SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KERANG RANGA
BALGIES
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
ABSTRAK BALGIES. Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang Ranga. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN dan SETIA UTAMI DEWI. Hidroksiapatit adalah material keramik yang digunakan sebagai biomaterial yang baik untuk tulang karena bersifat bioaktif. Dalam rangka meningkatkan sifat bioaktif tersebut maka dipilih bahan alami sebagai sumber prekursor kalsium, pada penelitian ini bahan yang digunakan sebagai sumber kalsiumnya adalah cangkang kerang ranga. Serbuk cangkang kerang yang digunakan diperoleh dari perairan Belitung. Sebelum digunakan, serbuk cangkang kerang diidentifikasi fase kalsiumnya dengan x-ray diffractometer dan atomic absorption spectrophotometer. Hasil analisis menunjukkan fase kalsium yang dimiliki oleh cangkang kerang adalah CaCO3 dengan kadar kalsium 79,68%. Sintesis hidroksiapatit dilakukan dengan metode presipitasi pada suhu 800C yaitu dengan meneteskan larutan H3PO4 pada larutan kalsium. Selanjutnya dilakukan proses pengeringan 110 0C dan sintering pada suhu 9000C. Nisbah konsentrasi kalsium dan fosfat yang digunakan yaitu 1,67 dengan konsentasi kalsium 0,5 M dan 1 M. Hasil sintesis dikarakterisasi dengan X-ray diffractometer, UV-VIS Spektrometer, atomic absorption spectrophotometer, dan spektrofotometer fourier transform infrared. Dari hasil analisis, hidroksiapatit diperoleh dari sintesis dengan konsentrsi kalsium 0,5 M dan sintering pada suhu 9000C. Pada konsentrasi ini, jika hanya dikeringkan pada suhu 110 0C hasilnya campuran hidroksiapatit dan apatit karbonat. Sintesis dengan konsentrasi kalsium 1,0 M menunjukan masih terdapat raw material pada sampel, sedangkan pada proses sintering dengan suhu kalsinasi 9000C hasil yang diperoleh adalah hidroksiapatit. Kata Kunci: Hidroksiapatit, X-ray diffractometer, Spektrometer UV-VIS, atomic absorption spectrophotometer, dan spektrofotometer fourier transform infrared. cangkang kerang ranga.
Judul : Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang Ranga Nama : Balgies NIM : G74070043 Disetujui,
Dr. Kiagus Dahlan
Setia Utami Dewi, M.Si
Pembimbing I
Pembimbing II
Mengetahui, Ketua Departemen Fisika
Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si
Tanggal Lulus :
iii
SINTESIS DAN KARAKTERISASI HIDROKSIAPATIT DARI CANGKANG KERANG RANGA
BALGIES
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
iii
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir padatanggal 26 Maret 1990 di kota Purwakarta, Jawa Barat sebagai anak pertama dari enam bersaudara dari pasangan Salim Amir Thalib dan Fatimah Ali. Penulis dianugrahi nama Balgies. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 2001 di SDN Singawinata V Purwakarta, kemudian melanjutkan ke SMPN 2 Purwakarta. Tahun 2007 penulis telah lulus dari SMA PGRI 1 Purwakarta dan diterima di InstitutPertanian Bogor (IPB) pada tahun yang sama melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam untuk pendidikan sarjana strata satu (S1). Selama menempuh pendidikan di IPB penulis aktif di dalam organisasi Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Tingkat Persiapan Bersama (TPB) 44 sebagai bendahara Departemen Politik (2007-2008), Staf komisi satu Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM) (2008-2009), serta beberapa panitia pada dibeberapa kegiatan salahsatunya adalah berdahara umum Pesta Sains Nasional IPB (2010). Penulis pernah menjadi asisten Praktikum Fisika Dasar (2010) dan penulis juga aktif mengajar privat dan kelompok belajar pada lembaga bimbingan belajar Primagama.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia, dan kesempatan kepada penulis menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa tercurah kepada suri teladan Rosulullah SAW.Merupakan karunia dan kebahagiaan terbesar bagi penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Sintesis dan Karakterisasi Hidroksiapatit dari Cangkang Kerang Ranga”. Ucapan terimakasih pula penulis haturkan kepada pihak-pihak yang membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. 1. Dr. Kiagus Dahlan selaku dosen pembimbing pertama dan Setia Utami Dewi selaku dosen pembimbing kedua, yang telah banyak memberikan masukan, motivasi serta bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Dr. Sidikkrubadi, M.Si dan Siti Nikmatin, M.Si selaku dosen penguji, yang telah memberikan masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ir. Hanedi Darmasetiawan, M.Si selaku dosen editor, yang membantu dalam proses penulisan tugas akhir ini. 4. Abi, umi, adik-adik tersayang, Yahya, Usamah, Khairiyah, Lukman, Amir, serta keluarga besar yang telah mendoakan dan memberikan dukungan yang luar biasa kepada penulis. 5. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari dalam tulisan ini belum sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk hasil yang lebih baik. Semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat dan menambah pengetahuan bagi pembaca yang ingin meneliti lebih lanjut.
Bogor, Desember 2011
Penulis
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL.................................................................................................... DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................
vii viii ix
BAB 1 PENDAHULUAN .....................................................................................
1 1 1 1 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1.2 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 1.3 Perumusan Masalah .................................................................................... 1.4 Hipotesis ....................................................................................................
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 2.1 Biokeramik ................................................................................................ 2.2 Hidroksiapatit............................................................................................. 2.3 Cangkang Kerang ....................................................................................... 2.4 Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) ............................................. 2.5 X-Ray Diffractometer (XRD) ...................................................................... 2.6 Spektrofotometer Fourier Transform InfraRed (FTIR) ................................ 2.7 Spektrofotometer UV-VIS ...........................................................................
BAB 3 METODE PENELITIAN .........................................................................
1 1 2 2 3 3 4 4
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................... 3.2 Alat dan Bahan........................................................................................... 3.3 Prosedur Penelitian..................................................................................... 3.3.1 Penentuan kadar kalsium dari cangkang kerang .................................. 3.3.2 Sintesis hidroksiapatit ........................................................................ 3.3.3 Karakterisasi XRD ............................................................................. 3.3.4 Karakterisasi FTIR............................................................................. 3.3.5 Karakterisasi AAS ............................................................................. 3.3.6 Karakterisasi UV-VIS ........................................................................
5 5 5 5 5 6 6 6 6 6
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................
6
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN................................................................ 5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 5.2 Saran..........................................................................................................
11 11 11
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................
11
LAMPIRAN .............................................................................................................
12
vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Tabel 2 Tabel 3 Tabel 4 Tabel 5 Tabel 6
Klasifikasi Biokeramik ......................................................................... Komposisi Kimia Serbuk Cangkang Kerang Buluh ............................... Derajat Kristalinitas .............................................................................. Ukuran Kristal Sampel.......................................................................... Parameter Kisi Sampel.......................................................................... Nisbah Ca/P dalam Sampel ...................................................................
2 3 8 8 9 10
vii
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Gambar 2 Gambar 3 Gambar 4 Gambar 5 Gambar 6
Struktur hidroksiapatit...................................................................... Perangkat difraktometer ................................................................... Pola difraksi hukum Bragg ............................................................... Skema FTIR .................................................................................... Skema UV-VIS ................................................................................ Cangkang kerang ranga (a) dan cangkang kerang ranga yang sudah dihaluskan (b) ........................................................................ Gambar 7 Pola XRD cangkang kerang ranga ................................................... Gambar 8 Pola XRD hidroksiapatit larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M suhu 1100C (a1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (a2) .......................................... Gambar 9 Pola XRD hidroksiapatit larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 1100C (b1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (b2) ....................................... .... Gambar 10 Pola FTIR hidroksiapatit larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M suhu 1100C (a1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (a2) ...................................... ..... Gambar 11 Pola FTIR hidroksiapatit larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 1100C (b1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (b2) .................................. .........
2 3 4 4 5 7 7
7
8
9
10
viii
ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Diagram Alir Sintesis HAp ........................................................... Lampiran 2 Alat dan Bahan Penelitian .............................................................. Lampiran 3 Data Base JCPDS (a) H3PO4, (b) AKA, (c) AKB, (d) CaCO3, (d) CaO, dan (e) HAp ..................................................................... Lampiran 4 Perhitungan Nisbah Ca/P ............................................................... Lampiran 5 Pengolahan Data Cangkang Kerang Ranga .................................... Lampiran 6 Pengolahan Data HAp Sampel a1 ................................................... Lampiran 7 Pengolahan Data HAp Sampel a2 ................................................... Lampiran 8 Pengolahan Data HAp Sampel b1 ................................................... Lampiran 9 Pengolahan Data HAp Sampel b1 ................................................... Lampiran 10 Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M Suhu 1100C (a1) dan Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M Suhu 9000C (b2) ........................................ Lampiran 11 Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M Suhu 1100C (b1) dan Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M Suhu 9000C (b2) ........................................ Lampiran 12 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel a 1 ................ Lampiran 13 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel a 2 ................ Lampiran 14 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel b1 ................ Lampiran 15 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel b2 ................ Lampiran 16 Pengolahan Data Perhitungan Ukuran Kristal Sampel .................... Lampiran 17 Pola FTIR HAp Sampel a1 ............................................................. Lampiran 18 Pola FTIR HAp Sampel a2 ............................................................. Lampiran 19 Pola FTIR HAp Sampel b1 ............................................................. Lampiran 20 Pola FTIR HAp Sampel b2 ............................................................. Lampiran 21 Hasil Pengolahan Data FTIR .........................................................
14 15 16 19 21 22 23 24 25
26
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
ix
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan biomaterial yang meningkat, memicu berbagai upaya untuk mencari alternatif biomaterial yang dapat menggantikan struktur jaringan yang hilang tanpa menimbulkan efek yang negatif serta terjangkau oleh masyarakat. Peningkatan kebutuhan masyarakat dalam penggunaan biomaterial dalam bidang kedokteran terutama bagian tulang dan gigi disebabkan oleh meningkatnya kasus patah tulang dan kerusakan gigi[1]. Pengembangan bahan biomaterial sintesis sebagai bahan rehabilitasi jaringan tulang dan gigi diharapkan dapat meningkatkan pertumbuhan sel-sel yang akan melanjutkan fungsi daur kehidupan jaringan yang digantikan. Salah satu bahan yang sedang dikembangkan sebagai biomaterial sintesis adalah biokeramik. Akhir - akhir ini keramik tidak hanya digunakan sebagai komponen kendaraan bermotor, peralatan rumah tangga, bahan bangunan dan lain-lain. Biokeramik merupakan teknologi keramik telah diarahkan sebagai bahan penambahan dan rehabilitasi jaringan[2]. Biokeramik tersebut bersifat bioaktif. Bahan bioaktif tersebut adalah bahan yang dapat menimbulkan respon biologis spesifik pada pertemuan bahan dengan jaringan yang akan menimbulkan proses pembentukan tulang (osteogenesis) antara bahan dengan jaringan [2]. Biokeramik untuk tulang dan gigi yang telah dikembangkan adalah hidroksiapatit (HAp). Hidroksiapatit memiliki sifat bioaktif dan merupakan komponen utama pada tulang dan gigi. Hal ini dikarenakan sifat-sifat ion kalsium (Ca2+) pada hidroksiapatit dapat mengubah ion-ion logam berat yang beracun dan memiliki kemampuan yang cukup baik dalam menyerap unsur-unsur kimia organik dalam tubuh serta memiliki sifat biokompatibilitas dan bioaktivitas yang baik pula [3]. Pembuatan hidroksiapatit dapat dilakukan secara alami dan sintesis. Pada penelitian ini, hidroksiapatit yang dibuat dengan menggunakan sumber kalsium alami yaitu cangkang kerang. Sintesis hidroksiapatit dari bahan alami lebih baik dikarenakan bahan tersebut dapat meningkatkan bioaktif dan biokompotibel. Bahan alami yang digunakan adalah cangkang kerang ranga yang didapatkan dari daerah perairan Bangka
Belitung. Bahan ini digunakan karena merupakan sumber kalsium alami. Selain itu, kelimpahan bahan yang besar didaerah Indonesia sehingga dapat dijadikan hidroksiapatit yang lebih terjangkauan bagi masyarakat jika dibandingkan dengan produk hidroksiapatit yang harus di expor dari Luar Negeri. 1.2 Tujuan Penelitian 1. Mempelajari struktur dan kandungan kalsium cangkang kerang ranga. 2. Mempelajari molaritas optimum pada sintesis Hidroksiapatit dari cangkang kerang. 3. Menganalisis hidroksiapatit yang dihasilkan dengan perangkat analisis x-ray diffractometer (XRD), spektrometer UV-VIS, atomic absorbtion spectrophotometer (AAS), dan spektrofotometer Fourier transform infrared (FTIR).
1.3 Perumusan Masalah 1. 2.
Mengapa harus dilakukan variasi molaritas? Bagaimana struktur, dan komposisi hidroksiapatit yang dihasilkan?
1.4 Hipotesis Konsentrasi 1 M dan suhu sintering sebesar 9000C akan meningkatkan keberadaan hidroksiapatit dalam sampel.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biokeramik Keramik adalah material logam dan non logam yang memiliki ikatan ikatan ionik dan ikatan kovalen [4].Pengertian biokeramik adalah keramik yang digunakan untuk kesehatan tubuh dan gigi pada manusia. Sifat biokeramik antara lain tidak beracun, tidak mengandung zat karsinogik, tidak menyebabkan alergi, tidak menyebabkan radang, memiliki biokompatibel yang baik, dan tahan lama [5]. Kelebihan biokeramik adalah memiliki biokompatibilitas yang baik dengan sel-sel tubuh dibandingkan dengan biomaterial polimer atau logam[7]. Biokeramik tidak bersifat beracun, selain itu biokeramik tidak
2
merusak sel-sel dalam tubuh, biasanya biokeramik digunakan untuk pengganti tulang, dan sebagai bahan penambal gigi.
Menurut sifatnya biokeramik terbagi menjadi tiga, yang diperlihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Klasifikasi Biokeramik
Reaksi sel – implant Bioinert
Akibat Sel membetuk kapsul
Contoh Alumina (Al2O3), Zirconia (ZrO2) dan karbon
serabut yang tidak
Bioaktif
Bioresorable
menempel pada disekitar implant Sel membentuk ikatan antar muka dengan implant Sel mengganti implant
2.2 Hidroksiapatit Hidroksiapatit (HAp) yaitu senyawa mineral apatit yang mempunyai struktur heksagonal. HAp merupakan fase kristal dari senyawa kalsium fosfat yang paling stabil. Rumus kimia HAp adalah Ca10(PO4)6(OH)2 mempunyai parameter kisi: a=9,433Å, c=6,875Å, dan perbandingan Ca/P=1,67. Kelebihan hidroksiapatit adalah berpori, bioaktif, tidak korosi, dan tahan aus. Unit sel terdiri dari dua subsel prisma segitiga rombik. Terdapat dua kaca horizontal yaitu, Z = ¼ dan Z = ¾ dan sebagai tambahan terdapat bidang tengah inversi, tepatnya di setiap tengah muka vertikal dari setiap sub sel. Atom C ditunjukkan oleh lingkaran berwarna hijau, atom O ditunjukkan oleh lingkaran berwarna biru dan atom P ditunjukkan oleh lingkaran berwarna merah.
Gambar 1 Struktur hidroksiapatit.
Hidroksiapatit, bio-glass, A-W glass β-tricalsium fosfat, hidroksi apatit karbonat, kalsium karbonat Unit sel memiliki dua atom Ca yaitu, 1. Ca1: memiliki tiga pusat, puncak dan dasar dihitung sebagai ½ Ca1. Masingmasing subsel memiliki dua atom Ca dari Ca1. 2. Ca2: memiliki enam atom Ca2, total atom Ca dalam setiap unit sel adalah sepuluh (terdiri dari 4 Ca1 dan 6 atom Ca 2). Atom-atom Ca2 membentuk dua segitiga normal hingga sumbu C dan berotasi sebesar 600[6].
2.3 Cangkang Kerang Ranga Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicangkerang dari family cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal besar, dan dapat dipanen setelah berumur 6–7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat mencapai 200–300 ton kerang utuh atau sekitar 60 – 100 ton daging kerang [8]. Ada dua jenis kerang yang sangat dikenal yaitu kerang dagu dan kerang bulu. Perbedaan nyata dari kedua jenis ini pada lapisan cangkangnya. Pada jenis kerang buluh lapisan terluar cangkangnya masih terdapat rambut, bentuk kulitnya licin, sedangkan pada kerang dagu cangkangnya berjalur-jalur. Dari hasil pola difraksi sinar–X didapat bahwa cangkang kerang pada suhu di bawah 5000C tersusun atas kalsium karbonat (CaCO3) pada fase aragonite dengan
3
struktur kristal orthorombik. Sedang pada suhu di atas 5000C berubah menjadi fase kalsit dengan struktur kristal hexagonal [9]. Selain kalsium terdapat pula mineral-mineral lain pada cangkang kerang. Pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Syahrul Humaidi dan Syahril Efendi, mineral tersebut dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Komposisi Kimia Serbuk Cangkang Kerang Buluh No
Komponen
1 2 3 4 5
CaO SiO2 Fe2O3 MgO Al2O3
Kadar (% berat) 66,70 7,88 0,03 22,28 1,25
2.4 Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic absorption spectrophotometer (AAS) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsurunsur logam dalam suatu bahan. Kandungan logam yang dapat ditentukan misalnya, Ca, Na, K, dan Mg. Metode analisis berdasarkan pada penyerapan absorbsi radiasi oleh atom bebas. Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Metode serapan atom tidak bergantung pada suhu. Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu unit teratomisasi, sumber radiasi, sistem pengukur fotometrik. AAS dalam pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan, asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. AAS dapat digunakan untuk mengukur logam sebanyak 61 logam. Informasi yang diperoleh dari hasil karakteristik dengan menggunakan AAS yaitu nilai absorbansi yang sudang dibandingkan dengan standar absorbansinya, sehingga konsentrasi sampel dapat ditentukan dari hasil perbandingan dengan konsentrasi contoh, sehingga ahirnya kadar air unsur-unsur yang dianalisis dapat dicari[12].
2.5 X-Ray Diffractometer (XRD) X-ray diffractometer (XRD) Instrumen yang dirancang untuk aplikasi pengukuran perubahan fase, mengetahui struktur kristal dan derajat kristanilitas. Gambar 5 menunjukkan komponen-komponen yang terdapat pada XRD. Analisis XRD menggunakan perangkat difraktometer yang terdiri atas X-ray tube, collimating slits, sample holder dan detektor. X-ray tube berada dalam kondisi vakum yang berperan untuk menghasilkan sinar-X. Sinar-X yang telah melewati collimating slits akan mengarah ke sampel yang diletakkan di dalam sample holder. Ketika sampel atau detektor diputar, maka intensitas dari sinarX pantul direkam. Jika geometri dari peristiwa sinar-X tersebut memenuhi persamaan Bragg, maka akan terjadi interferensi konstruktif dan akan terbentuk suatu puncak [10]. Detektor akan merekam dan memproses hasil difraksi dan mengubahnya menjadi pola difraksi yang kemudian dikeluarkan pada layar komputer. Metoda XRD berdasarkan sifat difraksi sinar-X yakni hamburan cahaya pada panjang gelombang λ saat melewati kisi kristal pada sudut datang θ dan jarak antara bidang kristal sebesar d. (Gambar 3). Untuk menghasilkan sinar-X, maka perlu mempercepat elektron-elektron dalam tabung sinar-X dalam medan potensial listrik sehingga menumbuk target (Cr, Fe, Co, Cu, Mo dan W), d-spacing dari pengamatan difraksi puncak dihitung dengan menggunakan hukum Bragg. Sinar-X dapat didifraksikan oleh kristal sehingga proses penentuan struktur kristal dapat dilakukan. Syarat terjadinya difraksi harus memenuhi hukum Bragg, yang diperlihatkan pada Gambar 3 dan dengan persamaan 1: n λ = 2d sinθ …………………………..(1)
Gambar 2 Perangkat difraktometer [11].
4 X-ray 1 X-ray 2
Gambar 3 Pola difraksi hukum Bragg.
2.6 Spektrofotometer Fourier Transform InfraRed (FTIR) Fourier Transform InfraRed (FTIR) adalah alat yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis ikatan kimia dalam senyawa kalsium fosfat, tetapi tidak dapat digunakan untuk menentukan unsur-unsur penyusunnya. Spektroskopi infra merah ini di dalamnya terdapat radiasi infra merah yang akan dilewatkan oleh sampel. Beberapa radiasi infra merah diserap oleh sampel dan sebagian dilewatkan (ditransmisikan) oleh sampel. Absorbsi infra merah oleh suatu materi dapat terjadi jika ada kesesuaian antara frekuensi radiasi infra merah dengan frekuensi vibrasional molekul sampel dan perubahan momen dipol selama bervibrasi[13]. FTIR berguna untuk mengidentifikasi bahan kimia baik organik atau anorganik. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menduga jumlah komponen dari suatu campuran yang tidak diketahui. Bahan yang dianalisis dapat berupa padatan, cairan, dan gas. Untuk mengidentifikasi bahan yang kurang umum, FTIR perlu dikombinasikan dengan resonansi magnet inti, spektroskopi massa, spektroskopi emisi, dikraksi sinar-X.
Gambar 4 Skema FTIR.
Setiap molekul memiliki energi tertentu dalam bervibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Pada senyawa kalisum fosfat, gugus fungsi yang dapat diamati yaitu gugus PO4, gugus CO3, dan gugus OH. Gugus PO4 memiliki 4 mode vibrasi, yaitu: Vibrasi stretching (ν1), dengan bilangan gelombang sekitar 956 cm-1. Pita absorpsi ν1 ini dapat dilihat pada bilangan gelombang 960 cm-1 Vibrasi bending (ν2), dengan bilangan gelombang sekitar 363 cm-1 Vibrasi asimetri stretching (ν3), dengan bilangan gelombang sekitar 1040 sampai 1090 cm-1. Pita absorpsi ν3 ini mempunyai dua puncak maksimum, yaitu pada bilangan gelombang 1090 cm 1 dan 1030 cm-1. Vibrasi antisimetri bending (ν4), dengan bilangan gelombang sekitar 575 sampai 610 cm-1 Bentuk pita ν3 dan ν4 yang tidak simetri membuktikan bahwa senyawa kalsium fosfat tidak semuanya dalam bentuk amorf. Spektrum senyawa kalsium fosfat juga dapat diteliti pada pita ν4, yang terbelah dengan bilangan gelombang maksimum 562 cm-1 dan 602 cm-1. Pita absorpsi OH- dapat juga dilihat pada spektrum kalsium fosfat, yaitu sekitar 3576 cm-1 dan 632 cm-1 sedangkan pita absorpsi CO3 (karbonat) dilihat pada 1545, 1450, dan 890 cm-1[14].karbonat ini juga berpengaruh dalam proses presipitasi dan kristalisasi pada senyawa kalsium fosfat[15]. 2.7 Spektrofotometer UV-VIS Spektroskopi adalah studi mengenai interaksi cahaya dengan atom dan molekul. Radiasi cahaya atau elektromagnet dapat dianggap menyerupai gelombang. Dasar spektroskopi UV-Vis adalah serapan cahaya. Bila cahaya jatuh pada senyawa, maka sebagian dari cahaya diserap oleh molekulmolekul sesuai dengan struktur molekul senyawa tersebut. Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spektrum UV-Vis tergantung pada struktur elektronik molekul. Spektra UV-Vis dari senyawa-senyawa organik berkaitan erat dengan transisitransisi di antara tingkatan-tingkatan tenaga elektronik. Oleh sebab itu, serapan radiasi UV-Vis sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik. Keuntungan dari serapan ultraviolet yaitu gugus-gugus karakteristik dapat dikenal dalam molekul-molekul yang sangat kompleks.
5
Panjang gelombang cahaya UV-Vis jauh lebih pendek daripada panjang gelombang radiasi inframerah. Spektrum sinar tampak terentang dari sekitar 400 nm (ungu) sampai 750 nm (merah), sedangkan spektrum ultraviolet terentang dari 100 nm sampai 400 nm. Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi : ∆E = h ν = hc / λ .......................................(2) Keterangan : ∆E = energi yang diabsorpsi, dalam erg = tetapan Planck, 6.6 x 1027 erg/det h ν = frekuensi, dalam Hz C = kecepatan cahaya, 3 x 1010 cm/det λ = panjang gelombang, dalam cm Spektrum ultraviolet mempunyai panjang gelombang yang pendek yaitu sebesar 200 – 380 nm. Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk menentukan gugus kromofor yang terdapat dalam sampel. Istilah kromofor digunakan untuk menyatakan gugus tak jenuh kovalen yang dapat menyerap radiasi dalam daerah-daerah UV-Vis. Daerah UV yang paling banyak penggunaannya secara analitik mempunyai panjang. gelombang 200 - 380 nm, disebut sebagai UV pendek (dekat). Sedangkan panjang gelombang daerah tampak (visibel) berkisar antara 380 780 nm[16].
Gambar 5 Skema UV-VIS.
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Sintesis hidroksiapatit dilakukan di Laboratorium Biofisika Departemen Fisika FMIPA IPB, karakterisasi XRD dilakukan di Pusat Litbang Hasil Hutan Bogor, karakterisasi FTIR dilakukan di Laboratorium Biofarmaka, serta karakterisasi AAS dan UV-VIS, dilakukan di laboratorium Kimia FMIPA IPB. Penelitian ini akan dilakukan dari bulan Desember 2010 sampai Desember 2011.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi magnetic stirrer, furnace, timbangan analitik, burette, beaker glass, heating plate, crucible, mortar, vakum, kertas saring, aluminium foil, XRD, FTIR, UV-VIS dan AAS. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi cangkang kerang ranga, Pro Analis H3PO4, dan aquabides.
3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Penentuan kadar kalsium dari cangkang kerang Cangkang kerang yang diperoleh dikeringkan selama 8 jam pada suhu 1100C. Setelah kering cangkang ditumbuk dengan menggunakan mortar sampai halus. Selanjutnya, serbuk cangkang dikarakterisasi menggunakan AAS dan XRD. Karakterisasi AAS ini dilakukan untuk mengetahui dan mempelajari kadar kalsium yang ada dalam cangkang kerang. Massa cangkang kerang sebanyak 1 gram dimasukkan ke dalam labu dituksi, tambahkan 5 ml HCl (37%) dan panaskan dengan menggunakan hotplate sampai homogen. Kemudian sampel didinginkan. Selanjutnya dimasukan ke dalam labu takar 200 ml dan di saring dengan menggunakan kertas saring. Filtrat diukur dengan menggunakan AAS Simatsu Tipe 7000, dengan panjang gelombang 422,7 nm dan slite (celah) 0,2 nm. Sampel yang telah ditimbang sebanyak 200 mg, kemudian ditempatkan pada plat aluminium dengan ukuran diameter 2 cm. Setelah itu dikarakterisasi menggunakan XRD XD-610 SHIMADZU dengan sumber CuKα, yang memiliki panjang gelombang 1,54056 Å. Tegangan yang digunakan sebesar 40 kV dan arus generatornya sebesar
6
20 mA. Pengambilan data difraksi dilakukan dalam rentang sudut difraksi 10o sampai 80o dengan kecepatan baca 0,02o per detik. 3.3.2 Sintesis hidroksiapatit Hidroksiapatit disintesis dengan menggunakan sumber kalsium dari cangkang kerang dan fosfatnya berasal dari H3PO4. Metode sintesisnya yaitu mereaksikan larutan H3PO4 dengan larutan cangkang kerang. H3PO4 yang sudah dilarutkan dengan aquabides kemudian dimasukkan ke dalam larutan Ca dari cangkang kerang ranga dengan metode presipitasi menggunakan buret yang tingkat laju alir 3 ml/menit dan diaduk menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 300 rpm. Ketika proses presipitasi larutan Ca ditambahkan dengan larutan fosfat, permukaan gelas piala ditutup dengan menggunakan aluminium foil. Kemudian hasil presipitasi tersebut diendapkan selama 6 jam pada suhu kamar. Hasil endapan tersebut disaring dengan menggunakan vakum. Selanjutnya dikeringkan pada suhu 110oC selama 5 jam dan disintering dengan suhu 9000C selama 5 jam. Hasilnya dikarakterisasi dengan menggunakan XRD, AAS, UV-VIS dan FTIR. Pada tahap ini dilakukan variasi konsentrasi larutan Ca, dan H3PO4. Variasi yang digunakan yaitu: 1) Larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M 2) Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M 3.3.3 Karakterisasi XRD Sampel berupa serbuk sebanyak 200 mg ditempatkan di dalam plat aluminium dengan ukuran diameter 2 cm. Setelah itu dikarakterisasi menggunakan XRD XD-610 SHIMADZU dengan sumber CuKα, yang memiliki panjang gelombang 1,54056 Å. Tegangan yang digunakan sebesar 40 kV dan arus generatornya sebesar 20 mA. Pengambilan data difraksi dilakukan dalam rentang sudut difraksi 2θ = 10o sampai 2θ = 80o dengan kecepatan baca di atur 0,02o per detik. 3.3.4 Karakterisasi FTIR Serbuk HAp sebanyak 2 mg dicampur dengan 100 mg KBr, kemudian dibuat pelet. Setelah itu, sampel dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR HITACHI 270–50 dengan menggunakan bilangan gelombang 400 – 4000 cm-1.
3.3.5 Karakterisasi AAS. Serbuk HAp sebanyak 1 gram dimasukkan ke dalam labu detuksi. Filtrat diukur dengan menggunakan AAS Simatsu Tipe 7000, pada panjang gelombang 422,7 nm dan slite (celah) 0,2. 3.3.6 Karakterisasi UV-VIS. Karakterisasi UV-VIS ini dilakukan untuk mengamati besar kandungan fosfat yang sudah dihasilkan pada sintesis hidroksiapatit. Massa yang digunakan adalah 1 gram lalu dimasukkan ke dalam labu detuksi. Lalu dikarakterisasi dengan menggunakan sinar violet pada panjang gelombang 230 nm.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesis hidroksiapatit (HAp) dilakukan dengan menggunakan senyawa kalsium dari serbuk cangkang kerang ranga dan fosfat dari H3PO4. Serbuk cangkang kerang ranga diperoleh dari perairan Belitung kerang tersebut termasuk kedalam family cardiidae. Kerang dan serbuk kerang yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 6. Serbuk kerang diperoleh dengan cara dibersihkan terlebih dahulu kemudian dipanaskan di atas kayu bakar untuk menghilangkan pigmen warna yang berada pada cangkang kerang. Pemanasan dilakukan hingga cangkang kerang berwarna putih dan lapuk. Selanjutnya, cangkang kerang ditumbuk hingga halus. Informasi ini diperoleh dari hasil wawancara dengan warga setempat. Sebelum digunakan untuk sintesis HAp serbuk cangkang kerang dikeringkan pada suhu 1100C selama 5 jam untuk menghilangkan kadar air dan dikarakterisasi menggunakan XRD.
7
(b) Gambar 6 Cangkang kerang ranga (a) dan Cangkang kerang ranga yang sudah dihaluskan (b).
Intensitas (count)
Karakterisasi cangkang kerang dengan XRD bertujuan untuk mengetahui dan mempelajari fase kalsium yang terdapat pada cangkang kerang. Pola karakterisasi XRD cangkang kerang dapat dilihat pada gambar 7. Hasilnya memperlihatkan bahwa kalsium yang terkandung pada serbuk cangkang kerang ranga adalah kalsium karbonat (CaCO3) dapat dilihat pada gambar 7. Puncak-puncak XRD disesuaikan dengan Joint Committee on Power Diffraction Standards (JCPDS) untuk CaCO3 dan CaO (Lampiran 5). Puncak - puncak tertinggi yaitu pada sudut 18,20◦, 29,52◦, 34, 23◦. Selain fase CaCO3, terdapat fase CaO dengan intensitas yang kecil pada sudut 54,42◦. Muncul fase CaO dikarenakan beberapa senyawa CaCO3 sudah berubah fase pada saat dikeringkan.
2θ (deg) Gambar 7
Pola XRD cangkang kerang ranga.
Intensitas (count)
(a)
Senyawa kalsium yang diperoleh digunakan sebagai bahan dasar sintesis HAp yang direaksikan dengan H3PO4 dengan metode presipitasi. Identifikasi fase yang dihasilkan di analisis dengan menggunakan XRD. Pola XRD hasil sintesis diperlihatkan pada Gambar 7. Penentuan fase dilakukan dengan data joint committee on power diffraction standards (JCPDS) no 09-0432 (lampiran 3). Hasil analisis untuk sampel dengan konsentrasi kalsium 1 M, dengan sintering 9000C (Gambar 8) memperlihatkan fase yang terbentuk adalah HAp. Pada konsentrasi yang sama namun tanpa proses sintering, sampel yang hanya dikeringkan (Gambar 8) memperlihatkan fase yang terbentuk adalah HAp. Selain HAp pada sampel a2 terdapat fase lain yaitu apatit karbonat tipe-A (AKA), dan H3PO4. Fase AKA dapat muncul karena struktur HAp karbonat digantikan oleh ion OH-. Selain itu, munculnya AKA dikarenakan pada saat proses pengeringan menggunakan suhu yang rendah yaitu 1100C. Perbedaan sampel a1, dan a2 adalah temperatur yang digunakan pada saat pengeringan. Fase terbentuknya HAp paling banyak yaitu pada sampel a1 yang menggunakan proses sintering dengan suhu 9000C. Hasil analisis sampel yang memiliki konsentrasi kalsium sebesar 0,5 M dapat dilihat pada Gambar 9. Pada sampel b1 dan b2 menunjukan mayoritas fase yang terbentuk adalah HAp.
Gambar 8 Pola XRD hidroksiapatit larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M suhu 1100C (a1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M suhu 9000C (a2).
Intensitas (count)
8
AKA memiliki derajat kristalinitas yang rendah. Pada sampel a2 menunjukan bahwa derajat kristalinitas lebih kecil dibandingkan dengan a1 yang seluruh fasenya adalah HAp. Sampel yang memiliki konsentrasi kalsium 1 M dan fosfat 0,6 M menunjukan derajat kristalinitas lebih tinggi dibandingkan dengan sampel yang memiliki konsentrasi kalsium 0,5 M dan kosentrasi fosfat 0,3 M. Tabel 3 Derajat Kristalinitas Sampel
Gambar 9 Pola XRD hidroksiapatit larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 1100C (b1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (b2). Puncak-puncak yang terbentuk merupakan puncak milik HAp. Pada sampel b1 puncak tertingginya yaitu 2θ = 31,8250 dan pada sampel b2 puncak tertingginya yaitu pada 2θ = 31,9844. Pada sampel b2 terdapat fase lain selain HAp namun intensitas fase lain pada sampel ini sangat rendah. Konsentrasi yang berbeda memperlihatkan pembentukan HAp yang berbeda. Pada sampel a yang memiliki konsentrasi kalsium 1 M dan konsentrasi fosfat 0,6 M dengan suhu pengeringan 1100C dalam sintesis HAp masih terdapat banyak fase pengotor jika dibandingkan dengan sampel b yang konsentrasi kalsium 0,5 M dan konsentrasi fosfat 0,3 M. Hal ini dapat terjadi karena pada sampel a dengan suhu yang rendah pembentukan HAp lebih lambat karena komposisi yang banyak. Konsentrasi yang sama dengan variasi suhu yang berbeda menunjukan derajat kristalinitas yang berbeda pula. Derajat kristalinitas merupakan besaran yang menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu material dengan membadingkankan luasan kurva kristal dengan luasan kurva amorf dan kristal. Pengukuran derajat kristalinitas diperoleh langsung dari program karakterisasi XRD. Pada Tabel 3 terlihat perbedaan derajat kristalinitas antara sampel a dan b. Persentasi derajat kristalinitas meningkat sebanding dengan kenaikan suhu kalsinasi. Suhu kalsinasi yang semakin tinggi menyebabkan susunan atom semakin teratur sehingga menyebabkan banyak terbentuknya fase kristal. Sampel yang memiliki fase
Kode sampel
Kristalinitas (%)
a1 a2
84,43 72,12
b1 b2
82,54 66,11
Tabel 4 memperlihatkan nilai ukuran kristal sampel yang dihitung dengan persamaan scherrer. Persamaan tersebut adalah ...................................................(3) Dimana K adalah konstanta untuk matrial biologi yang bernilai 0,9, adalah panjang gelombang yang digunakan pada alat XRD yaitu 0,15406 nm, dan β adalah FWHM (Full width at half maximum) dari garis difraksi skala 2θ. Tabel 4 Ukuran kristal sampel Kode sampel a1 a2 b1 b2
β (deg) 0,0654 0,0885 10,532 0,1708
β (rad)
D002 (nm)
0,0011 0,0015 0,1838 0,0029
828,2670 1129,4200 8,5663 408,9359
Tabel 4 memperlihatkan nilai ukuran kristal sampel yang dihitung dengan persamaan scherrer (lampiran) ukuran kristal pada sampel berkisar antara 8,566387 – 408,9359 nm. Ukuran kristal yang didapatkan berbanding terbalik dengan nilai FWHM. Jika nilai FWHM kecil maka ukuran kristal akan besar. Pada konsentrasi kalsium dan fosfat 1/0,6 M ukuran kristal lebih kecil dibandingkan pada sampel yang memiliki konsentrasi 0,5/0,3 M karena penambahan konsentrasi mengakibatkan penurunan ukuran kristal. Parameter kisi dapat dihitung dengan menggunakan jarak antara bidang pada
9
geometri kristal hexagonal. Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 5 parameter kisi sampel berada pada kisaran HAp dengan kisaran akurasi parameter kisi a sebesar 86,03-92,72, sedangkan kisaran akurasi kisi c sebesar 99,25-99,94 sehingga dapat dikatakan fase yang terbentuk adalah fase HAp. Tabel 5 Parameter Kisi Sampel Kode sampel
Parameter Kisi a (Å)
Ketepatan
c (Å)
Ketepatan
a1
8,213
87,21
6,935
99,25
a2
8,732
92,72
7,379
92,85
b1
8,102
86,03
6,887
99,94
b2
8,190
86,96
6,907
99,66
Transmitansi (%)
Spektroskopi FTIR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi OH-, PO43,CO32- yang terbentuk pada sampel. Variasi suhu dan konsentrasi Ca/P pada sampel mempengaruhi bentuk pita serapan yang diidentifikasi dengan spektroskopi inframerah. Secara umum semua sampel menunjukan pita serapan gugus hidroksil, pita serapan ν1, ν3, dan ν4 fosfat dan ν3, ν4 gugus karbonat.
Bilangan Gelombang (cm-1) Gambar 10 Pola FTIR hidroksiapatit larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M suhu 1100C (a1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (a2).
Intensitas spektrum inframerah bergantung pada kenaikan suhu pada saat kalsinasi dan kenaikan konsentrasi. Pada kenaikan suhu dapat dilihat pada Gambar 13 menunjukkan gugus fosfat pada sampel a2 lebih curam dibandingkan dengan sampel a1, dan semakin panjangnya gugus fosfat menunjukkan konsentrasi yang tinggi. Pada konsentrasi kalsium 1 M dan konsentrasi fosfat 0,6 M dengan suhu sintering 9000C (sampel a2) pita serapan fosfat ν1 berada pada bilangan gelombang 944,51cm-1 sementara pada pita serapan fosfat ν3 berada pada bilangan gelombang 1042,38 cm-1 dan 1090,85 cm-1, dan pada pita serapan fosfat ν4 berada pada bilangan gelombang 552,78 cm 1 dan 572,35 cm-1. Munculnya gugus fosfat menunjukan HAp pada sampel telah terbentuk. Pita serapan pada sampel a1 menunjukkan puncak yang lemah. Pita serapan vibrasi asimetri ν3 fosfat yang terbentuk pada sampel a2 tidak simerti, hal ini menunjukkan bahwa HAp pada sampel a2 berbentuk kristal. Selain itu, belahan yang tinggi pada pita serapan ν4 fosfat memperkuat nilai derajat kristalinitas yang besar. Hal tersebut diperkuat oleh hasil XRD yang menunjukkan bahwa sampel a2 memiliki derajat kristalinitas lebih tinggi dibandingkan dengan sampel a1. Gugus OHyang merupakan karakteristik HAp berada pada bilangan gelombang 3576 cm-1 dan 632 cm-1. Gugus OH- dengan karakteristik HAp tersebut muncul pada sampel a2, kondisi ini dapat memperlihatkan bahwa konsentrasi yang tinggi dapat meningkatkan jumlah hidroksil. Gugus hidroksil pada konsentrasi Ca/P 1/0,6 dengan suhu sintering 1100C (sampel a1) memperlihatkan jumlah hidroksil lebih sedikit. Suhu sintering yang tinggi menyebabkan nilai transmitansi yang tinggi. Hal tersebut dapat terlihat pada sampel a2 yang memiliki nilai transmitansi lebih tinggi dibandingkan dengan a1. Ion karbonat merupakan inhibitor pertumbuhan kristal pada sampel. Pita serapan karbonat pada sampel a2 berada pada bilangan geombang 1417,82 cm-1 dan pada sampel a1 berada pada bilangan gelombang 1420,51 cm-1.
Transmitansi (%)
10
Bilangan Gelombang (cm-1) Gambar 11 Pola FTIR hidroksiapatit larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 1100C (b1) dan pola XRD hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M suhu 9000C (b2). Sampel b1 dan b2 menunjukkan pita serapan yang hampir sama dengan sampel a1 dan a2. Pada sampel b2 pita serapan ν1 fosfat berada pada bilangan gelombang 944,51 cm 1 , pada pita serapan ν3 fosfat berada pada bilangan gelombang 1090,85 cm-1, dan pada pita serapan ν4 fosfat berada pada bilangan gelombang 603,57 cm-1. Pita serapan hidroksil pada sampel b2 berada pada bilangan gelombang 3572,47 cm-1, dan pita serapan karbonat berada pada bilangan gelombang 1417,32 cm-1. Pada sampel b1 pita serapan hidroksil cukup banyak dibandingkan pada sampel yang lain. Hal ini terjadi karena pada sampel b2 kadar air yang terkandung dalam sampel masih cukup banyak. Banyaknya kandungan air yang tersimpan dalam sampel dipengaruhi oleh suhu yang digunakan. Pada saat kalsinasi sampel tersebut suhu yang digunakan untuk proses pengeringan adalah 1100C. Karakterisasi AAS digunakan untuk mengetahui kadar kalsium yang berada pada sampel, dan karakterisasi UV-VIS digunakan untuk mengetahui kadar fosfat yang terdapat pada sampel. Tabel 6 memperlihatkan hasil pengukuran AAS dan UV-VIS. Konsentrasi mempengaruhi kadar ion kalsium dan fosfat yang terkandung dalam suatu sampel. Pada konsentrasi yang tinggi jumlah ion kalsium dan ion fosfat yang terkandung akan lebih banyak dibandingkan dengan konsentrasi yang lebih kecil. Namun, pada sampel a2 mempunyai
kadar kalsium 25,80 % b/b dan kadar fosfat sebesar 9,37 % b/b, sedangkan pada sampel b2 kadar kalsium sebesar 34,56 % b/b dan kadar fosfat sebesar 8,42 % b/b. Hal tersebut terjadi karena pada saat proses presipitasi ion fosfat pasampel a2 banyak berikatan dengan ion yang lain, sehingga kandungan karbonat pada sampel lebih kecil. Selain konsentrasi, suhu kalsinasi mempengaruhi pula pada kandungan ion kalsium dan fosfat. Sampel a1 dan a2 memiliki konsentrasi yang sama namun suhu sintering yang berbeda. Suhu kalsinasi yang tinggi akan meningkatkan jumlah ion kalsium dan fosfat yang terkandung dalam sampel. Pada sampel a1 kadar kalsium yang terdapat pada sampel adalah sebesar 24,60 % b/b dan kadar fosfat 15,62 % b/b. Kandungan kalsium pada sampel a2 yang dikalsinasi menggunakan suhu 9000 C lebih banyak dibandingkan dengan kandungan kasium pada sampel a1 yang dikalsinasi dengan menggunakan suhu sebesar 1100C. Hal tersebut terlihat pula pada sampel b1 dan b2. Pada sampel b2 kadar kalsium yang terdapat pada sampel adalah sebesar 34,56 % b/b dan kadar fosfat 8,42 % b/b, sedangkan pada sampel b1 kadar kalsium yang terdapat pada sampel adalah sebesar 13,17 % b/b dan kadar fosfat 11,729 % b/b. Tabel 6 Nisbah Ca/P dalam sampel Kode sampel
Jumlah partikel Ca
Jumlah Partikel P
Ca/P
a1
1,8425E+21
2,2827E+21
0,81
a2
1,8250E+21
8,5560E+20
2,13
b1
1,4278E+21
1,1326E+21
1,26
b2
2,6600E+21
8,3739E+20
3,17
Nisbah Ca/P murni HAp adalah sebesar 1,67. Hasil AAS dan UV-VIS menunjukan nisbah antara Ca/P pada sampel berbeda dengan hasil murni HAp. Hal tersebut kemungkinan terjadi karena pada saat proses presipitasi munculnya impuritas. Besar dan kecilnya nisbah Ca/P bergantung pada jumlah fosfat dalam sampel, semakin besar kadar fosfat pada sampel akan mengakibatkan nisbah Ca/P akan semakin kecil. Pada sampel b2 nisbah Ca/P paling besar, hal tersebut terjadi karena kandungan fosfat pada sampel kecil sehingga menyebabkan nisbah Ca/P semakin besar, sedangkan pada sampel a1 yang memiliki nisbah paling rendah, kandungan fosfat yang
11
terkandung pada sampel besar. Jadi semakin besar nilai impuritas yang terkandung pada sampel akan menghasilkan nisbah yang menjauhi dari HAp murni.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Hidroksiapatit sebagai salah satu biokeramik pengganti tulang dapat dibuat dari bahan alami. Cangkang kerang yang memiliki kandungan kalsium tinggi dapat dijadikan sumber kalsium dalam sintesis HAp. Fase kalsium yang terdapat dalam cangkang kerang adalah CaCO3. Pembuatan dapat dilakukan dengan proses presipitasi pada suhu 800C. Pembuatan HAP dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi. Konsentrasi mempengaruhi jumlah kandungan kalsium dan fosfat pada sintesis HAp. Pada konsentrasi Ca/P yang tinggi HAp terbentuk apabila suhu sintering sebesar 9000C sedangkan pada suhu 1100C HAp yang terbentuk lebih sedikit dan dalam sampel banyak mengandung impuritas. Kenaikan suhu sintering meningkatkan derajat kristalinitas HAp yang terbentuk. Pada konsentrasi kalsium 0,5 M dan konsentrasi fosfat 0,3 M dengan suhu sintering 9000C dan suhu sintering 1100C menghasilkan fase HAp seluruhnya. Pola FTIR menunjukkan gugus fungsi yang berubah ketika suhu dinaikkan, dan dilakukan perbedaan konsentrasi. Nisbah Ca/P pada pada sampel tidak sesuai dengan nisbah Ca/P HAp murni. Adanya fase pengotor pada sampel mempengaruhi nisbah Ca/P yang berada pada sampel.
5.2 Saran Untuk penelitian lebih lanjut dapat divariasikan konsentrasi kalsium dan konsentrassi fosfat serta suhu pada saat presipitasi sehingga mendapatkan komposisi HAp yang lebih optimum. Selain itu pada saat proses presipitasi sebaiknya sebelum ditutup sampel disemprotkan dulu dengan gas N2.
DAFTAR PUSTAKA 1.
Kurniawan, Y.A., 2008, Fabrikasi dan karakterisasi sem biomaterial hidroksiapatit dari gipsum alam kulon progo dengan tekanan 200 mpa yang disinter pada temperatur 200 oc, 800oc, 1400oc selama 3 jam [Skripsi]. Surakarta : Fakultas Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta 2. Hench, 1991. Biomaterials-the Interfacial Problem. Adv.Biomeg.Eng.,5, hal 35-150. 3. Suzuki, S., Fuzita, T., Maruyana, T., and Takashi, J., American Ceramic Society 1993; Vol. 76. 4. Callister, W.D. 2009 Material Science and Engineering an Introduction 7th Ed-hal. 413 5. Widyastuti. 2009 Synthesis and Characterization of Carbonated Hydroxyapatite as Bioceramic Material. Universitas Sains Malaysia. 6. Aoki. H. 1991 Science and Medical Applications of Hydroksiapatite. Tokyo : Tokyo Medical and Dental University 7. Samsiah, Robiatul. 2009. Karakteristik biokomposit apatit-kitosan dengan xrd (x-ray diffraction), ftir (fourier transform infrared), sem (scanning electron microscopy) dan uji mekanik [skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. 8. Porsepwandi. W, 1998. Pengaruh ph larutan terhadap kandungan hg dan mutu kerang hijau (mytilus viridia) [Skripsi]. Bogor : Fakultas Perairan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. 9. Syahrul H, Efendi S. 1997, Difraksi Sinar-x tentang Perubahan Fasa Kandungan Mineral Kulit Kerang Akibat Pemanasan. Lembaga Penelitian USU. Medan. 10. Purnama EF. 2006. Pengaruh suhu rekasi terhadap derajat kristalinitas dan komposisi hidroksiapatit dibuat dengan media air dan cairan tubuh buatan (synthetic body fluid) [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. 11. Connolly JR. 2007. Introduction to Xray Powder Diffraction. Spring : 1-9. 12. Sulistiyani SR. 2007. Pengaruh ion karbonat, magnesium dan fluor dalam presipitasi senyawa kalsium fosfat:
12
13.
14.
15.
16.
karakterisasi dengan menggunakan atomic absorption spectroscopy (aas), spektroskopi uv-vis, dan fourier transform infrared (ftir) [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Chatwall G. 1985. Spectroscopy Atomic and Molecule. Himalaya Publishing House : Bombay. Mulyaningsih NN. 2007. Karakteristik hidroksiapatit sintetik dan alami pada suhu 1400oc [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Hidayat Y. 2005. Pengaruh suhu reaksi terhadap derajat kristalinitas dan komposisi hidroksiapatit dibuat dengan media air dan cairan tubuh buatan (synthetic body fluid) [Skripsi]. Bogor : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. [Anonim]. Spektroskopi UV-Vis.2010. Web. 20 Juli 2010. http://cacing.blogspot.com/2010/10/spe ktroskopi-uv-vis.html.
13
LAMPIRAN
14
Lampiran 1 Diagram Alir Sintesis HAp Mulai
Alat dan Bahan Penelitian
Siap
Kalsinasi Cangkang Kerang Ranga
Karakterisasi AAS dan XRD
Siapkan cangkang kerang ranga Pembuatan larutan Ca, H3PO4,
Presipitasi
Penyaringan
Sintering
Serbuk Sempel
Karakterisasi XRD
Karakterisasi FTIR
Karakterisasi AAS dan Uv-Vis
Analis Data
Laporan
Selesai
15
Lampiran 2 Alat dan Bahan Penelitian
Crucible
Burette
Penyaring
Mortar
Beaker glass
Vakum
Neraca anaitik
Heating plate
Furnace
16
Lampiran 3 Data Base JCPDS (a) H3PO4, (b) AKA, (c) AKB, (d) CaCO3 (d) CaO, dan (e) HAp
(a)
(b)
17
Lanjutan Lampiran 3 Data Base JCPDS (a) H3PO4, (b) AKA, (c) AKB, (d) CaCO3 (d) CaO, dan (e) HAp
(c)
(d)
18
Lanjutan Lampiran 3 Data Base JCPDS (a) H3PO4, (b) AKA, (c) AKB, (d) CaCO3 (d) CaO, dan (e) HAp
(e)
(f)
19
Lampiran 4 Perhitungan Nisbah Ca/P
Massa P = % b/b x massa awal =
x 0,728 = 0,1137
Sampel a1 Massa Ca = % b/b x massa awal =
x 0,47 = 0,1213
Jumlah partikel = mol x Avogadro x 6,023 x 1023
= =
x 6,023 x 1023
Jumlah partikel = mol x Avogadro x 6,023 x 1023
= =
x 6,023 x 1023
= 2,2827 x 1021 Nisbah Ca/P =
= 1,825 x 1021 Massa P = % b/b x massa awal
= 0,8067
Sampel b1 Massa Ca = % b/b x massa awal
x 0,47 = 0,0440
=
=
x 0,512 = 0,1769
Jumlah partikel = mol x Avogadro x 6,023 x 1023
=
Jumlah partikel = mol x Avogadro x 6,023 x 1023
= =
x 6,023 x 1023
= 8,556 x 10
=
20
x 6,023 x 1023
= 2,66 x 1021
Nisbah Ca/P
Massa P = % b/b x massa awal =
= 2,1329 =
x 0,512 = 0,0431
Sampel a2 Massa Ca = % b/b x massa awal =
x 0,497 = 0,1223
Jumlah partikel = mol x Avogadro = =
x 6,023 x 1023 x 6,023 x 1023
= 1,8415 x 1021
Jumlah partikel = mol x Avogadro = =
x 6,023 x 1023 x 6,023 x 1023
= 8,3739 x 1020 Nisbah Ca/P =
= 3,177
20
Sampel b2 Massa Ca = % b/b x massa awal x 0,72 = 0,0948
=
Jumlah partikel = mol x Avogadro x 6,023 x 1023
= =
x 6,023 x 1023
= 1,4278 x 1021 Massa P = % b/b x massa awal =
x 0,497 = 0,05829
Jumlah partikel = mol x Avogadro =
x 6,023 x 1023
=
x 6,023 x 1023
= 1,1326 x 1021 Nisbah Ca/P =
= 1,26
21
Lampiran 5 Pengolahan data Cangkang Kerang Ranga 2theta
int
23.1757
22
28.8179
36
29.5254
498
31.5923
14
34.2333
221
36.0933
38
39.5109
51
43.2668
48
47.2792
119
47.6466
52
48.6157
58
57.4929
22
60.7619
13
62.7322
24
64.4542
27
65.7171
40
71.924
16
CaCO3
4
%Δ2θ
32.204
36
71.96
98.02
32.204
36
89.48
100
99.57
32.204
36
91.68
22
2
99.49
32.204
36
98.10
35.968
147
15
95.17
32.204
36
93.69
35.968
147
15
99.65
37.347
100
96.64
39.408
202
20
99.73
37.347
100
94.20
43.157
161
16
99.74
37.347
100
84.14
47.113
70
7
99.64
37.347
100
73.40
47.505
217
22
99.70
37.347
100
72.42
48.503
232
23
99.76
37.347
100
69.82
57.397
118
12
99.83
53.856
54
93.24
60.666
66
7
99.84
53.856
54
87.17
63.05
27
3
99.49
53.856
54
83.51
64.658
84
8
99.68
64.154
16
99.53
65.61
48
5
99.83
64.154
16
97.56
72.89
37
4
98.67472
67.375
16
93.24
int
int-f
%Δ2θ
2θ
23.053
89
9
99.46
29.4
999
100
29.4
999
31.435
CaCO3 CaCO3
7
CaCO3
100 3 44 8 10 10 24 10 12 4 3
CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3
5 5
FASE
Cao int
2θ
int-f
CaCO3
8 3
CaCO3 CaCO3
Keterangan : Int
= intensitas
Int-f
= intensitas relatif
22
Lampiran 6 Pengolahan Data HAp Sampel a1 HA 2 theta
int
int-f
CaCO3
H3Po4
AKA
AKB
2θ
int
%Δ2θ
2θ
int
%Δ2θ
2θ
int
%Δ2θ
2θ
int
%Δ2θ
2θ
int
%Δ2θ
Fase
25.8395
41
39
25.879
33
99.84
23.053
89
87.91
24.032
90
92.31
25.972
35
88.76
25.726
25
93.41
Hap
26.4636
10
10
25.879
33
97.74
23.053
89
85.20
27.857
25
92.89
26.847
1
85.86
25.726
25
91.71
Hap
29.0002
14
13
28.966
16
99.88
29.4
999
98.64
29.655
60
97.67
29.682
20
99.04
29.355
10
98.97
Hap
31.0844
8
8
31.773
100
97.83
31.435
22
98.88
31.059
100
97.70
31.529
100
99.70
32.172
100
96.54
AKA
31.9844
104
100
31.773
100
99.33
31.435
22
98.25
31.059
100
97.70
31.529
100
99.70
32.172
100
96.54
Hap
32.9725
61
59
32.902
62
99.78
31.435
22
95.10
32.593
15
99.05
32.214
70
97.58
32.172
100
98.69
Hap
34.0782
26
25
34.048
27
99.91
31.435
22
91.59
34.654
10
98.25
33.917
19
92.68
34.168
10
98.57
Hap
39.9606
20
19
39.818
25
99.64
39.408
202
98.59
40.49
10
98.34
39.793
13
99.03
39.401
6
97.23
Hap
46.7303
28
27
46.711
43
99.95
47.113
70
99.18
46.358
5
99.23
39.793
13
81.60
47.071
16
98.48
Hap
48.1564
10
10
48.103
24
99.88
47.505
217
98.62
48.734
10
98.70
39.793
13
80.61
48.985
16
99.48
Hap
49.4533
30
29
49.468
61
99.97
48.505
232
98.04
49.239
10
99.53
39.793
13
78.10
49.554
16
99.36
Hap
50.6103
11
11
50.493
31
99.76
48.503
232
95.65
50.463
10
99.94
39.793
13
78.11
49.554
16
98.16 H3PO4
52.1514
10
10
52.1
26
99.90
56.561
42
92.20
52.325
2
99.57
39.793
13
57.86
52.1
6
99.56
Hap
53.1177
16
15
53.143
33
99.95
56.561
42
93.91
52.519
2
98.81
39.793
13
57.86
52.682
10
99.69
Hap
63.981
10
10
64.078
25
99.84
63.05
27
98.52
63.011
5
98.30
39.793
13
41.55
52.682
10
80.39
Hap
22
23
Lampiran 7 Pengolahan Data HAp Sampel a2 2theta
int
25,92
HAp int-f
2θ
int
%Δ2θ Fase
128
35
25,879
33
99,84
28,12
56
15
25,879
33
91,34
28,98
82
22
28,966
16
99,95
31,84
365
100
31,773
100
99,78
31,92
210
58
31,92
100
100
32,96
232
64
32,902
62
99,82
34,08
96
26
34,048
27
99,90
39,82
90
25
39,818
25
99,99
46,72
134
37
46,711
43
99,98
48,14
68
19
48,103
24
99,92
49,48
110
30
49,468
61
99,97
50,54
68
19
50,493
31
99,90
50,62
48
13
50,493
31
99,74
HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp HAp
23
24
Lampiran 8 Pengolahan Data HAp Sampel b1 2θ
HAp int
%Δ2θ
33
25,879
33
99,99
HAp
82
23
28,966
16
99,95
HAp
356
100
31,773
100
99,78
HAp
32,96
232
65
32,902
62
99,82
HAp
34,08
100
28
34,048
27
99,90
HAp
90 134
39,818 46,711 48,103
25 43 24
99,99 99,98 99,92
HAp HAp HAp
2 theta
int
int-f
25,88
118
28,98 31,84
Fase
48,14
70
25 38 20
49,48
110
31
49,468
61
99,97
HAp
50,44
46
13
50,493
31
99,89
HAp
51,26
46
13
51,283
12
99,95
HAp
52,14
54
15
52,1
26
99,92
HAp
55,9
32
9
55,879
10
99,96
HAp
39,82 46,72
24
25
Lampiran 9 Pengolahan Data HAp Sampel b2 HAp 2 theta
int
int-f
2θ
int %Δ2θ
25,8
118
33
25,879
33
99,69
HAp
28,02
82
23
28,125
12
99,62
HAp
28,94
356
100
28,966
16
99,91
HAp
31,86
232
65
31,773
100
99,72
HAp
32,2
100
28
32,196
60
99,98
HAp
32,74
90
25
32,902
62
99,50
HAp
39,98
134
38
39,818
25
99,59
HAp
46,74
70
20
46,711
43
99,93
HAp
49,42
110
31
49,468
61
99,90
HAp
50,6
46
13
50,493
31
99,78
HAp
52,02
46
13
52,1
26
99,84
HAp
Fase
25
26
a1
Intensitas (count)
Intensitas (count)
Lampiran 10 Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M Suhu 1100C (a1) dan Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 1 M dan H3PO4 0,6 M Suhu 9000C (a2)
26
27
Lampiran 11 Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M Suhu 1100C (b1) dan Pola XRD Hidroksiapatit Larutan Ca 0,5 M dan H3PO4 0,3 M Suhu 9000C (b2)
Intensitas (count)
Intensitas (count)
b1
b2
27
28
Lampiran 12 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel a1
Keterangan
2θ 25,8395
h
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
δ
sin2θ
αsin2θ
γsin2θ
δsin2θ
α2
γ2
δ2
αγ
δγ
αδ
0
0
2
0
4
0,451
0,225
1,900
0,050
0,000
0,200
0,095
0
16
3,609
0
7,599
0,000
26,4636
0
0
2
0
4
0,462
0,231
1,986
0,052
0,000
0,210
0,104
0
16
3,944
0
7,943
0,000
29,0002
2
1
0
7
0
0,506
0,253
2,350
0,063
0,439
0,000
0,147
49
0
5,525
0
0,000
16,453
31,0844
2
1
1
7
1
0,543
0,271
2,666
0,072
0,503
0,072
0,191
49
1
7,106
7
2,666
18,660
31,9844
2
1
1
7
1
0,558
0,279
2,806
0,076
0,531
0,076
0,213
49
1
7,872
7
2,806
19,640
32,9725
3
0
0
9
0
0,575
0,288
2,962
0,081
0,725
0,000
0,239
81
0
8,773
0
0,000
26,657
34,0782
2
0
2
4
4
0,595
0,297
3,140
0,086
0,343
0,343
0,270
16
16
9,857
16
12,559
12,559
39,9606
3
1
0
13
0
0,697
0,349
4,125
0,117
1,518
0,000
0,482
169
0
17,016
0
0,000
53,625
46,7303
2
2
2
12
4
0,816
0,408
5,302
0,157
1,887
0,629
0,834
144
16
28,109
48
21,207
63,622
48,1564
3
1
2
13
4
0,840
0,420
5,550
0,166
2,164
0,666
0,924
169
16
30,800
52
22,199
72,147
49,4533
2
1
3
7
9
0,863
0,432
5,774
0,175
1,225
1,575
1,010
49
81
33,340
63
51,967
40,419
50,6103
3
2
1
19
1
0,883
0,442
5,973
0,183
3,471
0,183
1,091
361
1
35,676
19
5,973
113,486
52,1514
4
0
2
16
4
0,910
0,455
6,235
0,193
3,091
0,773
1,205
256
16
38,878
64
24,941
99,764
53,1177
0
0
4
0
16
0,927
0,464
6,398
0,200
0,000
3,199
1,279
0
256
40,933
0
102,367
0,000
63,981
3
0
4
9
16
1,117
0,558
8,076
0,281
2,526
4,491
2,267
81
256
65,217
144
129,211
72,681
a(Å)
ketepatan
8,2136
87,21
c(Å) 6,935
Ketepatan 99,25
28
29
Lampiran 13 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel a2
Keterangan
2θ
h
K
l
α
γ
2θ (rad)
θ
δ
sin2θ
αsin2θ
γsin2θ
δsin2θ
α2
γ2
δ2
αγ
δγ
αδ
25,88
0
0
2
0
4
0,452
0,226
1,905
0,050
0,000
0,201
0,096
0
16
3,630
0
7,621
0,000
28,12
1
0
2
1
4
0,491
0,245
2,221
0,059
0,059
0,236
0,131
1
16
4,935
4
8,886
2,221
28,98
2
1
0
7
0
0,506
0,253
2,347
0,063
0,438
0,000
0,147
49
0
5,510
0
0,000
16,432
31,84
2
1
1
7
1
0,556
0,278
2,783
0,075
0,527
0,075
0,209
49
1
7,746
7
2,783
19,482
32,96
3
0
0
9
0
0,575
0,288
2,960
0,080
0,724
0,000
0,238
81
0
8,761
0
0,000
26,639
34,08
2
0
2
4
4
0,595
0,297
3,140
0,086
0,343
0,343
0,270
16
16
9,859
16
12,560
12,560
39,82
3
1
0
13
0
0,695
0,347
4,101
0,116
1,508
0,000
0,476
169
0
16,817
0
0,000
53,311
46,72
2
2
2
12
4
0,815
0,408
5,300
0,157
1,887
0,629
0,833
144
16
28,090
48
21,200
63,600
48,14
3
1
2
13
4
0,840
0,420
5,547
0,166
2,162
0,665
0,923
169
16
30,769
52
22,188
72,110
49,48
2
1
3
7
9
0,864
0,432
5,779
0,175
1,226
1,576
1,012
49
81
33,394
63
52,009
40,451
50,44
3
2
1
19
1
0,880
0,440
5,944
0,182
3,450
0,182
1,079
361
1
35,328
19
5,944
112,932
51,26
4
1
0
21
0
0,895
0,447
6,084
0,187
3,929
0,000
1,138
441
0
37,014
0
0,000
127,762
52,14
4
0
2
16
4
0,910
0,455
6,233
0,193
3,090
0,773
1,204
256
16
38,854
64
24,933
99,733
55,9
3
2
2
19
4
0,976
0,488
6,857
0,220
4,174
0,879
1,506
361
16
47,016
76
27,427
130,280
a(Å) 8,190
ketepatan
c(Å)
Ketepatan
86,96
6,907
99,66
29
30
Lampiran 14 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel b1
Keterangan
2θ 25,8395 26,4636 29,0002 31,0844 31,9844 32,9725 34,0782 39,9606 46,7303 48,1564 49,4533 50,6103 52,1514 53,1177 63,981
h 0 0 2 2 2 3 2 3 2 3 2 3 4 0 3
k 0 0 1 1 1 0 0 1 2 1 1 2 1 0 0
l 2 2 0 1 1 0 2 0 2 2 3 1 0 4 4
α 0 0 7 7 7 9 4 13 12 13 7 19 21 0 9
γ 4 4 0 1 1 0 4 0 4 4 9 1 0 16 16
2θ (rad) 0,451 0,462 0,506 0,543 0,558 0,575 0,595 0,697 0,816 0,840 0,863 0,883 0,910 0,927 1,117
θ 0,225 0,231 0,253 0,271 0,279 0,288 0,297 0,349 0,408 0,420 0,432 0,442 0,455 0,464 0,558
δ 1,900 1,986 2,350 2,666 2,806 2,962 3,140 4,125 5,302 5,550 5,774 5,973 6,235 6,398 8,076
sin2θ 0,050 0,052 0,063 0,072 0,076 0,081 0,086 0,117 0,157 0,166 0,175 0,183 0,193 0,200 0,281
αsin2θ 0,000 0,000 0,439 0,503 0,531 0,725 0,343 1,518 1,887 2,164 1,225 3,471 4,057 0,000 2,526
γsin2θ 0,200 0,210 0,000 0,072 0,076 0,000 0,343 0,000 0,629 0,666 1,575 0,183 0,000 3,199 4,491
δsin2θ 0,095 0,104 0,147 0,191 0,213 0,239 0,270 0,482 0,834 0,924 1,010 1,091 1,205 1,279 2,267
α2 0 0 49 49 49 81 16 169 144 169 49 361 441 0 81
γ2 16 16 0 1 1 0 16 0 16 16 81 1 0 256 256
δ2 3,609 3,944 5,525 7,106 7,872 8,773 9,857 17,016 28,109 30,800 33,340 35,676 38,878 40,933 65,217
αγ 0 0 0 7 7 0 16 0 48 52 63 19 0 0 144
δγ 7,599 7,943 0,000 2,666 2,806 0,000 12,559 0,000 21,207 22,199 51,967 5,973 0,000 102,367 129,211
αδ 0,000 0,000 16,453 18,660 19,640 26,657 12,559 53,625 63,622 72,147 40,419 113,486 130,940 0,000 72,681
a(Å) 8,102
ketepatan 86,03
c(Å) 6,887
Ketepatan 99,94
30
31
Lampiran 15 Pengolahan Data Perhitungan Parameter Kisi Sampel b2 Keterangan
2θ
h
k
l
α
γ
2θ (rad)
θ
δ
sin2θ
αsin2θ
γsin2θ
δsin2θ
α2
γ2
δ2
αγ
δγ
αδ
25,80
0
0
2
0
4
0,450
0,225
1,894
0,050
0,000
0,199
0,094
0
16
3,588
0
7,577
0,000
28,02
1
0
2
1
4
0,489
0,245
2,207
0,059
0,059
0,234
0,129
1
16
4,871
4
8,828
2,207
28,94
2
1
0
7
0
0,505
0,253
2,342
0,062
0,437
0,000
0,146
49
0
5,483
0
0,000
16,391
31,86
2
1
1
7
1
0,556
0,278
2,786
0,075
0,527
0,075
0,210
49
1
7,763
7
2,786
19,503
32,20
1
1
2
3
4
0,562
0,281
2,840
0,077
0,231
0,308
0,218
9
16
8,063
12
11,358
8,519
32,74
3
0
0
9
0
0,571
0,286
2,925
0,079
0,715
0,000
0,232
81
0
8,555
0
0,000
26,325
39,98
3
1
0
13
0
0,698
0,349
4,128
0,117
1,519
0,000
0,482
169
0
17,043
0
0,000
53,668
46,74
2
2
2
12
4
0,816
0,408
5,304
0,157
1,888
0,629
0,834
144
16
28,127
48
21,214
63,642
49,42
2
1
3
7
9
0,863
0,431
5,768
0,175
1,223
1,573
1,008
49
81
33,274
63
51,915
40,379
50,60
3
2
1
19
1
0,883
0,442
5,971
0,183
3,470
0,183
1,091
361
1
35,655
19
5,971
113,452
52,02
4
0
2
16
4
0,908
0,454
6,213
0,192
3,077
0,769
1,195
256
16
38,601
64
24,852
99,408
a(Å)
ketepatan
c(Å)
Ketepatan
8,171
87,21
6,923
99,25
31
32
Lampiran 16 Pengolahan Data Perhitungan Ukuran Kristal Sampel Persamaan Scherrer
D=
Kode Sampel
Θ (rad)
K
λ
β (deg)
β (rad)
D002 (nm)
a1
0,225
0,9
0,15606
0,2588
0,002
648,2999
a2
0,226
0,9
0,15606
0,1783
0,002
828,8366
b1
0,225
0,9
0,15606
0,4867
0,004
340,2744
b2
0,225
0,9
0,15406
0,1400
0,001
1183,4270
Keterangan : D = Ukuran kristal K = Konstanta untuk matrial biologi yang bernilai 0,9 λ = Panjang gelombang yang digunakan pada alat XRD yaitu 0,15406 nm β = FWHM (Full width at half maximum) dari garis difraksi skala 2θ
32
33
Transmitansi (%)
Lampiran 17 Pola FTIR HAp Sampel a1
Bilangan Gelombang (cm-1) 33
34
Transmitansi (%)
Lampiran 18 Pola FTIR HAp sampel a2
Bilangan Gelombang (cm-1) 34
35
Transmitansi (%)
Lampiran 19 Pola FTIR HAp Sampel b1
35
Bilangan Gelombang (cm-1)
36
Transmitansi (%)
Lampiran 20 Pola FTIR HAp Sampel b2
36
Bilangan Gelombang (cm-1)
37
Lampiran 21 Hasil Pengolahan Data FTIR Kode sampel
a1
a2
Puncak
Data base gugus Fungsi
420,37 472,35
CO32CO32-
472 472
566,01
PO43-
565
603,14
PO43-
603
892,66
PO43-
960
1035,73
PO43-
1000-1100
1420,51
CO32-
1400-1550
1456,76
CO32-
1400-1550
1540,48
CO32-
1400-1550
1558,15
CO32-
1400-1550
1635,71
OH-
1600-1700
1650,58
-
1600-1700
1699,17
-
OH
1600-1700
1716,36
OH-
1600-1700
2924,35
-
2400-3400
-
OH
OH
3567,5 419,5 471,51
OH CO32CO32-
3400-3650 472 472
566,79
PO43-
565
603,95
PO43-
603
962,07
PO43-
960
1036,02
PO43-
1000-1100
1338,82
CO32-
1400-1550
1420,23
CO32-
1400-1550
1457,71
CO32-
1400-1550
1472,43
CO32-
1400-1550
1490,63
CO32-
1400-1550
1507,22
CO32-
1400-1550
1520,64
CO32-
1400-1550
1540,41
CO32-
1400-1550
1557,98
CO32-
1400-1550
1573,03
CO32-
1400-1550
38
Lanjutan Lampiran 21 Hasil Pengolahan Data FTIR 1600-1700
1635,57
OH-
1650,58
OH-
1600-1700
1671,44
-
OH
1600-1700
1683,77
OH-
1600-1700
1699,65
OH-
1600-1700
1716,79
-
1600-1700
1734,84
-
OH
1600-1700
1771,78
OH-
1600-1700
2360,83
-
2400-3400
3444,97
-
OH
3400-3650
3566,7
OH-
3400-3650
-
Kode sampel Puncak Data base gugus fungsi
a2
b1
b2
OH
OH
3613,92
OH
3400-3650
435,16
PO43-
472
552,78
PO43-
565
572,35
PO43-
565
603,57
PO43-
603
944,51
PO43-
960
1042,38
PO43-
1000-1100
1090,85
PO43-
1000-1100
2923,31
OH-
2400-3400
3434,54
OH-
3400-3650
3572,47
-
OH
3400-3650
474,29
PO43-
472
568,91
PO43-
565
602,67
PO43-
603
633,28
PO43-
603
876,17
CO32-
873
962,03
PO43-
960
1037,11
PO43-
1000-1100
1092,42
PO43-
1000-1100
1417,82
CO32-
1400-1550
2924,28
OH-
2400-3400
