervariasi sedangkan spesi lainnya (Y) konstan. Sejumlah tertentu X yang diketahui kemudian ditambahkan secara berturut-turut ke dalam campuran dan serapan yang dihasilkan dari pembacaan di dua panjang gelombang tersebut. Seleksi panjang gelombang yang tepat untuk menerapkan HPSAM untuk analisis simultan, prinsip berikut ini digunakan. Pada dua panjang gelombang terpilih, sinyal analat haruslah linear dengan konsentrasinya sedangkan sinyal pengganggu tetap konstan walaupun konsentrasi analat berbeda. Selain itu sinyal analitik dari campuran keduanya harus sama dengan jumlah sinyal individu dari masingmasing komponen yang dicampurkan tersebut. Sebagai tambahan, perbedaan kemiringan dari dua buah garis yang dihasilkan pada λ1 dan λ2 harus sebesar mungkin agar mendapatkan akurasi yang cukup baik. Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina relatif lebih melebar dibandingkan dengan spektrum absorpsi Cr(VI)-kuersetin sehingga untuk menghasilkan akurasi yang baik maka dipilih Cr(VI) sebagai analat (spesi X). Dalam kasus ini dimungkinkan untuk memilih beberapa pasangan panjang gelombang ketika kompleks Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina mempunyai absorbans yang sama. Beberapa pasangan panjang gelombang tersebut diseleksi berdasarkan kriteria perbedaan kemiringan pada kurva kalibrasinya yang memberikan nilai paling besar. Persamaan yang digunakan dalam menentukan CH merupakan nisbah antara kenaikan absorbans (∆A) dan kenaikan kemiringan (∆M). ∆M bergantung kepada karakteristik absorpsi analat, sedangkan ∆A bergantung pada konsentrasi analat dalam contoh. Telah diketahui bahwa semakin besar kenaikan kemiringan maka akan semakin kecil galat dalam penentuan konsentrasi analat. Oleh karena itu panjang gelombang yang akan digunakan berdasarkan kriteria yang telah disebutkan di atas yaitu 558 dan 577 nm untuk menghasilkan akurasi yang baik. Konsentrasi Cr(VI) yang ditemukan dalam plot HPSAM sebesar 0,105 µg/ml. Jika dibandingkan dengan nilai teoretisnya yaitu
6
0,10 µg/ml maka diperoleh akurasinya sebesar 105%. Untuk konsentrasi Cr(VI) teoretis lainnya yaitu 0,20 dan 0,30 µg/ml dengan menggunakan HPSAM diperoleh konsentrasi yang ditemukan masing-masing sebesar 0,20 dan 0,27 µg/ml. Keterulangan metode yang digunakan dievaluasi dengan melakukan analisis kuantitatif larutan campuran sintetik sebanyak 4 kali ulangan. Konsentrasi analat yaitu Cr(VI) didapatkan dari nilai –CH sedangkan konsentrasi ion pengganggu yaitu Cr(III) dihitung menggunakan kurva kalibrasi individunya dan nilai ordinat pada titik-H (AH) dari kurva kalibrasi HPSAM. Dalam pengukuran Cr(III) tidak dilakukan penambahan standar karena efek matriks yang belum ada. Hasil analisis yang diperoleh, konsentrasi untuk Cr(VI) terdapat beberapa yang mendekati nilai teoretisnya akan tetapi dari 4 kali ulangan yang dilakukan memberikan hasil yang tidak teliti yang ditunjukkan dengan % SBR > 5%. Untuk Cr(III) ternyata tidak dapat dihitung karena nilai AH yang diperoleh berada dibawah nilai perpotongan kurva kalibrasi individu Cr(III) sehingga dapat dianggap tidak terdeteksi. Berdasarkan hasil di atas, analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan HPSAM dengan kondisi analisis yang diperoleh masih belum dapat digunakan. Hal ini dapat disebabkan kondisi analisis tersebut belum memberikan hasil yang optimum dalam pembentukan kedua kompleks ion. Selain itu pula dapat disebabkan keterulangan dalam pembuatan reagen 2hidroksibenzaldiminoglisina yang digunakan untuk mengkompleks Cr(III) yang tidak seragam sehingga memberikan hasil yang tidak terlalu baik. Ketidakseragaman tersebut dapat disebabkan oleh reaksi pembentukan 2hidroksibenzaldiminoglisina yang merupakan suatu basa Schiff adalah reaksi yang berkesetimbangan. Reaksi yang berkesetimbangan ini dapat menyebabkan 2hidroksibenzaldiminoglisina yang terbentuk dapat terhidrolisis kembali menjadi reaktannya dengan adanya basa berair yang digunakan sebagai katalis. Metode analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran (2-hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin) menggunakan HPSAM dengan kondisi analisis yang diperoleh masih belum dapat digunakan. Hal ini ditunjukkan dengan %SBR > 5% untuk Cr(VI) dan tidak terdeteksinya Cr(III) pada contoh sintetik yang digunakan. Walaupun demikian HPSAM masih memiliki potensi dalam penentuan simultan Cr(III) dan Cr(VI) karena dalam beberapa ulangan pengukuran yang dilakukan masih dapat memberikan hasil yang mendekati nilai teoretis untuk Cr(VI) dengan adanya spesi pengganggu Cr(III). Selain itu pula baik untuk pengukuran individu maupun dengan adanya gangguan dari spesi nontarget memberikan kelinearan kurva kalibrasi dan estimasi limit deteksi yang cukup rendah. Kata kunci: kromium, 2-hidroksibenzaldiminoglisina, kuersetin, analisis simultan, HPSAM
7
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencamtumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan, atau makalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
8
POTENSI METODE PENAMBAHAN STANDAR TITIK-H UNTUK PENENTUAN SIMULTAN KROMIUM(III) DAN KROMIUM(VI)
MOHAMAD RAFI Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelas Magister Sains pada Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009 9
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Eti Rohaeti, MS
10
Judul Tesis Nama NIM
: Potensi Metode Penambahan Standar Titik-H Untuk Penentuan Simultan Kromium(III) dan Kromium(VI) : Mohamad Rafi : G452040021
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA. Ketua
Dr. Muhammad Bachri Amran, DEA. Anggota Diketahui
Ketua Program Studi Kimia
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, M.S. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian: 3 Februari 2009
Tanggal Lulus:
11
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2007 ini ialah pengembangan metode analisis kuantitatif, dengan judul Potensi Metode Penambahan Standar Titik-H Untuk Penentuan Simultan Kromium(III) dan Kromium(VI). Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA dan Bapak Dr. Muhammad Bachri Amran, DEA selaku pembimbing, serta Ibu Prof. Dr. Ir. Latifah K. Darusman, M.S yang telah banyak memberikan saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu Nunung Nuryanti, Bapak Eman Suherman, dan staf dosen serta pegawai Bagian Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA IPB, Ibu Salina Febriany, S.Si, Bapak M. Agung Zaim, S.Si, dan Endi Suhendi beserta staf Pusat Studi Biofarmaka LPPM IPB, dan Rita Febriani, S.Si yang telah membantu selama pelaksanaan penelitian ini, serta Herry, S.Si atas luangan waktu dalam diskusi hasil penelitian. Ungkapan terima kasih dan doa juga disampaikan kepada aba (almarhum Mahar Amir), mama (almarhumah Ani Saniah), Wita Nurfajarwati, Aishwa Shazia Fathima, Zakia, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Februari 2009 Mohamad Rafi
12
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 16 Maret 1977 sebagai anak kedua dari pasangan Mahar Amir (alm) dan Ani Saniah (almh). Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB, lulus tahun 2000. Pada tahun 2004, penulis diterima di Program Studi Kimia pada Sekolah Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia. Penulis bekerja sebagai Dosen di Bagian Kimia Analitik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB sejak tahun 2004 dan Peneliti di Pusat Studi Biofarmaka LPPM IPB sejak tahun 2006. Bidang penelitian yang menjadi minat utama penulis ialah pengembangan metode analisis kualitatif dan kuantitatif senyawa kimia menggunakan pendekatan kemometrik. Selama mengikuti program S2, penulis menjadi anggota Himpunan Kimia Indonesia dan Himpunan Kimia Bahan Alam Indonesia.
13
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL…………………………………………………............... xiv DAFTAR GAMBAR………………………………………………………...
xv
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...
xvi
PENDAHULUAN Latar Belakang………………………………………………………... Tujuan Penelitian……………………………………………………..
1 3
TINJAUAN PUSTAKA Kromium……………………………………………………………… Metode Spesiasi dan Analisis Kuantitatif Kromium………………… Reagen Kromogenik………………………………………………….. Metode Penambahan Standar Titik-H………………………………..
4 5 8 10
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian………………………………………... Alat dan Bahan……………………………………………………….. Prosedur…………………………………………………………….....
12 12 12
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Analisis Kuantitatif Simultan Cr(III) dan Cr(VI)………….. Kurva Kalibrasi Individu Cr(III) dan Cr(VI)………………………… Analisis Kuantitatif Simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan HPSAM…..
15 17 18
SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………....
23
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….....
24
LAMPIRAN…………………………………………………………………
31
14
DAFTAR TABEL Halaman 1. Reagen kromogenik untuk Cr(VI)………………………………………. 5 2. Reagen Kromogenik untuk Cr(III)………………………………………
6
3. Pengoptimalan kondisi analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran (2-hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin)………………………………………………………………... 13 4. Hasil pengoptimalan kondisi kompromi analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran…………………………... 17 5. Hasil pengukuran analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan HPSAM.............................................................................. 22
15
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Struktur Kimia (a) 2-hidroksibenzaldiminoglisina dan (b) kuersetin…… 5 2. Plot HPSAM............................................................................................
10
3. Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina ( ) dan Cr(VI)-kuersetin ( )……………………………………………………. 15 4. Kurva kalibrasi individu Cr(III) pada 577 nm, r2 = 0.993 (a) dan Cr(VI) pada 459 nm, r2 = 0.998 (b)……………………………………………… 17 5. Kurva kalibrasi individu Cr(III) + Cr(VI) 0.5 µg/ml pada 577 nm, r2 = 0.977 (a) dan Cr(VI) + Cr(III) 10.0 µg/ml pada 459 nm, r2 = 0.994 (b)… 18 6. Plot HPSAM untuk analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI); Cr(III) = 6,00 µg/ml dan Cr(VI) = 0,10 µg/ml.......................................... 21
16
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina (a) tanpa CTAB dan (b) dengan CTAB…………………………………………… 32 2. Pengaruh jenis dan konsentrasi bufer terhadap nilai absorbans kompleks Cr(VI)-kuersetin dan Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina…………… 33 3. Plot HPSAM untuk analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI); (a) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.10 µg/ml; (b) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.20 µg/ml; dan (c) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.30 µg/ml yang diukur pada panjang gelombang 558 dan 577 nm........ 36
17
PENDAHULUAN
Latar Belakang Kromium (Cr) merupakan salah satu unsur logam yang terdistribusi secara luas pada kerak bumi. Secara normal kromium di alam terdapat sebagai Cr(III) dan Cr(VI). Cr(III) telah terbukti sebagai unsur esensial yang dibutuhkan oleh mamalia dalam jumlah kecil yang berperan dalam metabolisme glukosa, lipid, dan protein (Vincent 2000). Dilain pihak Cr(VI) bersifat toksik dan karsinogenik karena memiliki sifat pengoksidasi yang kuat (Katz & Salem 1993). Cr umum digunakan pada industri metalurgi (baja) dan industri kimia (penyamakan, penyepuhan logam, cat, pengawet kayu, dan pigmen) sehingga spesi Cr dapat masuk ke dalam lingkungan melalui efluen atau limbah buangan dari industri-industri tersebut sehingga sejumlah kecil Cr dapat juga terdapat pada sistem air minum. Konsentrasi Cr total sebesar 2,00 μg/ml sebagai batas maksimum yang diperbolehkan untuk limbah industri sedangkan untuk air minum konsentrasi Cr(VI) sebesar 0,05 μg/ml (PP No 82 Tahun 2001). Saat ini penggunaan Cr oleh industri-industri tersebut semakin meningkat sehingga secara langsung akan meningkatkan pula jumlah Cr yang terbuang ke dalam lingkungan. Hal ini dapat menjadi problem serius serta menimbulkan resiko keracunan bagi manusia. Oleh karena itu sangat penting melakukan kontrol dengan mengukur jumlah kedua spesies Cr dibandingkan hanya mengukur Cr total pada limbah industri dan sumber air minum karena toksisitas Cr bergantung pada tingkat oksidasinya. Penentuan kadar Cr terutama Cr(VI) menggunakan spektrofotometri sinar tampak umumnya menggunakan reagen organik yang dapat dioksidasi dan pembentukan ion asosiasi (Narayana & Cherian 2005). Spektrofotometri sinar tampak dengan difenilkarbazida (DPC) sebagai reagen kromogenik dapat menentukan kadar Cr(VI) dengan adanya Cr(III), akan tetapi metode ini tidak sensitif (Snell 1978). Dengan metode ini kadar Cr(VI) dan Cr(III) tidak dapat ditentukan secara simultan karena reagen yang diberikan hanya untuk spesi Cr tertentu saja. Untuk mengetahui kadar kedua spesi tersebut harus melibatkan perlakuan oksidasi Cr(III) menjadi Cr(VI) atau sebaliknya reduksi Cr(VI) menjadi
18
Cr(III) sehingga diperoleh kadar Cr total. Kadar suatu spesi (Cr(III) atau Cr(VI)) ditetapkan melalui selisih antara kadar Cr total dengan salah satu spesi yang telah ditetapkan sebelumnya. Oleh karena tahapan analisis yang dilalui relatif banyak membuat waktu analisis yang dilakukan relatif lama. Teknik lain seperti spektrofotometri absorbsi atom (SSA), plasma gandeng induktif-spektrofotometer emisi atom (ICP-AES), plasma gandeng induktifspektrometri massa (ICP-MS) tidak dapat digunakan untuk membedakan kedua spesi Cr secara langsung karena yang terukur adalah Cr total sehingga diperlukan tahapan prekonsentrasi dan atau separasi untuk spesiasi Cr sehingga kadar kedua spesi Cr dapat diukur. Teknik analisis lain yang juga telah dikembangkan yaitu kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) yang dilengkapi dengan sistem detektor seperti detektor untuk AAS, spektrofotometri sinar X, voltametri, dan elektroforesis kapiler. Teknik-teknik ini juga tidak memuaskan jika digunakan untuk analisis rutin akibat desain peralatan yang rumit, harganya yang mahal, dan tidak semua laboratorium mempunyai peralatan tersebut. Selain itu berdasarkan literatur yang diperoleh belum terdapat suatu metode untuk pengukuran kadar Cr(III) dan Cr(VI) secara simultan tanpa adanya tahap prekonsentrasi dan atau separasi. Analisis kuantitatif multikomponen secara spektrofotometri ultraviolet maupun sinar tampak akan melibatkan resolusi spektrum dari 2 komponen atau lebih yang biasanya akan saling tumpang tindih. Semakin besar luas tumpang tindih maka semakin sulit untuk membuat resolusi. Tidaklah mengherankan jika topik ini kemudian menjadi subyek bagi beberapa studi di kimia analitik yang berkaitan dengan resolusi untuk campuran biner dan kemudian berkembang untuk campuran terner maupun kuartener. Metode penambahan standar titik-H (HPSAM) mewakili studi tersebut yang dapat menganalisis secara simultan 2 atau lebih komponen dalam campurannya. Saat ini telah banyak dikembangkan metode-metode analisis yang sensitif, selektif, cepat, mudah, dan murah untuk analisis kuantitatif simultan suatu logam berdasarkan tingkat oksidasinya tanpa adanya proses prekonsentrasi maupun separasi. Kombinasi metode tersebut misalnya spektrofotometri sinar tampak dengan reagen kromogenik untuk logam yang dianalisis dengan kurva kalibrasi
19
menggunakan
HPSAM.
HPSAM
menawarkan
beberapa
keuntungan
dibandingkan metode lainnya yang banyak digunakan pada spektrofotometri yaitu dapat menghilangkan dan mengevaluasi kesalahan analisis yang dihasilkan dari senyawa pengganggu maupun bias akibat adanya serapan blangko (Bosch-Reig & Campins-Falco1988). Reagen kromogenik campuran telah dikembangkan untuk analisis multikomponen ion logam secara spektrofotometri (Safavi & Abdollahi 2001). Penggunaan sistem ini masih sedikit digunakan disebabkan oleh perlunya mencari kondisi kompromi berkenaan dengan adanya dua reaksi pembentukan kompleks logam dalam standar dan contoh. Penggunaan sistem reagen organik campuran ini dapat dipertimbangkan sebagai suatu alternatif agar penentuan multikomponen dengan spektrofotometri dapat digunakan secara luas. Pertimbangan ini dapat dipakai untuk penentuan simultan Cr(III) dan Cr(VI) secara spektrofotometri. Berdasarkan uraian di atas maka perlu dikembangkan suatu metode analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr (VI) yang sensitif, selektif, cepat, mudah, dan murah sehingga dapat digunakan untuk analisis rutin baik oleh industri-industri yang menggunakan Cr dalam proses produksinya maupun laboratoriumlaboratorium pengujian. Pada penelitian ini telah dilakukan studi potensi HPSAM menggunakan
reagen
pengkompleks
campuran
yaitu
2-
hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin untuk spesiasi Cr(III) dan Cr(VI).
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah memperoleh informasi ilmiah menyangkut potensi HPSAM sebagai metode analisis yang sensitif dan selektif untuk analisis kuantitatif simultan dan spesiasi kromium.
20
TINJAUAN PUSTAKA
Kromium Kromium (Cr) merupakan unsur logam yang dapat ditemukan dalam bebatuan, hewan, tumbuhan, tanah serta abu dan gas vulkanik (Gomez & Callao 2006). Cr dapat berada dengan valensi antara -2 sampai +6 akan tetapi dalam lingkungan umumnya berada dalam bentuk kromium trivalen [Cr(III)] atau heksavalen [Cr(VI)]. Cr(III) terdapat dalam jumkah yang tidak terlalu banyak pada bebatuan dan tanah dalam bentuk senyawa Cr2O3. Sedangkan Cr(VI) secara alami jarang terdapat di alam. Kehadirannya dalam bentuk kromat (CrO42-) dan dikromat (Cr2O72-) dalam lingkungan biasanya disebabkan oleh limbah maupun emisi dari kegiatan industri dan rumah tangga. Distribusi senyawa yang mengandung Cr(III) dan Cr(VI) bergantung pada potensial redoks, pH, adanya senyawa oksidator atau reduktor, kinetika reaksi redoksnya, pembentukan kompleks Cr(III) atau garam Cr(III) tak larut, dan konsentrasi kromium total (WHO 1996). Cr (VI) dalam lingkungan umumnya terdapat sebagai HCrO42- pada pH rendah dan CrO42- pada pH yang cukup tinggi (Tandon et al. 1984). Cr(III) umumnya terdapat sebagai kation (Cr3+) atau kompleks hidroksonya (Cr(OH)n(3-n)+) dan produk hidrolisisnya (Rai et al. 1987). Cr(III) dalam air terdapat sebagai kation maupun kompleks yang bermuatan positif, netral, atau anion bergantung kepada ligan yang mengikatnya serta pH. Pada pH dan potensial redoks yang rendah, Cr(III) berada sebagai kompleks hidrokso kationik (Cr(OH)2+, Cr(OH)2+). Cr(III) akan mengendap sebagai Cr(OH)3 pada kisaran pH 6,8-11,3 dan pada pH yang lebih tinggi lagi dapat membentuk kompleks hidrokso anionik (Cr(OH)4-, Cr(OH)52-). Cr cukup banyak digunakan dalam bidang-bidang industri. Cr(VI) banyak digunakan dalam industri logam seperti pembuatan logam Cr, aloi Cr, dan pelapisan logam serta industri kimia sebagai agen pengoksidasi dan produksi Cr dengan bilangan oksidasi yang lebih rendah. Cr(III) terutama sebagai garamnya umumnya digunakan dalam indukstri tekstil, industri penyamakan, industri keramik dan gelas, dan fotografi.
21
Metode Spesiasi dan Analisis Kuantitatif Kromium Beberapa teknik analisis telah dikembangkan untuk penetapan kadar Cr(III) dan Cr(VI) pada suatu contoh. Teknik spektrofotometri merupakan teknik yang paling banyak digunakan yaitu sebesar 90% untuk penetapan Cr(VI) maupun Cr(III) secara individu maupun simultan dengan atau tanpa tahapan prekonsentrasi dan separasi secara tradisional maupun sistem alir. Proporsi penggunaan teknik spektrofotometri untuk SSA sebesar 65% dan spektrofotometri UV-Vis (absorbsi, fluoresens, dan kemiluminesens) sebesar 25% (Gomez & Callao 2006). Penentuan kadar Cr terutama Cr(VI) menggunakan spektrofotometri sinar tampak umumnya menggunakan reagen organik yang dapat dioksidasi dan pembentukan ion asosiasi. Pada spektrofotometri sinar tampak ini kadar Cr(VI) dan Cr(III) tidak dapat ditentukan secara simultan karena reagen yang diberikan hanya untuk spesi Cr tertentu saja. Untuk mengetahui kadar kedua spesi tersebut maka terdapat perlakuan oksidasi Cr(III) menjadi Cr(VI) atau sebaliknya reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) sehingga diperoleh kadar Cr total maka dengan pengurangan kadar Cr total dan Cr(VI) atau Cr(III) yang telah ditentukan dapat diperoleh kadar spesi Cr lainnya. Metode yang telah ada untuk menentukan kadar Cr(III) secara langsung yang didasarkan pada pembentukan kompleks Cr(III) dengan suatu reagen pengkompleks dalam larutan secara spektrofotometri tidaklah terlalu banyak. Dari beberapa metode yang ada selalu dilakukan pemanasan dengan cara refluks yang disebabkan oleh lambatnya reaksi pembentukan kompleks Cr(III) dengan reagen pengkompleksnya. Reagen yang telah dilaporkan untuk menentukan kadar Cr(III) secara spektrofotometri sinar tampak ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1 Reagen kromogenik untuk Cr(III) Reagen kromogenik
Pustaka
3-thianaftenoiltrifluoroaseton
Johnston & Holland 1971
Kalium heksasianoferat(II)
Malik & Bembi 1975
4-(2-tiazolilazo)resorsinol
Subrahmanyam & Eshwar 1976
Asam etilendiaminatetraasetat
Rengasamy & Oades 1983
2-(5-bromo-2-piridilazo)-5-dietilaminofenol
Sheng et al. 1982
Tropolon
Rizvi 1983
22
Lanjutan Tabel 1 4-(-2-piridilazo)resorsinol
Anjaneyulu et al. 1986
2-(5-bromo-2-piridilazo)-5-
Zhao & Han 1994
dimetilaminofenol Kuersetin dengan adanya polivinilpirolidon
El-Sayed et al. 2000
N-metilanilin karboditioat
Rao et al. 2005
α-Benzoin oksim
Ghaedi et al. 2006
2-hidroksibenzaldiminoglisina
Kumar & Muthuselvi 2006
Reagen yang paling umum digunakan untuk menentukan kadar Cr(VI) secara spektrofotometri konvensional sinar tampak yaitu 1,5 difenilkarbazida (Marchart 1964) akan tetapi gangguan dari Fe(III), No(VI), Cu(II) dan Hg(II) sangat mempengaruhi hasil yang diperoleh dan hanya membentuk kompleks yang stabil selama 30 menit dengan adanya bufer fosfat. Reagen lain juga telah diteliti untuk digunakan dalam menentukan kadar Cr(VI) seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Selain itu terdapat pula penggunaan reagen ion asosiasi yang akan membentuk kelat
dengan
Cr(VI)
seperti
nitrotetrazolium
biru
(Kamburova
1998),
tetrafenilarsonium klorida dan tetrafenilfosfonium bromida (El-Shahawi et al. 2005) Tabel 2 Reagen kromogenik untuk Cr(VI) Reagen kromogenik
Pustaka
Fenilarsenazo
Sun 1983
2-oksiminodimedon ditiosemikarbazon
Salinas et al. 1985
o-Nitrofenilfluoron
Qi & Zhu 1986
Kuersetin
Alvarez et al. 1989
Malasit hijau
Parkash et al. 1991
Metilen biru
Kamburova 1993
Pirogalol merah
Sicilia et al. 1993
Ferron
Arya & Bansal 1994
Tioridazina HCl
Raj & Gowda 1995
Bromopiragalol merah
Huang et al. 1997
Asam kromotropik
Zhao et al. 1998
N,N-dietil-1,4-fenilenediam
Zhang et al. 1999
23
Lanjutan Tabel 2 Ferpenazina
Mohammed & El-Shahat 2000
Asam sitrazinat
Revanasiddappa & Kumar 2001
Trifluoroperazina HCl
Revanasiddappa & Kumar 2002
Leukoxilena sianol FF
Revanasiddappa & Kumar 2003
Siklam
Zaitoun 2005
Variamin biru
Narayana & Cherian 2005
SSA merupakan teknik analisis yang paling banyak digunakan dalam analisis logam seperti kromium karena mempunyai sensitivitas dan selektivitas yang baik. Analisis kuantitatif Cr baik sebagai Cr(III) maupun Cr(VI) dengan SSA telah banyak dikembangkan terutama terhadappemilihan sumber eksitasi. Sumber eksitasi yang telah digunakan seperti nyala (Krishna et al. 2005), tungku grafit (Hu & Deming 2005), dan penguapan elektrotermal (Campillo et al. 2002). Untuk penentuan simultan kadar Cr(III) dan Cr(VI) kedua teknik di atas paling luas digunakan setelah adanya tahapan prekonsentrasi dan atau separasinya sebagai bagian dari spesiasi Cr. Metode prekonsentrasi maupun separasi untuk spesiasi Cr yang telah dikembangkan yaitu ekstraksi seperti ekstraksi cair-cair (Chen et al. 2005), ekstraksi fase padat (Chwatowska et al. 2005), ekstraksi ultrasonik (Wang et al. 1997), ektraksi cloud point (Zhu et al. 2005), adsorpsi (Dogutan et al. 2003), kopresipitasi (Krishna et al. 2004), kristalisasi (Eksperiandova et al. 2002), kromatografi ion (Thomas et al. 2002), dan sistem alir dengan adanya penjerapan pada kolom mikro (Maltez & Carasek 2005). Saat ini juga telah berkembang teknik-teknik lain untuk menentukan kadar Cr seiring dengan kemajuan instrumentasi untuk analisis kimia seperti ICP-AES (Sumida et al. 2006), KCKT dengan detektor larik diode (Cathum et al. 2002), KCKT-ICP-MS (Seby et al. 2003), elektroda selektif ion (Hassan et al. 2005), elektroforesis kapiler (CE) (Himeno et al. 1998), spektroskopi Raman (Kikuchi et al. 2005), spektroskopi reflektans baur (Steiner et al. 2006), spektroskopi absorpsi sinar X (Shaffer et al. 2006), voltammetri (Gevorgyan et al. 2004), dan CE-ICPMS (Lierde 2006). Selain teknik-teknik diatas masih terdapat pula penggunaan suatu teknik analisis konvensional yaitu titrimetri dalam menentukan kadar kromium (Sircar et al. 1996). Dalam hal untuk menentukan kadar spesi Cr yaitu
24
Cr(III) dan Cr(VI) teknik-teknik ini tetap memerlukan tahapan prekonsentrasi maupun separasi.
Reagen Kromogenik Reagen kromogenik merupakan suatu zat yang dapat mengkonversi suatu zat lainnya membentuk pigmen atau zat warna melalui reaksi redoks maupun pengkompleksan. Penentuan kadar logam maupun senyawa organik secara spektrofotometri sinar tampak banyak menggunakan reagen jenis ini karena produk yang dihasilkan dapat menyerap radiasi sinar tampak. Reagen kromogenik yang
digunakan
dalam
penelitian
ini
yaitu
suatu
basa
Schiff
2-
hidroksibenzaldiminoglisina (Gambar 1a) untuk Cr(III). Untuk Cr(VI) digunakan suatu senyawa flavonoid yang termasuk ke dalam kelas flavonol yaitu kuersetin (Gambar 1b). O OH
OH
N O
HO
OH
OH OH OH
O
a
b
Gambar 1 Struktur Kimia 2-hidroksibenzaldiminoglisina (a) dan kuersetin (b) Basa Schiff yang disebut pula sebagai imina merupakan suatu gugus fungsi yang mengandung ikatan rangkap dua C=N dengan nitrogen terikat pada suatu gugus aril atau alkil (IUPAC 1997). Senyawa basa Schiff umumnya terbentuk melalui kondensasi suatu aldehida atau keton dengan amina primer seperti ditunjukkan pada skema reaksi berikut ini. O R R
NH2
+
R
C
R
N
R
+
H2O
R
Basa Schiff yang mengandung substituen aril lebih stabil dan proses sintesisnya tidak memerlukan waktu yang lama, sedangkan yang mengandung gugus alkil relatif tidak stabil (Lowry & Richardson 1976). Selain itu juga basa Schiff yang
25
terbentuk dari aldehida alifatik relatif tidak stabil dan mudah berpolimerisasi (Hine & Yeh 1967), sedangkan yang terbentuk dari aldehida aromatik lebih stabil karena adanya sistem konjugasi. Stabilisasi basa Schiff juga dapat ditingkatkan dengan membentuk senyawa koordinasi dengan suatu logam tertentu (Eichhorn & Marchand 1956). Salisilaldehida dan glisina dengan katalis basa (KOH) pada pemanasan dengan
suhu
50-60oC
digunakan
dalam
membentuk
basa
Schiff
2-
hidroksibenzaldiminoglisina. Mekanisme pembentukannya merupakan adisi nukleofilik pada suatu gugus karbonil. Pada kasus ini, nukleofilnya adalah gugus amina dari glisina. Pada tahap awal, reaksinya dimulai dengan pembentukan karbinolamina yang tidak stabil hasil dari reaksi gugus amina dan karbonil aldehida. Selanjutnya karbinolamina akan kehilangan air dengan katalis basa seperti yang digunakan atau dapat pula menggunakan katalisis asam. Secara keseluruhan pembentukan 2-hidroksibenzaldiminoglisina melalui reaksi bertahap yaitu reaksi adisi yang kemudian diikuti dengan eliminasi seperti ditunjukkan pada skema reaksi berikut ini. O
O O
O OH
C
H HO
+
C OH
NH C
OH
N HC
H
NH2
Glisina
salisilaldehida
karbinolamina
2-hidroksibenzaldiminoglisina
Flavonoid telah secara luas dipelajari sebagai reagen dalam menentukan kadar suatu logam menggunakan spektrofotometri, fluorometri, dan gravimetri. Flavonoid merupakan turunan dari benzo-γ-piron sehingga memiliki sistem konjugasi dari cincin aromatiknya. Kuersetin termasuk ke dalam golongan senyawa ini yang termasuk dalam kelas flavonol. Alvarez et al. (1989) melaporkan bahwa Cr(VI) dapat bereaksi dengan kuersetin dan juga beberapa senyawa flavonoid lainnya seperti fisetin, mirisetin, morin, dan 3-hidroksiflavon. Selain itu juga dengan menggunakan sistem misel, reaksi pembentukan kompleks Cr(VI)-kuersetin menjadi lebih peka.
26
Cr(VI) merupakan oksidator kuat sehingga dapat mengoksidasi flavonoid (dengan membuka cincin γ-piron). Reaksi pembentukan kompleks Cr(VI)kuersetin diperkirakan menjalani reaksi seperti pada pembentukan kompleks Cr(VI)-difenilkarbazida. Pada reaksi dengan mekanisme tersebut, ion Cr(III) akan terbentuk dari proses oksidasi kuersetin oleh Cr(VI) yang kemudian akan membentuk kompleks dengan kuersetin yang telah teroksidasi (Alvarez et al. 1989).
Metode Penambahan Standar Titik-H Metode penambahan standar titik-H (HPSAM) yang dikembangkan oleh Bosch-Reig & Campins-Falco (1988) merupakan modifikasi dari metode penambahan standar yang dapat mentransformasi kesalahan yang tak dapat diperbaiki akibat adanya gangguan langsung pada penentuan suatu analat menjadi kesalahan sistematik yang konstan. Kesalahan ini kemudian dapat dievaluasi dan juga dihilangkan. Metode ini juga dapat memperbaiki secara langsung kesalahan proporsional dan konstan yang dihasilkan oleh matriks sampel. HPSAM menggunakan data sinyal analitik pada dua panjang gelombang terpilih. Dengan mengalurkan sinyal analitik vs konsentrasi analat yang ditambahkan, dua buah garis lurus akan dihasilkan yang akan saling berpotongan pada sebuah titik yang disebut sebagai titik H dengan koordinat -CH, AH (Gambar 2). Nilai pada titik -CH merupakan konsentrasi analat yang tak diketahui dan AH adalah sinyal analitik dari pengganggu (Bosch-Reig & Campins-Falco 1988)
Gambar 2 Plot HPSAM HPSAM dapat diaplikasikan untuk resolusi campuran dari dua komponen dalam suatu campuran yang tumpang tindih sebagian ataupun sempurna dengan
27
bentuk spektrum yang berbeda walaupun mempunyai panjang gelombang maksimum yang hampir sama. Oleh karena itu metode ini umumnya digunakan untuk analisis multikomponen. Metode ini telah digunakan untuk menghilangkan respon blangko saat menggunakan reagen kromogenik (Campins-Falco et al. 1992). Sebagai tambahan, metode ini telah diaplikasikan pula pada spesiasi logam seperti Fe dan V (Abdollahi et al. 2003), Co dan Ni (Afkhami & Bahram 2004), Fe dan Co (Safavi & Nezhad 2004) serta Zn dan Co (Arvand et al. 2007), penentuan simultan beberapa pewarna makanan/minuman (Hajimahmoodi et al. 2008;), analisis data kinetika dengan adanya tambahan variabel waktu untuk spesiasi logam seperti Sb(IV) dan Sb(III) (Abbaspour et al. 2004) dan Be dan Al (Afkhami & Zarei 2004), dan studi kesetimbangan kompleks pada sistem misel (Abdollahi & Zeinali 2004).
28
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan antara bulan Januari 2007-Juli 2008 di Laboratorium Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA IPB dan Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka LPPM IPB.
Alat dan Bahan Alat yang digunakan yaitu peralatan kaca, pH meter (Eutech Instruments model 510), neraca analitik (Sartorius), penangas air, spektrofotometer UV-vis model U-2800 (Hitachi) dengan tebal kuvet 1 cm dan dilengkapi dengan peranti lunak UV-solution versi 2.0, komputer notebook (Acer Aspire), dan peranti lunak Microsoft Excel 2007 untuk membuat plot HPSAM. Bahan yang digunakan yaitu K2Cr2O7, Cr(NO3)3.9H2O, KOH, glisina (Merck), salisilaldehida (Sigma-Aldrich), kuersetin (Sigma-Aldrich), setiltrimetilammonium bromida (CTAB) (AppliChem), bufer fosfat dan asetat pH 7,0, dan akuabides.
Prosedur Pembuatan reagen 2-hidroksibenzaldiminoglisina. Reagen ini dibuat berdasarkan metode Tarafoler & Khan (1997 diacu dalam Kumar & Muthuselvi 2006). Sebanyak 0,56 g KOH dilarutkan dalam 50 ml larutan glisina 0,01 M kemudian diaduk sekitar 1 jam pada penangas air (50–60°C) hingga larutan menjadi jernih. Setelah itu ditambahkan salisilaldehida (1,22 g/20 ml etanol) ke dalam larutan tersebut dan dipanaskan kembali campuran tersebut pada penangas air (50–60°C) sekitar 2-3 jam hingga larutan menjadi jernih. Kuersetin. Sebanyak 100 mg standar kuersetin dilarutkan dalam campuran etanol-air (1:1 v/v) setara dengan konsentrasi kuersetin sebesar 2,95 x 10-3 M. Larutan stok standar Cr(VI) dan Cr(III). Larutan stok standar Cr(III) dan Cr(VI) dengan konsentrasi sebesar 100 µg/ml.
29
Larutan CTAB. Konsentrasi larutan CTAB yang dibuat sebesar 1,35 x 10-2 M dengan menimbang sebanyak 0,2496 g CTAB yang dilarutkan menggunakan akuabides pada labu takar 50 ml.
Pembuatan spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina dan Cr(VI)-Kuersetin Spektrum absorpsi sinar tampak Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina dan Cr(VI)-Kuersetin tersebut dibuat pada spektrofotometer UV–Vis model U-2800 (Hitachi) menggunakan kuvet dengan ketebalan 1 cm, lebar celah 1,5 nm, kecepatan payar 400 nm/menit, dan panjang gelombang antara 400-600 nm dengan interval 0,5 nm serta sebagai blangko adalah reagen yang digunakan.
Penentuan kondisi analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) Kondisi analisis yang dipakai merupakan kondisi kompromi yang merujuk pada metode analisis ion tersebut menggunakan reagen kromogeniknya secara individu yaitu 2-hidroksibenzaldiminoglisina untuk Cr (III) (Kumar & Muthuselvi 2006) dan kuersetin untuk Cr (VI) (Alvarez et al. 1989). Dari kondisi analisis individu kedua ion tersebut, maka ditentukan kondisi kompromi yang digunakan pada analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan reagen kromogenik campurannya (Tabel 3). Tabel 3 Pengoptimalan kondisi analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran (2-hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin) Parameter yang dicoba
Perlakuan yang dicoba
Nilai satuan
-
*
-
2,95 x 10-3 M
Bufer fosfat
0,01 M & 0,10 M
pH 7,0
Bufer asetat
0,01 M
pH 7,0
-
1,37 x 10-2 M
5-50 menit (interval 5 menit)
-
Konsentrasi
2-hidroksi-
benzaldiminoglisina Konsentrasi kuersetin
Konsentrasi CTAB Waktu reaksi
Keterangan: * pereaksi dibuat insitu sehingga konsentrasi tepatnya tidak dapat ditentukan
30
Kurva kalibrasi individu Untuk
kurva
kalibrasi
Cr(III),
sebanyak
0,8
ml
larutan
2-
hidroksibenzaldiminoglisina, 1 ml larutan bufer pH 7, 1 ml larutan CTAB, dan sejumlah tertentu larutan standar Cr(III) dengan konsentrasi akhir 2,00-20,00 µg/ml dimasukkan dalam labu takar 10 ml. Sedangkan untuk kurva kalibrasi Cr(VI), sebanyak 1 ml larutan kuersetin, 1 ml larutan bufer pH 7,0, 1 ml larutan CTAB, dan sejumlah tertentu larutan standar Cr(VI) dengan konsentrasi akhir 0,20-1,00 µg/ml dimasukkan dalam labu takar 10 ml. Absorbans tiap larutan kemudian dibaca pada panjang gelombang maksimumnya (λmaks) masing-masing. Dibuat pula kurva kalibrasi Cr(III) dengan ditambahkan Cr(VI) dengan konsentrasi yang tetap serta sebaliknya untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh terhadap pembentukan kompleks masing-masing ion tersebut. Evaluasi kurva kalibrasi dilakukan dengan menentukan besarnya koefisien korelasi (r2).
Analisis Simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan HPSAM Analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan HPSAM pada penelitian ini, Cr(VI) dipilih sebagai analit dan Cr(III) sebagai spesi pengganggu. Untuk pembuatan larutan sampel standar, sebanyak 1 ml larutan bufer pH 7,0, 1 ml larutan CTAB, dan 10 µl larutan stok standar Cr(VI) 100 µg/ml dimasukkan ke dalam beberapa labu takar 10 ml. Selain itu ke dalam labu takar tersebut kemudian ditambahkan 1 ml larutan kuersetin dan larutan standar Cr(VI) hingga kisaran konsentrasi akhir sebesar 0,10 – 0,60 µg/ml. Setelah didiamkan 15 menit kemudian ditambahkan 0,8 ml larutan 2-hidroksibenzaldiminoglisina dan larutan standar Cr(III) dengan konsentrasi akhir 6,00 µg/ml. Absorbans tiap larutan kemudian dibaca pada panjang gelombang terpilih yaitu 558 dan 577 nm setelah 5 menit didiamkan kembali. Ketelitian dari metode ini dievaluasi dengan menghitung nilai persentase simpangan baku relatif (% SBR) pada konsentrasi teoretis Cr(VI) sebesar 0,20 µg/ml.
31
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Analisis Kuantitatif Simultan Cr(III) dan Cr(VI) Cr (III) dengan 2-hidroksibenzaldiminoglisina dan Cr(VI) dengan kuersetin dapat membentuk senyawa kompleks yang berwarna. Gambar 3 menunjukkan spektrum absorbsi masing-masing kompleks. Analisis kuantitatif individu Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan reagen kromogenik tersebut telah dikembangkan oleh Alvarez et al. (1989) dan Kumar & Muthuselvi (2006) serta telah diaplikasikan pada sampel air. Untuk dapat digunakan dalam analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan menggunakan reagen kromogenik di atas maka diperlukan pencarian kondisi kompromi berdasarkan kondisi analisis individunya. Abs 0.6
0.4
0.2
a b
0.0 450
500
550
600
nm
Gambar 3 Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina (a) dan Cr(VI)-kuersetin (b) Dalam menetapkan kondisi analisis simultan ini, dilakukan investigasi pengaruh penambahan surfaktan, jenis dan konsentrasi bufer (pH 7,0) yang digunakan, dan waktu optimum untuk pembentukan kedua senyawa kompleks di atas seperti yang telah disebutkan sebelumnya pada bagian metodologi. Nilai pH 7,0 dipilih berdasarkan pada kondisi analisis individu dua ion tersebut yang menyebutkan bahwa absorbans Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina lebih konstan dan maksimum pada kisaran pH 7,0-8,0 (Kumar & Muthuselvi 2006) sedangkan untuk Cr(VI)-kuersetin menunjukkan absorbans maksimum disekitar pH 7,0 (Alvarez et al. 1989). Berdasarkan hasil yang diperoleh, spektrum absorpsi kompleks Cr(III)-2hidroksibenzaldiminoglisina dengan adanya penambahan surfaktan yaitu CTAB
32
menyebabkan nilai absorbansnya semakin meningkat (Lampiran 1). Sedangkan untuk Cr(VI)-kuersetin seperti yang telah dilaporkan oleh Alvarez et al. (1989) juga menyatakan bahwa CTAB dapat menyebabkan peningkatan nilai absorbans dari senyawa kompleks Cr(VI)-kuersetin yang terbentuk (reaksi terpeka). Penggunaan sistem miselar telah diketahui sangat berguna dalam pengembangan metode analisis menggunakan spektrometri absorpsi. Menurut Fendler & Fendler (1975 diacu dalam Alvarez et al. 1989) dengan adanya sistem misel dapat menaikkan sensitivitas, selektivitas yang lebih baik, dan meningkatkan ketelitian serta menyederhanakan reaksi yang terjadi dalam pembentukan kompleks. Selain itu juga, dengan adanya misel dapat memodifikasi laju reaksi via potensial elektrostatik yang besar pada permukaan misel atau gaya hidrofobik (katalisis miselar). Pengaruh penambahan bufer fosfat dan asetat 0,01 M pada spektrum Cr(III)2-hidroksibenzaldiminoglisina terhadap nilai absorbans pada λmaks (577 nm) menunjukkan bahwa absorbans paling besar diperoleh dengan menambahkan bufer fosfat 0,01 M dibandingkan dengan bufer asetat 0,01 M. Untuk bufer fosfat 0,1 M menunjukkan absorbans yang jauh lebih rendah dibandingkan bufer fosfat dan asetat 0,01 M (Lampiran 2). Spektrum absorpsi Cr(VI)-kuersetin dengan medium bufer fosfat 0,01 dan 0,10 M memberikan nilai absorbans relatif sama pada λmaks (459 nm) sedangkan pada medium bufer asetat 0,01 M nilai absorbans pada λmaks sedikit berbeda dengan dua bufer sebelumnya. Adanya penurunan absorbans dengan bertambahnya kekuatan ionik bufer yang digunakan telah diketahui mungkin dapat menyebabkan perubahan dalam konsentrasi misel kritik, ukuran misel, dan bentuk misel (Hall & Price 1984; Flamberg & Pecora 1984). Ketika misel sferis tumbuh menjadi bentuk batang dan atau piringan, maka viskositas larutan meningkat secara nyata (Bunton et al. 1973). Perubahan pada sifat fisik lingkungan mikro pembentukan senyawa kompleks dalam suatu misel ini dapat menyebabkan kompleks tersebut terdisosiasi. Kondisi kompromi yang dipilih untuk analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan reagen kromogenik masing-masing ditunjukkan pada Tabel 4. Penambahan reagen kromogenik juga harus diperhatikan, yaitu pada teknis pelaksanaan dalam membuat plot HPSAM selama 15 menit pertama
33
merupakan waktu untuk pembentukan kompleks Cr(VI)-kuersetin dan 5 menit berikutnya ditambahkan 2-hidroksibenzaldiminoglisina untuk mengkompleks Cr(III). Tabel 4 Hasil pengoptimalan kondisi kompromi analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran No
Parameter
Nilai dan satuan
1
Konsentrasi 2-hidroksibenzaldiminoglisina
*
2
Konsentrasi kuersetin
3
Bufer fosfat 0,01 M
pH 7,0
4
Konsentrasi CTAB
1,37 x 10-2 M
5
Waktu reaksi total
20 menit
6
λmaks: Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina
577 nm
2,95 x 10-3 M
Cr(VI)-kuersetin
459 nm
Keterangan: * pereaksi dibuat insitu maka konsentrasi tepatnya tidak dapat ditentukan
Kurva Kalibrasi Individu Cr(III) dan Cr(VI) Untuk memeriksa ketaatan terhadap hukum Lambert-Beer, sebanyak 4 buah kurva kalibrasi dibuat pada kisaran linearnya. Kurva kalibrasi yang dibuat yaitu untuk Cr(III) dan Cr(VI) secara terpisah (Gambar 4) dan adanya sejumlah tertentu Cr(VI) pada pembuatan kurva kalibrasi Cr(III) dan sebaliknya (Gambar 5). Nilai koefisien korelasi (r2) yang diperoleh berada pada kisaran 0.977-0.998 yang mengindikasikan bahwa interaksi antara spesi nontarget dengan reagen kromogenik relatif tidak terjadi atau tidak terlalu mengganggu hubungan linear antara absorbans dengan konsentrasi tiap ion.
a
b
Gambar 4. Kurva kalibrasi individu Cr(III) pada 577 nm, r2 = 0.993 (a) dan Cr(VI) pada 459 nm, r2 = 0.998 (b)
34
a
b
Gambar 5. Kurva kalibrasi individu Cr(III) + Cr(VI) 0.5 µg/ml pada 577 nm, r2 = 0.977 (a) dan Cr(VI) + Cr(III) 10.0 µg/ml pada 459 nm, r2 = 0.994 (b) Limit deteksi sebagai suatu batas terendah konsentrasi analat yang dapat dideteksi tetapi tidak untuk kuantitasi dapat ditentukan nilai estimasinya menggunakan kurva kalibrasi. Estimasi limit deteksi yang diperoleh untuk Cr(III) dan Cr(VI) berdasarkan kurva kalibrasi individunya masing-masing sebesar 0,06 dan 0,12 µg/ml. Nilai estimasi limit deteksi ini saat terdapat gangguan dari spesi nontarget seperti adanya Cr(VI) saat pembuatan kurva kalibrasi Cr(III) ataupun sebaliknya mengalami sedikit kenaikan yaitu untuk Cr(III) maupun Cr(VI) menjadi masing-masing sebesar 0,09 dan 0,17 µg/ml. Kenaikan ini dapat disebabkan spesi nontarget memberikan serapan saat pengukuran absorbans spesi target sehingga akan mempengaruhi besarnya nilai kemiringan maupun perpotongan pada persamaan kurva kalibrasi yang digunakan untuk menghitung estimasi limit deteksinya. Hal ini dapat saja terjadi dikarenakan baik Cr(III) maupun Cr(VI) dalam keadaan bebasnya merupakan spesi yang berwarna sehingga dapat menyerap radiasi sinar tampak yang digunakan dalam pengukuran.
Analisis Kuantitatif Simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan HPSAM Aplikasi HPSAM dalam analisis multikomponen membutuhkan dua panjang gelombang (λ1 dan λ2) sebagai daerah kerja dengan sinyal analitik untuk analat (X) harus bervariasi sedangkan spesi lainnya (Y) konstan (Bosch-Reig & Campins-Falco 1988). Sejumlah tertentu X yang diketahui jumlahnya ditambahkan secara berturut-turut ke dalam campuran dan serapan yang
35
dihasilkan dari pembacaan di dua λ tersebut diungkapkan dengan persamaan berikut:
A ( λ1 ) = b 0 + b + M λ1 .C i
...........................................(1)
A ( λ 2 ) = A 0 + A ' + M λ 2 .C i ............................................(2) dengan A ( λ1 ) dan A ( λ 2 ) merupakan sinyal analitik yang diukur pada λ1 dan λ2, b0 dan A0 (b0 ≠ A0) adalah sinyal analitik orisinal dari X pada A ( λ1 ) dan A ( λ 2 ) sedangkan b dan A’ merupakan sinyal analitik Y pada A ( λ1 ) dan A ( λ 2 ) . M λ1 dan M λ 2 adalah slope dari kurva kalibrasi penambahan standar pada λ1 dan λ2 dan Ci merupakan konsentrasi X yang ditambahkan. Dua buah garis lurus tersebut akan berpotongan disebuah titik yang disebut sebagai titik-H (Gambar 6). Pada titik-H, A ( λ1 ) = A ( λ 2 ) dan Ci = CH, maka persamaan 1 dan 2 akan menjadi:
b 0 + b + M λ1 (−C H ) = A 0 + A ' + M λ 2 (−C H ) ..............(3)
[
]
− C H = (A 0 − b 0 ) + (A ' − b) /(M λ1 − M λ 2 ) ...............(4) Dari persamaan 4 tersebut maka dapat diambil 2 kesimpulan yaitu (CampinsFalco et al. 1990): 1.
Jika komponen Y adalah spesi pengganggu yang diketahui dan sinyal analitik yang menunjukkan Y yaitu b (pada λ1 dan λ2) tidak berubah dengan adanya adisi dari analat yaitu X maka b = A’ sehingga persamaan 4 menjadi:
− C H = (A 0 − b 0 ) /( M λ1 − M λ 2 ) = −C X maka CH = CX yang menunjukkan konsentrasi analat dalam contoh campuran karena –CH hanya bergantung pada variabel yang berhubungan dengan analat, sehingga ekivalen dengan persamaan berikut:
− C H = (A 0 − b 0 ) /(M λ1 − M λ 2 ) = − b 0 / M λ1 = −A 0 / M λ 2
.............(5)
Jika nilai –CH dimasukkan ke dalam persamaan (1), AH yang merupakan nilai ordinat pada titik-H dapat dirumuskan menjadi:
A ( λ1 ) = b 0 + b + M λ1 .(−C H ) dengan b 0 = M λ1 .C H (persamaan 6), maka:
36
AH = b dan juga, AH = A’ Oleh karena itu, nilai AH hanya berhubungan dengan sinyal analitik dari Y pada dua panjang gelombang yang dipilih. Konsentrasi Y dapat ditentukan dengan membuat kurva kalibrasinya berdasarkan nilai AH yang diperoleh. 2.
Jika komponen Y merupakan senyawa pengganggu yang tidak diketahui, persamaan 4 dapat digunakan selama sinyal analitik Y (b di λ1 dan A’ di λ2) tetap sama dengan adanya adisi dari analit X. Berdasarkan keterangan di atas pada titik-H, CH independen terhadap konsentrasi Y dan AH juga independen terhadap konsentrasi X. Seleksi panjang gelombang yang tepat untuk menerapkan HPSAM untuk
analisis simultan digunakan prinsip berikut ini. Pada dua panjang gelombang terpilih, sinyal analat haruslah linear dengan konsentrasinya sedangkan sinyal pengganggu tetap konstan walaupun konsentrasi analat berbeda. Selain itu sinyal analitik dari campuran keduanya harus sama dengan jumlah sinyal individu dari masing-masing komponen yang dicampurkan tersebut. Sebagai tambahan, perbedaan kemiringan dari dua buah garis yang dihasilkan pada λ1 dan λ2 harus sebesar mungkin agar mendapatkan akurasi yang cukup baik. Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina relatif lebih melebar dibandingkan dengan spektrum absorpsi Cr(VI)-kuersetin sehingga untuk menghasilkan akurasi yang baik maka dipilih Cr(VI) sebagai analat (spesi X). Dalam kasus ini dimungkinkan untuk memilih beberapa pasangan panjang gelombang ketika kompleks Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina mempunyai absorbans yang sama. Beberapa pasangan panjang gelombang tersebut diseleksi berdasarkan kriteria perbedaan kemiringan pada kurva kalibrasinya yang memberikan nilai paling besar. Persamaan yang digunakan dalam menentukan CH merupakan nisbah antara kenaikan absorbans (∆A) dan kenaikan kemiringan (∆M). ∆M bergantung kepada karakteristik absorpsi analat, sedangkan ∆A bergantung pada konsentrasi analat dalam contoh (Abdollahi 2001). Telah diteliti sebelumnya oleh Campins-Falco et al. (1995) bahwa semakin besar kenaikan kemiringan maka akan semakin kecil galat dalam penentuan konsentrasi analat. Oleh karena itu panjang gelombang yang akan digunakan berdasarkan kriteria
37
yang telah disebutkan di atas yaitu 558 dan 577 nm untuk menghasilkan akurasi yang baik. Gambar 6 di bawah ini menunjukkan plot HPSAM untuk larutan uji sintetik dua ion yang dianalisis. Konsentrasi Cr(VI) yang ditemukan dalam plot HPSAM ini sebesar 0,105 µg/ml. Jika dibandingkan dengan nilai teoretisnya yaitu 0,10 µg/ml maka diperoleh akurasinya sebesar 105%. Untuk konsentrasi Cr(VI) teoretis lainnya yaitu 0,20 dan 0,30 µg/ml dengan menggunakan HPSAM diperoleh konsentrasi yang ditemukan masing-masing sebesar 0,20 dan 0,27 µg/ml (Lampiran 3). 558 nm
Abs
577 nm
[Cr(VI)] yang ditambahkan (µg/ml)
Gambar 6 Plot HPSAM untuk analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI); Cr(III) = 6,00 µg/ml dan Cr(VI) = 0,10 µg/ml Dengan kondisi kompromi yang telah diperoleh, analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) telah dilakukan menggunakan HPSAM. Keterulangan metode yang ini dievaluasi dengan melakukan analisis kuantitatif larutan campuran sintetik sebanyak 4 kali ulangan (Tabel 5). Konsentrasi analat yaitu Cr(VI) didapatkan dari nilai –CH sedangkan konsentrasi ion pengganggu yaitu Cr(III) dihitung menggunakan kurva kalibrasi individunya dan nilai ordinat pada titik-H (AH) dari kurva kalibrasi HPSAM. Dalam pengukuran Cr(III) tidak dilakukan penambahan standar karena efek matriks yang belum ada. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5 untuk pengukuran simultan Cr(III) dan Cr(VI), konsentrasi yang ditemukan untuk Cr(VI) ada beberapa yang mendekati nilai
38
teoretisnya akan tetapi dari 4 kali ulangan yang dilakukan memberikan hasil yang tidak teliti yang ditunjukkan dengan % SBR > 5%. Untuk Cr(III) ternyata tidak dapat dihitung karena nilai AH yang diperoleh berada dibawah nilai perpotongan kurva kalibrasi individu Cr(III) sehingga dapat dianggap tidak terdeteksi. Tabel 5 Hasil pengukuran analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan HPSAM pada contoh sintetik R2
Persamaan A-C A558 = 0.670 Ci + 0.113 A570 = 0.596 Ci + 0.118 A558 = 0.223 Ci + 0.048 A570 = 0.195 Ci + 0.041 A558 = 0.178 Ci + 0.065 A570 = 0.158 Ci + 0.057 A558 = 0.190 Ci + 0.087 A570 = 0.164 Ci + 0.081 Rerata Simpangan baku % SBR
0.9960 0.9950 0.8010 0.7980 0.9650 0.9740 0.9820 0.9770
Konsentrasi teoretis (µg/ml) Cr(III) Cr(VI) 6.00 0.20
Konsentrasi ditemukan (µg/ml) Cr(III) Cr(VI) ttd 0.19
6.00
0.20
ttd
0.24
6.00
0.20
ttd
0.35
6.00
0.20
ttd
0.20
-
0.24 0.074 30.41
Keterangan: ttd = tidak terdeteksi
Berdasarkan hasil analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI) menggunakan HPSAM dengan kondisi analisis kompromi yang diperoleh masih belum dapat digunakan pada contoh sintetik. Hal ini dapat disebabkan kondisi analisis tersebut belum memberikan hasil yang optimum dalam pembentukan kedua kompleks ion yang dianalisis. Selain itu pula dapat disebabkan keterulangan dalam pembuatan reagen 2-hidroksibenzaldiminoglisina yang digunakan untuk mengkompleks Cr(III) yang tidak seragam sehingga memberikan hasil yang tidak terlalu baik. Ketidakseragaman tersebut dapat disebabkan oleh reaksi pembentukan 2-hidroksibenzaldiminoglisina yang merupakan suatu basa Schiff adalah reaksi yang berkesetimbangan. Reaksi yang berkesetimbangan ini dapat
menyebabkan
2-hidroksibenzaldiminoglisina
yang
terbentuk
dapat
terhidrolisis kembali menjadi reaktannya dengan adanya basa berair yang digunakan sebagai katalis. Oleh karena itu masih diperlukan studi yang lebih lanjut
terutama
dalam
hidroksibenzaldiminoglisina
keseragaman agar
pembentukan
pembuatan kompleks
reagen dengan
2Cr(III)
memberikan keterulangan maupun ketertiruan yang baik.
39
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Metode analisis simultan Cr(III) dan Cr(VI) dengan reagen kromogenik campuran (2-hidroksibenzaldiminoglisina dan kuersetin) menggunakan HPSAM pada kondisi optimum analisis yang diperoleh masih belum menunjukkan hasil yang baik. Hal ini ditunjukkan dengan %SBR > 5% untuk Cr(VI) dan tidak terdeteksinya Cr(III) pada contoh sintetik yang digunakan. Walaupun demikian HPSAM ini potensial untuk dikembangkan lebih lanjut dalam penentuan simultan Cr(III) dan Cr(VI) karena dalam beberapa ulangan pengukuran masih memberikan hasil yang cukup baik untuk Cr(VI) dengan adanya spesi pengganggu Cr(III). Selain itu, reagen kromogenik yang digunakan untuk pengukuran individu maupun dengan adanya gangguan dari spesi nontarget memberikan kelinearan kurva kalibrasi cukup baik dan estimasi limit deteksi yang cukup rendah.
Saran
Kondisi pembentukan kompleks kedua ion masih perlu untuk dioptimumkan agar dapat memberikan hasil yang teliti dan akurat saat digunakan HPSAM untuk pengukuran kuantitatifnya. Pembuatan reagen 2-hidroksibenzaldiminoglisina masih perlu ditelaah lebih lanjut agar memberikan keterulangan dan ketertiruan yang baik saat membentuk kompleks dengan Cr(III). Selain itu pula perlu dipelajari
mekanisme
hidroksibenzaldiminoglisina
pembentukan agar
dapat
diperoleh
kompleks informasi
Cr(III)-2karakteristik
kompleks yang terbentuk sehingga akan lebih memudahkan dalam menentukan kondisi analisis simultan dengan Cr(VI) yang optimum.
40
DAFTAR PUSTAKA
Abbaspour A, Najafi M, Kamyabi MA. 2004. Quantitative kinetic determination of Sb(IV) and Sb(III) by spectrophotometric H-point standard addition method. Anal Chim Acta 505: 301-305. Abdollahi H, Zolgharnein J, Azimi GH, Jafarifar D. 2003. Simultaneous spectrophotometric determination of iron and vanadium by H-point standard addition method and partial least square regression in micellar medium. Talanta 59: 1141-1151. Abdollahi H, Zeinali S. 2004. Spectrophotometric study of complexation equilibria with H-point standard addition and H-point curve isolation methods. Talanta 62: 151-163. Afkhami A, Zarei AR. 2004. Simultaneous kinetic determination of beryllium and aluminium by spectrophotometric H-point standard addition method. Anal Sci 20: 1711-1715. Afkhami A, Bahram M. 2004. H-point standard adition method for simultaneous spectrophotometric determination of Co(II) and Ni(II) by 1-(2-pyridylazo)2naphtol in micellar media. Spectrochim Acta Part A 60: 181-186. Alvarez MJG, Garcia MED, Sanz-Medel A. 1989. The complexation of Cr(III) and Cr(VI) with flavones in micellar media and its use for the spectrophotometric determination of chromium. Talanta 36: 919-923. Anjaneyulu Y, Reddy MRP, Kavipurapu CS. 1986. Extractive spectrophotometric determination of chromium(III) in steels using 4-(2-pyridylazo)resorcinol and xylometazoline hydrochloride. Analyst 111: 1167-1169. Arvand M, Abolghasemi A, Zanjanchi MA. 2007. Simultaneous determination of zinc and copper(II) with 1-(2-pyridylazo)2-naphthol in micellar media by spectrophotometric H-point standard addition method. J Anal Chem 62: 342-347. Arya SP, Bansel A. 1994. Spectrophotometric determination of chromium(VI) with ferron. Fresenius J Anal Chem 348: 772-775. Bosch-Reig F, Campins-Falco P. 1988. H-point standard additions method. Part 1. Fundamentals and application to analytical spectroscopy. Analyst 113:10111016. Bunton CA, Minch MJ, Hidalgo J, Sepulveda L. 1973. Electrolyte effects on the cationic micelle catalyzed decarboxylation of 6-nitrobenzisoxazole-3carboxylate anion . J Am Chem Soc 95: 3262-3272.
41
Campillo N, Lopez-Garcia I, Vinas P, Arnau-Jerez I, Hernandez-Cordoba M. 2002. Determination of vanadium, molybdenum and chromium in soils, sediments and sludges by electrothermal atomic absorption spectrometry with slurry sample introduction. J Anal At Spectrom 17: 1429-1433. Campins-Falco P, Bosch-Reig F, Molina-Benet A. 1990. Spectrophotometric analysis of mixtures of two components with extensively or completely overlapping spectra by the H-point standard additions method. Fresenius J Anal Chem 338: 16-21. Campins-Falco P, Bosch-Reig F, Verdu-Andres J. 1992. Evaluation and elimination of the “blank bias error” using the H-point standard addition method. Anal Chim Acta 270: 253-265. Campins-Falco P, Verdu-Andres J, Bosch-Reig F. 1995. Evaluation and elimination of the blank bias error using the H-point standard additions method (HPSAM) in the simultaneous spectrophotometric determination of two analytes. Anal Chim Acta 348: 39-49. Cathum LS de, Costa ACS, Ferreira SLC, Teixeira LSG. 2004. Spectrophotometric determination of chromium in steel with 4-(2thiazolylazo)-resorcinol (TAR) using microwave radiation. J Braz Chem Soc 15(1): 153-157. Chen W, Zhong G, Zhou Z, Wu P, Hou X. 2005. Automation of liquid-liquid extraction-spectrophotometry using prolonged pseudo-liquid drops and handheld CCD for speciation of Cr(VI) and Cr(III) in water samples. Anal Sci 21: 1189-1193. Chwastowska J, Skwara W, Sterlinska E, Pszonicki L. 2005. Speciation of chromium in mineral waters and salinas by solid-phase extraction and graphite furnace atomic absorption spectrometry. Talanta 66:1345-1349. Dogutan M, Filik H, Tor I. 2003. Preconcentration and speciation of chromium using a melamine based polymeric sequestering succinic acid resin: uts application for Cr(III) and Cr(VI) determination in wastewater. Talanta 59:1053-1060. Eichhorn GL & Marchand ND. 1956. The stabilization of the salicylaldehydeglycine Schiff base through metal complex formation. J Am Chem Soc 78: 2688-2691. Eksperiandova LP, Fokina II, Blank AB, Grebenyuk NN. 2002. Simultaneous preconcentration and separation of chromium(III) and chromium(VI) at the low-temperature directed crystallization of natural water. J Anal Chem 27: 194-197.
42
El-Sayed AY, Saad EA, Ibrahime BMM, Zaki MTM. 2000. Flavonol derivatives for determination of Cr(III) and W(VI). Microchim Acta 135: 19-27. El-Shahawi MS, Hassan SM, Othman AM, Zyada MA, El-Sonbati MA. 2005. Chemical speciation of chromium(III, VI) employing extractive spectrophotometry and tetraphenylarsonium chloride or tetraphenylphosphonium bromide as ion-pair reagent. Anal Chim Acta 534: 319-326. Flamberg A, Pecora AR. 1984. Dynamic light scattering study of micelles in a high ionic strength solution. J Phys Chem 88: 3026-3033. Ghaedi M, Asadpour E, Vafaie A. 2006. Sensitized spectrophotometric determination of Cr(III) ion for speciation chromium ion in surfactant media using alpha-benzoin oxime. Spectrochim Acta Part A 63: 182-188. Gevorgyan AM, Vakhnenko SV, Artykov AT. 2004. Determination of chromium in natural water by stripping voltammetry. J Anal Chem 59: 371-373. Gomez V, Callao MP. 2006. Chromium determination and speciation science since 2000. Trends Anal Chem 25: 1006-1015. Eichhorn GL, Marchand ND. 1956. The stabilization of the salicylaldehydeglycine Schiff base through metal complex formation. J Am Chem Soc 78: 2688-2691. Hajimahmoodi M, Oveisi MR, Sadeghi N, Jannat B, Nilfroush E. 2008. Simultaneous Determination of Carmoisine and Ponceau 4R. Food Anal Methods 1: 214-219. Hall DG, Price TJ. 1984. Electrochemical studies of micelle–counterion interactions in mixtures of ionic and non-ionic surfactants. J Chem Soc Faraday Trans 1 80: 1193 – 1199. Hassan SSM, El-Shahawi MS, Othman AM, Mosaad MA. 2005. A potentiometric rhodamine-B based membrane sensor for the selective determination of chromium ions in wastewater. Anal Sci 21: 673-678. Himeno S, Nakashima Y, Sano KI. 1998. Simultaneous determination of chromium(VI) and chromium(III) by capillary electrophoresis. Anal Sci 14:369-373. Hine J & Yeh CY. 1967. Equilibrium in formation and conformational isomerization of imines derived from isobutyraldehyde and saturated aliphatic primary amines. J Am Chem Soc 89: 2669-2676. Huang X, Jie N, Han S, Zhang W, Huang J. 1997. Chromogenic reaction of bromopyrogallol red with tri- and hexavalent chromium in the presence of
43
cetyltrimethyl ammonium bromide and its application in Cr speciation. Microchim Acta 126: 329-333. Hu G, Deming RL. 2005. Speciation of bio-available chromium in soils by solidphase extraction and graphite furnace atomic absorption spectrometry. Anal Chim Acta 535: 237-242. [IUPAC] International Union of Pure and Applied Chemistry. 1997. Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book. Edisi internet. [terhubung berkala]. http://old.iupac.org/goldbook/S05498.pdf [26 Desember 2008]. Johnston JR, Holland JW. 1971. Spectrophotometeric determination of chromium(III) with 3-thianaphthenoyltrifluoroacetone. Microchim Acta 128: 321-325. Kamburova M. 1993a. Spectrophotometric determination of chromium(VI) with methylene blue. Talanta 40: 713-717. Kamburova M. 1998. Extraction-spectrophotometric determination of chromium with nitrotetrazolium blue. Microchim Acta 128: 177-180. Katz SA, Salem H. 1993. The toxicology of chromium with respect to its chemical speciation: a review [ulasan]. J Appl Toxicol 13: 217. Kikuchi S, Kawauchi K, Kurosawa M, Honjho H, Yagishita T. 2005. Nondestructive rapid analysis discriminating between chromium(VI) and chromium(III) oxides in electrical and electronic equipment using raman spectroscopy. Anal Sci 21: 197-198. Krishna MVB, Chandrasekaran K, Rao SV, Karunasagar D, Arunachalam J. 2005. Speciation of Cr(III) and Cr(VI) in waters using immobilized moss and determination by ICP-MS and FAAS. Talanta 65: 135-143. Krishna PG, Gladis JM, Rambabu U, Rao TP, Naidu GRK. 2004. Preconcentrative separation of chromium(VI) species from chromium(III) by coprecipitation of its ethyl xanthate complex onto naphthalene. Talanta 63:541-546. Kumar KG, Muthuselvi R. 2006. Spectrophotometric determination of chromium(III) with 2-hydroxybenzaldiminoglycine. J Anal Chem 61: 28-31. Lierde V van et al. 2006. In vitro permeation of chromium species through porcine and human skin as determined by capillary electrophoresisinductively coupled plasma-sector field mass spectrometry. Anal Bioanal Chem 384: 378-384. Lowry TH & Richardson KS. 1976. Mechanism and Theory in Organic Chemistry. New York: Harper & Row Publishers.
44
Malik WU, Bembi R. 1975. Spectrophotometric determination of chromium(III) using potassium hexacyanoferrate(II). Microchim Acta 63: 681-684. Maltez HF, Carasek E. 2005. Chromium speciation and preconcentration using zirconium(IV) and zirconium(IV) phosphate chemically immobilized onto silica gel surface using a flow system F AAS. Talanta 65:537-542. Marchart H. 1964. Über die reaktion von chrom mit diphenylcarbazid und diphenylcarbazon. Anal Chim Acta 30:11-17. Mohamed AA & El-Shahat MF. 2000. A Spectrophotometric determination of chromium and vanadium. Anal Sci 16: 151-154. Narayana B & Cherian T. 2005. Rapid spectrophotometric determination of trace amounts of chromium using variamine blue as chromogenic reagent. J Braz Chem Soc 16: 197-201. Parkash R, Bansal R, Kaur A, Rehani SK. 1991. Malachite green as a reagent for detection and spectrophotometric determination of chromium (VI). Talanta 38: 1163-1165. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No 82 Tahun 2001. Pengelolaan Kualitas Air dan Pengedalian Pencemaran Air. http://www.menlh.go.id/i/art/pdf_1076022471.pdf?PHPSESSID=f529ba3aa 3f8a13ebedeac2418066660. [terhubung berkala 1 Juni 2007]. Qi WB, Zhu LZ. 1986. Spectrophotometric determination of chromium in waste water and soil. Talanta 33: 694-696. Rai D, Sass BM, Moore DA. 1987. Chromium(III) hydrolysis constants and solubility of chromium hydroxide. Inorg Chem 26: 345-349. Raj JB, Gowda HS. 1995. Thioridazine hydrochloride as a new reagent for the spectrophotometric determination of chromium. Analyst 120: 1815-1817. Rao ALJ, Malik AK, Lata P,Mehta SK.2005. Spectrophotometric determination of chromium(III) after extraction of its N-methylaniline carbodithioate complex into molten naphtalene. Electronic J Environ Agric Food Chem 4: 1005-1009. Rengasamy P, Oades M. 1977. Spectrophotometric determination of monomeric plus oligomeric and polymeric hydroxyl species of chromium(III) in aqueous solutions. Aust J Chem 30: 1383-1385. Revanasiddappa HD, Kumar TNK. 2001. Spectrophotometric determination of trace amounts of chromium with citrazinicacid. J Anal Chem 56:1084-1088.
45
Revanasiddappa HD, Kumar TNK. 2002. Rapid spectrophotometric determination of chromium with trifluoropherazine hydrochloride. Chem Anal (Warsaw) 47:311. Revanasiddappa HD, Kumar TNK. 2003. A highly sensitive spectrophotometric determination of chromium using leuco xylene cyanol FF. Talanta 60: 1-8. Rizvi GH. 1983. A sensitive and selective spectrophotometric method for the determination of chromium(III). Microchim Acta 81: 21-27. Safavi A, Abdollahi H. 2001. Application of the H-point standard addition method to speciation of Fe(II) and Fe(III) with chromogenic mixed reagents. Talanta 54: 727-734. Safavi A, Nezhad MRH. 2004. Simultaneous spectrophotometric determination of iron and copper with chromogenic mixed reagents by partial least square and H-point standard addition methods. Canadian J Anal Sci Spectrosc 49: 210-217. Salinas F, Sanchez JCJ, Diaz TG. 1985. Study of Cr(VI)-2-oximinodimedone dithiosemicarbazone reaction and simultaneous of Cr(VI) and Fe(III). Microchim Acta 85: 245-251. Seby F, Charles S, Gagean M, Garraud H, Donard OFX. 2003. Chromium speciation by hyphenation of high-performance liquid chromatography to inductively coupled plasma-mass spectrometry-study of the influence of interfering ions. J Anal At Spectrom 18: 1386-1390. Shaffer RE, Cross JO, Rose-Pehrsson RE, Elam WT. 2001. Speciation of chromium in simulated soil samples using X-ray absorption spectroscopy and multivariate calibration. Anal Chim Acta 442: 295-304. Sheng WF, Rui ZY, Hua QP, Fang Y, Kui SN. 1982. Spectrophotometric determination of microgram amounts of chromium(VI) and total chromium in wastewater. Microchim Acta 72: 67-75. Sicilia D, Rubio S, Perez-Bendito D. 1993. Micellar effects on reaction kinetics. Part I simultaneous determination of chromium(VI), vanadium(V) and titanium(IV). Anal Chim Acta 284: 149-157. Sircar JK et al. 1996. Determination of low amount chromium in alloy steel by an amplification method. Microchem J 54: 163-167. Snell FD. 1978. Photometric and Fluorometric Methods of Analysis. Vol 1. New York: John Wiley & Sons. Steiner SA, Porter MD, Fritz JS. 2006. Ultrafast concentration and speciation of chromium (III) and (VI). J Chromatogr A 1118: 62-67.
46
Subrahmanyam B, Eshwar MC. 1976. Spectrophotometric determination of chromium(III) with 4-(2-thiazolylazo)-resorcinol. Microchim Acta 66: 579584. Sumida T, Sabarudin A, Oshima M, Motomizu S. 2006. Speciation of chromium in seawater by ICP-AES with dual mini-columns containing chelating resin. Anal Sci 22: 161-164. Sun FS. 1983. The reaction of phenylarsenazo with chromium(III). Talanta 30:446-448. Tandon RK, Crisp PT, Ellis J. 1984. Effect of pH chromium(VI) species in solution. Talanta 31: 227-228. Thomas DH, Rohrer JS, Jackson PE, Pak T, Scott JN. 2002. Determination of hexavalent chromium at the level of the California Public Health Goal by ion chromatography. J Chromatogr A 956: 255-259. Vincent JB. 2000. The biochemistry of chromium. J Nutr 130:715-718. Wang J, Ashley K, Kennedy ER, Neumeister C. 1997. Determination of hexavalent chromium in industrial hygiene samples using ultrasonic ectraction and flow injection analysis. Analyst 122: 1307-1312. [WHO] World Health Organization. 1996. Guidelines for Drinking-water Quality. Ed ke-2 Vol 2. Geneva: WHO. Zaitoun MA. 2005. Spectrophotometric determination of chromium(VI) using cyclam as a reagent. Intern J Environ Anal Chem 85: 399-407. Zhang M, Zhang Q, Fang Z, Lei Z. 1999. Colour reaction chromium(VI) with N,N-diethyl-1,4-phenylenediame in the presence of ethanol and cyclohexyldiamine tetraacetic acid as well as its application in the species analysis of chromium. Talanta 48: 369-375. Zhao Y, Han G. 1994. Rapid spectrophotometric determination of chromium(III). Talanta 41: 1247-1250. Zhao Z, Gao R, Li J, Liu S, Liu H. 1998. Chromotropic acid as reagent for ultraviolet spectrophotometric determination of hexavalent chromium in water. Microchem J 58: 1-5. Zhu X, Hu B, Jiang Z, Li M. 2005 Cloud point extraction for speciation of chromium in water samples by electrothermal atomic absorption spectrometry. Water Res 39:589-595.
47
LAMPIRAN
48
Lampiran 1 Spektrum absorpsi Cr(III)-2-hidroksibenzaldiminoglisina (a) tanpa CTAB dan (b) dengan CTAB
Abs
0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 400
b a
500
600
700
nm
49
Lampiran 2 Pengaruh jenis dan konsentrasi bufer terhadap nilai absorbans kompleks
Cr(VI)-kuersetin
dan
Cr(III)-2-
hidroksibenzaldiminoglisina Abs 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 450
500
550
600
nm
Spektrum absorpsi Cr(VI)-Kuersetin dengan CTAB dan buffer fosfat 0,01 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke-20) Abs 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 450
500
550
nm
Spektrum absorpsi Cr(VI)-Kuersetin dengan CTAB dan buffer asetat 0,01 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke-25)
50
Lanjutan Abs 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 450
500
550
600
nm
Spektrum absorpsi Cr(VI)-Kuersetin dengan CTAB dan buffer fosfat 0,1 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke-20) Abs 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 450
500
550
600
650
nm
Spektrum absorpsi Cr(III)- 2-hidroksibenzaldiminoglisina dengan buffer fosfat 0,01 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke30)
51
Lanjutan Abs 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 450
500
550
600
nm
Spektrum absorpsi Cr(III)- 2-hidroksibenzaldiminoglisina dengan buffer asetat 0,01 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke35) Abs 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 400
450
500
550
600
nm
Spektrum absorpsi Cr(III)- 2-hidroksibenzaldiminoglisina dengan buffer fosfat 0,1 M pada berbagai waktu (Abs tertinggi pada λ maks diperoleh pada menit ke-5)
52
Lampiran 3 Plot HPSAM untuk analisis kuantitatif simultan Cr(III) dan Cr(VI); (a) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.10 µg/ml; (b) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.20 µg/ml; dan (c) Cr(III) = 6.00 µg/ml dan Cr(VI) = 0.30 µg/ml yang diukur pada panjang gelombang 558 dan 577 nm Abs
c
b
a
[Cr(VI)] yang ditambah (μg/ml)
53
