BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/4305/3/BAB II_VERAWATY...

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Bahan Pencemar

Bahan pencemar yang masuk ke muara sungai akan tersebar dan akan

mengalami proses pengendapan, sehingga terjadi pencemaran pada

lingkungan (Erlangga, 2007). Kontaminasi bahan pencemar yang berasal dari

aktivitas industri, pertanian, peternakan, maupun kegiatan rumah tangga telah

menyebabkan terjadinya penurunan kualitas air pada sumber air seperti

sungai, danau, dan waduk. Walaupun saat ini telah diberlakukan berbagai

macam kebijakan dan peraturan terkait dengan pengendalian pencemaran air,

diantaranya: PP No. 82 tahun 2001 dan Permen LH No. 13 Tahun 2010,

namun lemahnya praktek, pengawasan, dan penegakan hukum menyebabkan

penurunan kualitas air di badan air terus terjadi. Status Lingkungan Hidup

Indonesia (KLH, 2010) melaporkan bahwa sekitar 74% sungai-sungai besar

di Pulau Jawa tidak memenuhi Kriteria Air Kelas II.

B. Air

Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan. Air

menutupi hampir 71% permukaan bumi, air bergerak mengikuti suatu siklus

air, yaitu melalui penguapan terlebih dahulu dari air laut, sungai atau sumber

mata air lainnya, kemudian berkumpul di awan membentuk butiran yang akan

menjadi hujan, dan akhirnya turun di atas permukaan tanah menuju laut. Air

bersih sangat penting bagi keberlangsungan hidup manusia di bumi

(PermenPU, 1993).

Air dapat tercemar karena proses alamiah maupun disebabkan oleh

kegiatan manusia (anthropogenik). Aktifitas manusia yang dapat menjadi

sumber pencemaran logam berat diantaranya yaitu pertambangan, peleburan

logam dan jenis industri yang menggunakan logam, dan dapat juga berasal

dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau pestisida yang

mengandung bahan kimia atau logam. Logam berat yang terkandung dalam

Analisis Logam Berat …, Verawaty Anif, Fakultas Farmasi UMP, 2017

5

air sungai, sangat berbahaya bagi makhluk hidup, karena apabila air sungai

tersebut digunakan sebagai air minum, maka akan mempengaruhi fungsi

organ tubuh. Oleh sebab itu sungai sebagai salah satu sumber air mempunyai

fungsi yang sangat penting bagi kehidupan dan penghidupan masyarakat,

perlu dijaga kelestarian dan kelangsungan fungsinya dengan mengamankan

daerah sekitarnya (PermenPU, 1993).

Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 menyebutkan air adalah

semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, kecuali air

laut dan air fosil. Peraturan Pemerintah tersebut juga menjelaskan bahwa air

merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan

dan perikehidupan manusia. Berdasarkan definisi dan penjelasan mengenai

air tersebut diketahui bahwa air memegang peranan yang sangat penting

dalam kehidupan makhluk hidup. Air bersih yang berupa air tawar

mempunyai peran penting dalam kehidupan sehari-hari manusia dan makhluk

hidup lainnya antara lain untuk minum, mengolah makanan, mandi, energi,

transportasi, pertanian, industri, dan rekreasi. Jumlah air yang terbatas dan

semakin meningkatnya jumlah manusia menyebabkan terjadinya krisis air

bersih, kualitas air tawar yang ada saat ini semakin rusak. Penggunaan air

bersih untuk berbagai kebutuhan yang semakin tinggi menyebabkan

hilangnya kelayakan terhadap air bersih bagi sebagian orang. Perilaku boros

air bersih mengakibatkan semakin menipisnya ketersediaan air bersih di alam.

Kelangkaan air muncul di daerah tertentu dan air mengalami penurunan

kualitas yang mengancam dan menghambat pembangunan ekonomi di masa

depan. Terdapat hubungan antara penggunaan lahan misalnya untuk aktivitas

perkotaan dan industri yang meningkat dengan ketersediaan air bersih.

Lemahnya pengawasan yang dilakukan terhadap penggunaan lahan yang

menyebabkan pencemaran air akibat kegiatan-kegiatan tersebut sehingga

menyebabkan air bersih yang langka menjadi tercemar. Kebutuhan air bersih

dari waktu ke waktu semakin meningkat, seiring dengan bertambahnya

jumlah penduduk dan meningkatnya kegiatan manusia sesuai dengan tuntutan


6

kehidupan yang terus berkembang untuk mencukupi berbagai kebutuhan

(Asmadi, et al., 2011).

C. Industri Pembuatan Semen

1. Semen

Semen adalah hasil industri dari paduan bahan baku: batu

kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung/tanah liat atau bahan

pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk

bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras

atau membatu pada pencampuran dengan air. Bila semen dicampurkan

dengan air, maka terbentuklah beton yang artinya crescere (tumbuh),

yang maksudnya kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat

tertentu. Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung

senyawa kalsium oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah

bahan alam yang mengandung senyawa silika oksida (SiO2), aluminium

oksida (Al2O3), besi oksida (Fe2O3) dan magnesium oksida (MgO).

Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai

meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian

dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang

sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak

dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg (Richardo, 2006).

Dalam pengertian umum, semen adalah suatu binder, suatu zat

yang dapat menetapkan dan mengeraskan dengan bebas, dan dapat

mengikat material lain. Abu vulkanis dan batu bata yang dihancurkan

yang ditambahkan pada batu kapur yang dibakar sebagai agen pengikat

untuk memperoleh suatu pengikat hidrolik yang selanjutnya disebut

sebagai “cementum”. Semen yang digunakan dalam konstruksi

digolongkan ke dalam semen hidrolik dan semen nonhidrolik.

Semen hidrolik adalah material yang dapat mengeras setelah

dikombinasikan dengan air, sebagai hasil dari reaksi kimia dari

pencampuran dengan air, dan setelah pembekuan, mempertahankan


7

kekuatan dan stabilitas bahkan dalam air. Pedoman yang dibutuhkan

dalam hal ini adalah pembentukan hidrat pada reaksi dengan air segera

mungkin. Kebanyakan konstruksi semen saat ini adalah semen hidrolik

dan kebanyakan di dasarkan pada semen Portland, yang dibuat dari batu

kapur, mineral tanah liat tertentu, dan gipsum, pada proses dengan

temperatur yang tinggi yang menghasilkan karbon dioksida dan

berkombinasi secara kimia yang menghasilkan bahan utama menjadi

senyawa baru. Semen nonhidrolik meliputi material seperti batu kapur

dan gipsum yang harus tetap kering supaya bertambah kuat dan

mempunyai komponen cair. Contohnya adukan semen kapur yang

ditetapkan hanya dengan pengeringan, dan bertambah kuat secara lambat

dengan menyerap karbon dioksida dari atmosfer untuk membentuk

kembali kalsium karbonat (Richardo, 2006).

Penguatan dan pengerasan semen hidrolik disebabkan adanya

pembentukan air yang mengandung senyawa-senyawa, pembentukan

sebagai hasil reaksi antara komponen semen dengan air. Reaksi dan hasil

reaksi mengarah kepada hidrasi dan hidrat secara berturut-turut. Sebagai

hasil dari reaksi awal dengan segera, suatu pengerasan dapat diamati

pada awalnya dengan sangat kecil dan akan bertambah seiring

berjalannya waktu. Setelah mencapai tahap tertentu, titik ini diarahkan

pada permulaan tahap pengerasan. Penggabungan lebih lanjut disebut

penguatan setelah mulai tahap pengerasan.

2. Jenis-jenis Semen

a. Semen Abu atau semen Portland adalah bubuk/bulk berwarna abu

kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar

kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan

tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester.

b. Semen Putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari

semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing),


8

seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan

utama kalsit (calcite) limestone murni.

c. Oil Well Cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus

yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas

alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

d. Mixed & Fly Ash Cement adalah campuran semen abu dengan

Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil

sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorphous

silica, aluminium oksida, besi oksida, dan oksida lainnya dalam

variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk

membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland

terdiri dari 5 tipe yaitu :

a. Semen Portland tipe I

Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara

menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat

Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9%

(SO3); 1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0%

b. Semen Portland tipe II

Dipakai untuk keperluan konstruksi umum dan dapat

digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung

bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe

ini adalah:

51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5%

(SO3); 0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

c. Semen Portland tipe III

Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang

memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan

dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi, dam-dam.



9

57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1%


d. Semen Portland tipe IV

Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan

kekuatan tekan tinggi, misal untuk pembuatan jalan beton,

bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air.


28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9%


e. Semen Portland tipe V

Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi

dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga

nuklir. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: (C3S);

43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3); 0,9%

hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

Semakin baik mutu semen, maka semakin lama mengeras atau

membatunya jika dicampur dengan air, dengan angka-angka

hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus:

(% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3) : (% CaO + % MgO)

Angka hidrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga

>1/2 (keras sekali). Dalam industri semen angka hidrolitas ini harus

dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap,

yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15 (Richardo, 2006).

D. Logam Berat

Logam berasal dari kerak bumi yang mengandung bahan-bahan

murni, organik, dan anorganik. Logam merupakan bahan pertama yang

dikenal oleh manusia dan digunakan sebagai alat-alat yang berperanan

penting dalam sejarah peradaban manusia untuk membantu kehidupan sehari-

hari (Darmono, 1995).


10

Logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih besar dari 5

g/cm3, dan memiliki nomor atom 22 sampai 92 yang terletak pada periode III

sampai VII dalam susunan tabel periodik. Logam berat jarang ada yang

berbentuk atom bebas di dalam air, tetapi biasanya terikat oleh beberapa

senyawa lain sehingga membentuk sebuah molekul. Logam berat merupakan

senyawa kimia yang berpotensi menimbulkan masalah yaitu pencemaran

lingkungan. Logam berat memiliki kekuatan dan ketahanan yang baik, daya

pantul cahaya dan daya hantar listrik yang tinggi, serta daya hantar panas

yang cukup baik (Dahuri, 1996).

Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat dibagi menjadi

dua jenis yaitu logam berat esensial dan logam berat tidak esensial (beracun).

Keberadaan logam berat esensial dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan

oleh setiap organisme hidup, seperti antara lain,seng (Zn), tembaga (Cu), besi

(Fe), kobalt (Co), dan mangan (Mn). Sebaliknya, keberadaan logam berat

tidak esensial dalam tubuh organisme hidup dapat bersifat racun, seperti

logam merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), kromium (Cr),dan lain-lain.

Logam berat esensial dibutuhkan oleh setiap organisme hidup, namun dalam

jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun (Palar, 1994).

E. Karakteristik Logam Berat

1. Timbal (Pb)

Timbal (Pb) merupakan senyawa kimia dengan nomor atom 82,

titik leleh 327,46 ºC, dan titik didih 1749 ºC. Timbal (Pb) berada di alam

dalam bentuk batuan galena (PbS), sensite (PbCO3), dan alglesit (PbSO4).

Timbal mudah dibentuk dan dapat digunakan untuk melapisi logam untuk

mencegah perkaratan (Gayer, 1986).

Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang tersebar lebih

luas dibanding kebanyakan logam toksik lainnya. Timbal memiliki bentuk

berupa serbuk berwarna abu-abu gelap. Sumber pencemaran timbal dapat

berasal dari tanah, udara, air, hasil pertanian, makanan dan minuman

kaleng, limbah tukang emas, industri rumah, baterai, dan percetakan.


11

Makanan dan minuman yang bersifat asam seperti air tomat, air buah

apel, dan asinan dapat melarutkan timbal yang terdapat pada lapisan

mangkuk dan panci. Sumber utama limbah timbal adalah gas buang

kendaraan bermotor dan limbah industri. Diperkirakan 65% dari

pencemaran udara disebabkan emisi yang dikeluarkan oleh kendaraan

bermotor, dimana timbal digunakan sebagai bahan tambahan pada bensin

(Mukono, 1991). Timbal dapat masuk ke dalam tubuh melalui

pernapasan, makanan, dan minuman. Masuknya senyawa timbal kedalam

tubuh makhluk hidup dapat mengakibatkan gejala keracunan seperti

gangguan gastrointestinal, rasa logam pada mulut atau mulut terasa bau

logam, muntah, sakit perut, dan diare. Di dalam tubuh timbal terikat pada

gugus sulfidril (-SH) pada molekul protein dan hal ini mengakibatkan

hambatan pada aktivitas kerja sistem enzim. Timbal tidak dibutuhkan oleh

manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam timbal, tubuh akan

mengeluarkannya sebagian dan sisanya akan terakumulasi dalam tubuh

yang dapat menyebabkan gangguan dan kerusakan pada saraf, hati, ginjal,

tulang, dan otak. Pada bayi dan anak-anak, keracunan timbal dapat

mengakibatkan ensefalopati, gangguan mental, dan penurunan kecerdasan

(Setyawan, 2004). Batas normal kadar timbal yang masih dapat

ditoleransi oleh tubuh adalah berkisar antara 0,1–0,3 mg/hari. Apabila

yang masuk kedalam tubuh lebih dari 0,6 mg/hari dapat menyebabkan

keracunan timbal yang berakibat fatal (Homan dan Brogan, 1993).

2. Tembaga (Cu)

Tembaga (Cu) merupakan mikroelemen esensial bagi tubuh. Oleh

karena itu, tembaga harus selalu ada di dalam makanan. Hal yang perlu

diperhatikan adalah menjaga agar kadar tembaga di dalam tubuh tidak

kurang dan juga tidak berlebihan. Tubuh memerlukan 0,05 mg/kg berat

badan per hari. Pada kadar tersebut tidak terjadi akumulasi tembaga(Cu)

pada tubuh manusia normal. Dalam industri, tembaga banyak digunakan

dalam industri cat dan fungisida. Pada bahan makanan, cemaran logam


12

tembaga (Cu) dapat terjadi akibat penggunaan pestisida secara berlebihan

(Ganiswara, 1995). Adanya tembaga (Cu) dalam jumlah yang besar dalam

tubuh dapat mengakibatkan gejala-gejala yang akut. Keracunan tembaga

dapat menyebabkan gangguan pencernaan seperti sakit perut, mual, muntah,

dan diare, serta gangguan sistem peredaran darah. Beberapa kasus yang

parah dapat menyebabkan gagal ginjal dan kematian (Darmono, 1995).

3. Mangan (Mn)

Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk seperti

oksida, silikat, karbonat. Penemuan sejumlah besar senyawa mangan di

dasar lautan merupakan sumber mangan dengan kandungan 24%,

bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yang lebih sedikit.

Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil,

Australia, Afrika Selatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit

adalah mineral mangan yang paling banyak dijumpai.

Mangan terdapat sekitar 1000 ppm (0,1%) dari kerak bumi. Tanah

mengandung mangan 7-9.000 ppm dengan rata-rata 440 ppm. Air laut

yang hanya 10 ppm mangan dan suasana mengandung 0,01 μg/m3. Mangan

terjadi terutama sebagai pyrolusite (MnO2), braunite, (Mn2+

(SiO12), dan

ke tingkat yang lebih rendah sebagai rhodochrosite (MnCO3).

Pyrolusite bijih mangan (MnO2) merupakan bentuk mangan yang

paling penting yang tersedia di alam. Lebih dari 80% dari sumber daya

Bijih mangan penting biasanya menunjukkan yang erat kaitannya dengan

bijih besi. Mangan banyak ditemukan di Afrika Selatan dan Ukraina.

Endapan mangan penting lainnya berada di Australia, India, Cina, Gabon

dan Brasil. Pada tahun 1978 diperkirakan 500 miliar ton nodul mangan

ada di di dasar laut.

4. Besi (Fe)

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (hasil tambang)

yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dalam tabel


13

periodik, besi mempunyai simbol Fe dan memiliki nomor atom 26. Besi

juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Besi merupakan logam yang paling banyak dan paling beragam

penggunaannya. Hal itu dikarenakan beberapa hal seperti: limpahan besi

di kulit bumi cukup besar, pengolahannya relatif mudah dan murah, serta

besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan serta mudah

dimodifikasi.

Salah satu kelemahan besi adalah besi mudah mengalami korosi.

Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai

berbagai barang atau bangunan yang berbahan besi dan baja (Mulyadi,

2008).

5. Kadmium (Cd)

Pencemaran kadmium dapat berasal dari kontaminasi makanan

dan penggunaan sisa lumpur kotor sebagai pupuk tanaman pangan sarta

hasil peleburan dan penggunaannya dalam industri (Roechan, 1986).

Kadmium merupakan salah satu dari berbagai jenis logam berat yang

berbahaya, tidak hanya bagi tanaman tapi juga bagi manusia dan hewan.

Logam kadmium masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernapasan dan

saluran pencernaan (Roth dan Blasvhke,1988). Kadmium memiliki ikatan

yang sangat tinggi dengan gugus sulfidril (-SH) pada enzim dan protein.

Oleh karena itu keberadaan cadmium akan mengganggu aktifitas enzim,

metabolism Fe (besi), menyebabkan klorosis (kekurangan klorofil pada

tumbuhan) pada daun (Setyawan, 2004).

6. Aluminium (Al)

Aluminium (atau aluminum, alumunium, almunium, alminium)

ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13.

Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium murni, logam putih

keperak-perakan memiliki karakteristik yang diinginkan pada logam. Al

ringan, tidak magnetik dan tidak mudah terpercik, merupakan logam


14

kedua termudah dalam soal pembentukan, dan keenam dalam soal

ductility. Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak

digunakan sebagai material teknik:

a. Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 g/cm³, sedangkan besi ± 8,1 g/cm³)

b. Tahan korosi

Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena

terbentuknya lapisan aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan

aluminium. Lapisan ini membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus

sukar dilas, karena perbedaan melting point (titik lebur).

c. Penghantar listrik dan panas yang baik Aluminium umumnya melebur

pada temperatur ± 600 oC dan aluminium oksida melebur pada

temperature 2000 oC.

d. Mudah difabrikasi/dibentuk

Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan

pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan

kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidak

murnian ± 0,8% biasanya berupa besi, silikon, tembaga dan

magnesium

7. Magnesium (Mg)

Magnesium merupakan unsur kedelapan paling berlimpah dalam

kerak Bumi. Mg terdapat dalam bentuk bahan mineral magnesit, dolomit,

dan mineral lain.

Mg adalah logam yang kuat, putih keperakan, ringan (satu pertiga

lebih ringan dari Al) dan akan kusam jika dalam udara terbuka. Walaupun

berbeda dengan logam alkali, penyimpanannya dalam kondisi kedap

udara. Dalam bentuk serbuk logam ini akan mudah terbakar dengan nyala

putih. Jika terbakar maka akan sulit untuk memadamkannya karena Mg

terbakar bersama nitrogen (membentuk magnesium nitrida), dan

karbondioksida (membentuk magnesium oksida, dan karbon). Mg

merupakan bagian dari korofil pektin dan fiftin.


15

Logam Mg ditemukan dalam sel, dimana zat ini dapat

mengaktifkan enzim yang diperlukan untuk metabolisme karbohidrat dan

asam amino. Mg juga membantu mengatur keseimbangan alkali-alkali di

dalam tubuh. Mg juga membantu meningkatkan penyerapan dan

metabolisme metabolisme mineral-mineral yang lain seperti kalsium,

fosfor, natrium serta kalium dan magnesium ini larut daalam cairan sel.

Dewasa ini penggunaan logam magnesium sudah sangat banyak

diantaranya adalah sebagai bahan refraktori untuk menghasilkan besi,

kaca, dan semen. Dalam bentuk logam, kegunaan utama unsur ini adalah

sebagai bahan tambah logam dalam aluminium. Logam aluminium-

magnesium ini biasanya digunakan dalam pembuatan kaleng minuman,

digunakan dalam beberapa komponen otomotif dan truk, serta dapat

melindungi struktur besi seperti pipa-pipa dan tangki air yang terpendam

di dalam tanah terhadap korosi. Magnesium memegang peranan amat

penting dalam proses kehidupan hewan dan tumbuhan. Magnesium

terdapat dalam klorofil, yaitu yang digunakan oleh tumbuhan untuk

fotosintesis. Magnesium juga mengambil peranan dalam replikasi DNA

dan RNA yang mempunyai peranan amat penting dalam proses keturunan

semua organisme. Di samping itu magnesium mengaktifkan berbagai

enzim yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh manusia dan

dijadikan sebagai obat penetralisir asam lambung.

F. Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

Spektrofotometri serapan atom merupakan metode yang digunakan

untuk menentukan kadar logam dalam suatu sampel. Keuntungan dari metode

spektrofotometri serapan atom adalah waktu pengerjaan yang cepat, alatnya

yang sensitif, dan sangat spesifik untuk unsur yang akan dianalisis. Metode

spektrofotometri serapan atom dapat menentukan kadar logam dengan

konsentrasi yang sangat kecil, yaitu sampai part permillion (ppm) (Haris &

Gunawan, 1992).


16

Gambar 2.1. Spektrofotometri serapan atom

1. Prinsip Dasar dari Spektrofotometri Serapan Atom

Prinsip dasar dari SSA adalah penyerapan cahaya oleh atom bebas

dari suatu unsur pada tingkat energi terendah (groundstate). Keadaan

groundstate dari sebuah atom adalah keadaan dimana semua elektron yang

dimiliki unsur tersebut memiliki konfigurasi yang stabil. Saat cahaya

diserap oleh atom, maka satu atau lebih elektron tereksitasi ke tingkat

energi yang lebih tinggi. Penyerapan energi cahaya ini berlangsung pada

panjang gelombang yang spesifik untuk setiap logam dan mengikuti

hukum Lambert-Beer, yakni serapan berbanding lurus dengan konsentrasi

uap atom dalam nyala (Vandecasteele &Block, 1993).

2. Instrumentasi

Spektrofotometri serapan atom memiliki lima komponen dasar,

yaitu sumber cahaya, sistem atomisasi, monokromator, detektor, dan alat

pembacaan (Welz & Michael, 2005).

3. Sumber Cahaya

Dua sumber cahaya utama pada alat spektrofotometer serapan atom

adalah hollow cathode lamp (HCL) dan electrodeless discharge lamp

(EDL). HCL terdiri dari katoda yang terbuat dari unsur yang akan

dianalisis, sedangkan anoda terbuat dari tungsten, nikel, atau zirconium.

Bagian luar dari HCL terbuat dari kaca pyrexatau quartz. Lampu ini diisi

dengan neon atau argon dengan tekanan 100-200 Pa. Gas-gas tersebut

mengemisikan spektrum garis yang tajam. HCL digunakan dengan


17

mengalirkan listrik yang besarnya bergantung pada unsur yang akan

dianalisis. Arus listrik tersebut sangat bervariasi antara 1-50 mA.

Penggunaan arus listrik yang semakin tinggi dapat mengurangi masa kerja

dari HCL (Ingle &Crouch, 1988). EDL lebih kuat dari HCL, memberikan

presisi yang baik, dan batas deteksi yang lebih rendah (Welz dan Michael,

2005). EDL berisi halida atau unsur yang mudah menguap, bersama

dengan neon atau argon dengan tekanan antara 30-300 Pa di dalam tabung

quartz. Sebagian besar EDL memancarkan radiasi 10 kali lebih kuat bila

dibandingkan dengan HCL (Ingle &Crouch, 1988).

4. Sistem Atomisasi

Sistem atomisasi yang digunakan pada spektrofotometer serapan

atom dapat berupa nyala atau elektrotermal. Spektrofotometer serapan

atom yang memiliki sistem atomisasi berupa nyala disebut Flame Atomic

Absorption Spectrometry (FAAS), sedangkan spektrofotometri serapan

atom yang memiliki sistem atomisasi berupa elektrotermal disebut

Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (GFAAS).

Sistem atomisasi nyala dapat digunakan pada banyak unsur yang berbeda.

Pada sistem atomisasi nyala, larutan sampel yang mengandung logam

dalam bentuk garam akan diubah menjadi aerosol dengan dilewatkan pada

nebulizer, kemudian dengan adanya penguapan pelarut, butiran aerosol

akan menjadi padatan. Setelah itu, terjadi perubahan bentuk dari padatan

menjadi gas dan senyawa yang terdapat di dalam sampel akan berdisosiasi

menjadi bentuk atom-atomnya. Beberapa atom akan tereksitasi secara

termal oleh nyala, tetapi kebanyakan atom tetap tinggal atom netral pada

tingkat energi terendah (ground state). Atom-atom yang berada pada

tingkat energi terendah ini, kemudian menyerap cahaya yang dipancarkan

oleh sumber cahaya (Cantle, 1982).

5. Proses Atomisasi pada Spektrofotometer Serapan Atom

Temperatur nyala dapat diperoleh dengan menggunakan kombinasi

gas oksidan dan bahan bakar. Nyala yang paling umum digunakan yaitu

nyala udara-asetilen dan N2O-asetilen (Vandecasteele dan Block, 1993).


18

Nyala udara-asetilen memiliki temperatur 2100 °C–2300 °C, sedangkan

nyala N2O-asetilen memiliki temperatur 2600 °C-2800 °C. Temperatur

pada nyala udara-asetilen ini cukup untuk mendapatkan atomisasi unsur

yang akan dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom.

Nyala N2O-asetilen digunakan untuk penetapan kadar unsur yang

membentuk oksida dan sulit terurai. Unsur-unsur tersebut adalah Al, B,

Mo, Si, So, Ti, V, dan W (Jose, 2002).

Dalam analisis digunakan dua macam gas pembakar yaitu gas

pembakar yang bersifat oksidasi dan bahan bakar. Gas pengabsorbsi

misalnya: udara, udara + O2, atau campuran O2 + N2O. Sedangkan contoh

bahan bakar adalah gas alam, asetilen, butana, propana, dan H2.

Spektrofotometer banyak digunakan dalam analisis kuantitatif logam alkali

dan alkali tanah. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam analisis ini

yaitu larutan sampel harus seencer mungkin, kadar senyawa yang

dianalisis tidak lebih dari 5% dalam pelarut yang sesuai, larutan yang

dianalisis sebaiknya diasamkan terlebih dahulu, atau jika dilebur dengan

alkali tanah, terakhir harus diasamkan lagi. Pelarut yang digunakan

sebaiknya bukan senyawa aromatik atau halogenida. Pelarut organik yang

biasa digunakan adalah keton, ester, dan etil asetat (Mulja dan Suharman,

1995).

6. Monokromator

Fungsi dari monokromator pada spektrofotometer serapan atom

adalah untuk memisahkan garis resonansi dari beberapa garis yang tidak

diserap dan dipancarkan oleh sumber cahaya. Monokromator yang

digunakan yaitu kisi difraksi, karena sebaran yang dihasilkan lebih

seragam dibandingkan dengan prisma sehingga alat memiliki daya pisah

yang baik (Cahyady, 2009).

7. Detektor

Detektor pada spektrofotometer serapan atom berfungsi mengubah

intensitas radiasi menjadi arus listrik. Detektor yang biasa digunakan


19

adalah tabung penggandaan foton atau photo multiplier tube detector

(Mulja dan Suharman, 1997).

8. Alat Pencatat

Alat pencatat ini berupa alat yang telah dikalibrasi untuk

pembacaan suatu transmisi atau absorpsi. Hasil bacaan dapat berupa angka

atau kurva yang menggambarkan nilai serapan atau intensitas emisi

(Ganjar dan Rohman, 2007)

9. Penyiapan Sampel

Destruksi sampel ini dilakukan untuk memutuskan ikatan antara

unsur logam dengan matriks sampel, agar diperoleh logam dalam bentuk

bebasnya sehingga dapat dianalisis dengan spektrofotometri serapan atom

(Raimon, 1993). Teknik analisis yang banyak digunakan di laboratorium,

termasuk spektrofotometer serapan atom membutuhkan sampel dalam

bentuk cairan. Oleh karena itu, perlu dilakukan ekstraksi atau destruksi

jika sampel yang akan digunakan adalah sampel padatan. Terdapat 3

teknik destruksi diantaranya adalah destruksi basah, destruksi kering, dan

fusion. Reaksi yang terjadi pada ketiga teknik destruksi ini dipengaruhi

oleh panas yang berasal dari penangas listrik, digestor block, dan

microwave (Anderson, 1999).

10. Destruksi kering

Destruksi kering dilakukan dengan cara memanaskan sampel pada

suhu 400 °C-600 °C selama 5-15 jam di dalam tungku. Penambahan garam

dalam jumlah yang cukup banyak dapat menimbulkan kontaminasi yang

besar (Anderson, 1999).

11. Destruksi dengan Menggunakan Microwave

Destruksi dengan menggunakan microwave merupakan modifikasi

dari metode destruksi basah biasa. Metode destruksi ini telah banyak

digunakan dalam proses penyiapan sampel sebelum dianalisis


20

menggunakan spektrofotometer serapan atom. Larutan asam ditambahkan

ke dalam sampel kemudian didestruksi selama 5-40 menit. Destruksi

dengan microwave menggunakan bejana yang kedap sehingga waktu yang

digunakan untuk mendestruksi sampel lebih singkat dan dalam satu kali

proses dapat langsung mendestruksi 8-12 sampel sehingga kerja peneliti

menjadi lebih singkat. Inilah yang membedakan destruksi menggunakan

microwave berbeda dengan destruksi basah biasa yang hanya

menggunakan labu erlenmeyer terbuka (tidak kedap) yang dipanaskan di

atas penangas listrik (Anderson, 1999).

12. Destruksi Basah

Destruksi basah adalah proses perombakan logam organik dengan

menggunakan asam kuat, baik tunggal maupun campuran, kemudian

dioksidasi menggunakan zat oksidator sehingga dihasilkan logam

anorganik bebas. Destruksi basah sangat sesuai untuk penentuan unsur-

unsur logam yang mudah menguap. Pelarut-pelarut yang dapat digunakan

untuk destruksi basah adalah HNO3 dan HClO4. Pelarut-pelarut tersebut

dapat digunakan secara tunggal maupun campuran. Kesempurnaan

destruksi ditandai dengan diperolehnya larutan jernih pada larutan

destruksi yang menunjukkan bahwa semua konstituen yang ada telah larut

sempurna atau perombakan senyawa-senyawa organik telah berjalan

dengan baik. Senyawa-senyawa garam yang terbentuk setelah destruksi

merupakan senyawa garam yang stabil dan disimpan selama beberapa hari.

Pada umumnya pelaksanaan kerja destruksi basah dilakukan dengan

menggunakan metode kjeldhal. Metode destruksi basah lebih baik dari

pada cara kering karena tidak banyak bahan yang hilang dengan suhu

pengabuan yang sangat tinggi. Hal ini merupakan salah satu faktor

mengapa cara basah lebih sering digunakan oleh para peneliti. Disamping

itu destruksi dengan cara basah biasanya dilakukan untuk memperbaiki

cara kering yang biasanya memerlukan waktu yang lama.


21

13. Gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom

a. Gangguan Spektra

Gangguan spektra terjadi bila panjang gelombang dari unsur

yang diperiksa berhimpit dengan panjang gelombang dari atom atau

molekul lain yang terdapat dalam larutan yang sedang diperiksa. Jarak

antara spektrum yang satu dengan yang lain kurang dari 0,01 nm.

Gangguan ini jarang dijumpai pada spektrofotometer serapan atom

karena penggunaan sumber cahaya yang spesifik untuk unsur yang

bersangkutan (Roth dan Blasvhke, 1988).

b. Gangguan Fisika

Gangguan fisika dapat terjadi karena perubahan viskositas

larutan yang mempengaruhi kecepatan sampel menuju detector dan

konsentrasi sampel. Oleh karena itu, sifat-sifat fisika zat yang diperiksa

dan larutan pembanding harus sama (Oberdier, 1996).

c. Gangguan Kimia

Gangguan kimia dibagi menjadi dua yaitu, gangguan kimia

dalam bentuk uap dan bentuk padat. Gangguan kimia ini biasanya

memperkecil jumlah atom pada level energi terendah (ground state).

Dalam nyala, atom dalam bentuk uap dapat berkurang karena

terbentuknya senyawa seperti senyawa oksida atau klorida. Dengan

menggunakan nyala yang sesuai, gangguan ini dapat dikurangi (Ebdon,

2006). Gangguan bentuk padat disebabkan karena terbentuknya

senyawa yang sukar menguap atau sukar terdisosiasi dalam nyala. Hal

ini terjadi pada saat pelarut menguap meninggalkan partikel-partikel

padat waktu melewati nyala. Gangguan padat dapat diatasi dengan

mengubah kondisi nyala, misalnya dengan penambahan aliran bahan

bakar atau menggunakan nyala dengan suhu yang lebih tinggi,

misalnya N2O-asetilen sehingga dapat memperkecil pembentukan

oksida yang stabil (Ebdon, 2006).


22

G. Validasi Metode Analisis

Validasi metode analisis adalah proses dimana suatu metode

ditetapkan melalui beberapa uji laboratorium untuk mengetahui bahwa

parameter metode yang diuji memenuhi persyaratan untuk penerapan metode

yang dimaksud. Tujuan utama validasi adalah untuk menjamin metode

analisis yang digunakan mampu memberikan hasil yang cermat, handal, dan

dapat dipercaya. Parameter metode analisis adalah kecermatan (akurasi),

keseksamaan (presisi), selektivitas, linearitas, rentang, batas kuantitasi (LOQ)

dan batas deteksi (LOD) (Horwitz, 1975).

1. Keseksamaan

Keseksamaan atau presisi adalah ukuran yang menunjukkan derajat

kesesuaian antara hasil uji individual yang diukur melalui penyebaran

hasil individu dari hasil rata-rata jika prosedur ditetapkan secara berulang

pada sampel-sampel yang diambil dari campuran yang homogen

(Ganjar& Rohman, 2007).

Keseksamaan diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku

relatif (koefisien variasi) dan dinyatakan sebagai keterulangan.

Keterulangan adalah keseksamaan metode jika dilakukan berulang kali

oleh analis yang sama, pada kondisi yang sama, dan dalam interval waktu

yang pendek. Kriteria seksama diberikan jika metode memberikan

simpangan baku relatif (koefisienvariasi) sebesar 2% atau kurang

(Ganjar& Rohman, 2007).

2. Selektivitas

Selektivitas suatu metode adalah kemampuan dari metode tersebut

untuk mengukur analit tertentu saja secara cermat dan seksama dengan

adanya komponen lain yang mungkin ada didalam matriks sampel.

Selektivitas sering kali dinyatakan sebagai derajat penyimpangan metode

yang dilakukan terhadap sampel dengan penambahan cemaran, hasil urai,

senyawa sejenis, atau senyawa asing lain ke dalamnya. Hasil dari sampel

tersebut dibandingkan dengan hasil analisis sampel yang tidak


23

mengandung bahan lain yang ditambahkan (Fifield dan Kealey, 2000).

Jika cemaran dan hasil urai yang ditambahkan ke dalam sampel tidak

tersedia, maka selektivitas dapat ditunjukkan dengan cara menganalisis

sampel yang mengandung cemaran atau hasil urai dengan menggunakan

metode tertentu lalu dibandingkan dengan metode lain untuk pengujian

kemurnian, seperti kromatografi (Fifield dan Kealey, 2000).

3. Linearitas

Linearitas adalah kemampuan metode analisis untuk memberikan

respon secara langsung atau dengan bantuan transformasi matematika

yang baik dan proporsional terhadap konsentrasi analit dalam sampel.

Linearitas dapat diperoleh dengan mengukur konsentrasi standar yang

berbeda, minimal lima konsentrasi. Data yang diperoleh kemudian

diproses menggunakan regresi linier, sehingga diperoleh nilai slope,

intersep, dan koefisien korelasi. Nilai koefisien korelasi di atas 0,9990

sangat diharapkan untuk suatu metode analisis yang baik. Selain koefisien

korelasi, simpangan baku residual (Sy) juga harus dihitung. Semua

perhitungan matematika tersebut dapat diukur dengan menggunakan

kalkulator atau perangkat lunak komputer (Anderson, 1999).

4. Batas Kuantitasi (LOQ) dan Batas Deteksi (LOD)

Batas kuantitasi merupakan parameter pada analisis renik dan

diartikan sebagai jumlah terkecil analit dalam sampel yang masih dapat

memenuhi kriteria cermat dan seksama. Batas deteksi adalah jumlah

analit terkecil dalam sampel yang masih dapat dideteksi dan masih

memberikan respon yang signifikan bila dibandingkan dengan blanko

(Khopkar, 1990).

Penentuan batas deteksi pada analisis yang menggunakan

instrumen, batas deteksi dapat dihitung dengan mengukur respon blanko

beberapa kali lalu dihitung simpangan baku blanko. Simpangan baku

blanko (Sb) sama dengan simpangan baku residual (Sy/x) (Khopkar,

1990).


BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/4305/3/BAB II_VERAWATY...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/4305/3/BAB II_VERAWATY...