SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS …/Sintesis... · Sebelas Maret Surakarta telah...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS

PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE

DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA

Disusun oleh:

MEIRINA KUSUMANINGTYAS

M0307016

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Sebelas Maret Surakarta telah mengesahkan skripsi mahasiswa :

Meirina Kusumaningtyas NIM M0307016, dengan judul “Sintesis, Karakterisasi

dan Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al Hydrotalcite dari Brine Water

sebagai Sediaan Antasida“.

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Dr. Eddy Heraldy, M.Si.

NIP. 19640305 200003 1002

Pembimbing II

Ahmad Ainurofiq, M.Si, Apt.

NIP. 19780319 200501 1003

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Senin

Tanggal : 30 Juli 2012

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Patiha, M.S. 1.............................

NIP. 19490131 198103 1001

2. Nestri Handayani, M.Si., Apt. 2.............................

NIP. 19701211 200501 2001

Disahkan oleh :

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan Kimia

Dr. Eddy Heraldy, M.Si.

NIP. 19640305 200003 1002


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “SINTESIS,

KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS PENETRALAN ASAM

Mg/Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN

ANTASIDA” adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanahan di suatu perguruan

tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Juli 2012

Meirina Kusumaningtyas


commit to user

iv

SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS

PENETRALAN ASAM Mg/Al HYDROTALCITE

DARI BRINE WATER SEBAGAI SEDIAAN ANTASIDA


Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Sintesis material Mg/Al hydrotalcite dari brine water dan aplikasinya

dalam penentuan kapasitas penetralan asam telah diteliti. Penelitian ini bertujuan

untuk mengkaji potensi brine water sebagai bahan dasar sintesis hydrotalcite dan

kemampuan adsorpsi hydrotalcite sebagai eksipien industri farmasi, khususnya

kemampuan kapasitas penetralan asam. Karakterisasi hydrotalcite menggunakan

X-Ray Diffractometer, Fourier Transform Infra Red, Thermogravimetric/

Differential Thermal Analysis, Surface Area Analyzer dan X-Ray Fluorescence.

Modifikasi karakter fisika yang dilakukan dengan cara variasi distribusi partikel

hydrotalcite yaitu H1 (100-200 mesh), H2 (200-250 mesh), H3(<250 mesh) dengan

nilai kapasitas penetralan asam secara berturut-turut 6,00; 6,07 dan 6,07

miliequivalent, menunjukkan bahwa variasi distribusi partikel tidak memberikan

pengaruh yang signifikan terhadap nilai kapasitas penetralan asam hydrotalcite.

Kata kunci: Mg/Al hydrotalcite, brine water , antasida, kapasitas penetralan asam.


commit to user

v

SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND DETERMINATION OF ACID

NEUTRALIZATION CAPACITY Mg/Al HYDROTALCITE FROM BRINE

WATER AS ANTACID DOSAGE


Department of Chemistry. Mathematics and Sciences Faculty. Sebelas Maret

University

ABSTRACT

Synthesized of materials Mg/Al hydrotalcite of brine water and its

application in the determination of acid neutralization capacity was studied. This

study aims to assess the potential of brine water as a base material synthesis of

hydrotalcite and the adsorption capability hydrotalcite as pharmaceutical

excipients, in particular the ability of acid neutralization capacity.

Characterization hydrotalcite was done by using X-Ray Diffractometer, Fourier

Transform Infra Red, Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis, Surface

Area Analyzer and X-Ray Fluorescence method. Modifications of character

physic by variation of particle size distribution hydrotalcite; H1 (100-200 mesh),

H2 (200-250 mesh), H3(<250 mesh) with the acid neutralization capacity value

6.00, 6.07 and 6.07 milliequivalent, respectively, showed that particle size had no

significant effect on acid neutralization capacity of hydrotalcite.

Keywords: Mg/Al hydrotalcite, brine water, antacid, acid neutralization capacity.


commit to user

vi

MOTTO

“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah

bersama orang-orang yang sabar” (Q.S. Al Baqarah: 153)

“Janganlah kamu bersikap lemah, dan janganlah (pula) kamu bersedih hati,

padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya), jika kamu

orang-orang yang beriman” (Q.S. Ali ‘Imran:139)

“Apa saja keburukan yang menimpamu, maka dari (kesalahan) dirimu sendiri”

(Q.S. An Nisaa: 79)

“Dunia yang kita ciptakan adalah hasil dari cara berpikir kita” (Albert

Einstein)

“Kita adalah apa yang kita kerjakan berulang-ulang, dengan demikian

kesuksesan bukan tindakan tapi kebiasaan” (Aristoteles)


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan untuk :

Bapak dan Ibu tercinta

Kakak-kakakku tersayang

Almamater UNS


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas

segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

dengan judul “Sintesis, Karakterisasi dan Penentuan Kapasitas Penetralan Asam

Mg/Al Hydrotalcite dari Brine Water sebagai Sediaan Antasida”. Pada

kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si. selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS

dan sebagai pembimbing I.

2. Bapak Ahmad Ainurofiq, M.Si., Apt. selaku Ketua Program Studi Farmasi

FMIPA UNS dan sebagai pembimbing II.

3. Ibu Dra. Tri Martini M.Si. selaku Pembimbing Akademik.

4. Bapak I.F. Nurcahyo, M.Si. selaku Ketua Lab Kimia Dasar FMIPA UNS.

5. Ketua UPT Laboratorium Pusat MIPA UNS dan Ketua Lab Tanah FT UNS.

6. Ketua Lab Kimia Analitik FMIPA UGM.

7. Bapak/Ibu Dosen pengajar dan semua staf Jurusan Kimia FMIPA UNS.

8. Bapak dan ibu serta keluargaku atas doa dan dukungannya.

9. Teman-teman team penelitian Hidayat Jati, Fajar Indah Puspita Sari, Eka

Fitriani Ahmad, Muh. Yanwar Prasetyo, dan Dwi Wahyuni atas semangat,

bantuan dan dukungannya.

10. Teman-teman penghuni Wisma Putri Bunaken, Kos Srikandi dan teman-

teman Kimia 2007 atas segala bantuan dan kebersamaannya.

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih sangat jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, penulis senantiasa mengharapkan saran dan kritik

yang membangun bagi kesempurnaan laporan penelitian ini. Penulis berharap

semoga laporan penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.

Surakarta, Juli 2012

Meirina Kusumaningtyas


commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………………………………… i

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………….. ii

HALAMAN PERNYATAAN ………………………………………….. iii

HALAMAN ABSTRAK ……………………………………………….. iv

HALAMAN ABSTRACK ……………………………………………….. v

HALAMAN MOTTO …………………………………………………... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ………………………………………… vii

KATA PENGANTAR ………………………………………………...... viii

DAFTAR ISI ……………………………………………………………. ix

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………. x

BAB I. PENDAHULUAN ……………………………………………… 1

A. Latar Belakang Masalah …………………………………. 1

B. Perumusan Masalah …………………………………….... 3

1. Identifikasi Masalah ………………………………….. 3

2. Batasan Masalah ……………………………………… 4

3. Rumusan Masalah …………………………………..... 5

C. Tujuan Penelitian ……………………………………….... 5

D. Manfaat Penelitian ……………………………………….. 5

BAB II. LANDASAN TEORI …………………………………………….. 6

A. Tinjauan Pustaka …………………………………………. 6

1. Brine Water ................................................................ 7

2. Metode Sintesis Mg/Al Hydrotalcite ……………........ 9

3. Sintesis Hydrotalcite ………………………………….. 10

4. Pengendapan ion Ca2+

dalam Brine Water .................. 11

5. Hydrotalcite ......................………………................... 12

6. Karakterisasi Mg/Al Hydrotalcite ................................. 14

7. Antasida ....................................................................... 23

B. Kerangka Pemikiran …………………………………….... 24

C. Hipotesis ………………………………………………….. 26

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN …………………………………. 28


commit to user

x

A. Metodologi Penelitian …………………………………….. 28

B. Tempat dan Waktu Penelitian ……………………………. . 28

C. Alat dan Bahan ………………………………………….... 28

D. Prosedur Penelitian ……………………………………….. 29

1. Pembuatan Larutan Awal .................................................. 29

2. Sintesis Mg/Al hydrotalcite .............................................. 29

3. Karakterisasi Mg/Al hydrotalcite ...................................... 30

4. Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al hydrotalcite 30

E. Teknik Pengumpulan Data ……………………………….. 31

F. Teknik Analisis Data ……………………….…………….. 31

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ………………….. 35

A. Sintesis Mg/Al Hydrotalcite ………………………………. 35

B. Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis ……………………… 36

1. Analisis X-Ray Diffractometer (XRD) .............................. 36

2. Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)................... 38

3. Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis...........

(TG/DTA) ......................................................................... 40

4. Surface Area Analyzer (SAA) ............................................ 41

5. X-Ray Fluorescence (XRF) ............................................... 43

C. Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Hydrotalcite ……. 44

BAB V. KESIMPULAN …………………………………………………… 47

A. Kesimpulan ……………………………………………….. 47

B. Saran ………………………………………………………. 47

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………… 48

LAMPIRAN ……………………………………………………………….. 52


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Ion-ion yang memepengaruhi salinitas air laut………………….. 6

Tabel 2. Perbandingan Komposisi Kimia Air Laut Dan Brine Water ........ 8

Tabel 3. Persyaratan Komposisi Kimia Air Minum dan Air Bersih ...... 8

Tabel 4. Kandungan Komponen Anorganik pada Air minum .................... 9

Tabel 5. Gugus Fungsi Mg/Al hydrotalcite ……………………………… 20

Tabel 6. XRF pada sampel hydrotalcite (van der Laan, 2004).......... 23

Tabel 7. Tabulasi data harga d tiga puncak tertinggi Mg/Al hydrotalcite... 32

Tabel 8. Tabulasi data kemurnian Mg/Al hydrotalcite…………………… 32

Tabel 9. Tabulasi gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite ……………………... 33

Tabel 10. Tabulasi hasil analisis DTA .......................................................... 33

Tabel 11. Tabulasi hasil analisis TGA .......................................................... 33

Tabel 12. Nilai refleksi bidang Mg/Al hydrotalcite...................................... 37

Tabel 13. Gugus Fungsional Mg/Al hydrotalcite ........................................ 39

Tabel 14. Data analisis permukaan Mg/Al hydrotalcite ............................... 42

Tabel 15. Hasil analisis XRF Mg/Al hydrotalcite ........................................ 43

Tabel 16. Nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dan antasida komersial ............... 45


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Gambar (a) Struktur brucite; (b) Struktur hydrotalcite;…..

(c) komposisi atom ...................................................... 12

Gambar 2. Struktur Hydrotalcite (Reijers et al., 2005) ...…….….. 13

Gambar 3. Representasi skematis struktur senyawa hydrotalcite ……. 13

Gambar 4. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite (a) JCPDS 14-191

(Sharma et al., 2008), (b) Mg-Al hydrotalcite komersial,

(c) Mg-Al hydrotalcite dari brine water ………………….. 16

Gambar 5. TGA Mg/Al hydrotalcite a) HT-CO3, b) HTox …...………. 18

Gambar 6. Kurva TG/DTA (1) Hydrotalcite (HTlc), (2) Hydrotalcite

dengan perlakuan termal pada 150 C …………………….. 19

Gambar 7. Difraktogram XRD (a) Mg/Al hydotalcite standar (Sharma

et al., 2008); (b) Mg/Al hydotalcite hasil sintesis ………... 36

Gambar 8. Spektra inframerah (a) Mg/Al hydrotalcite standar

(Sharma et al., 2007) (b) Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis 38

Gambar 9. Analisis termal Mg/Al hydrotalcite DTA dan TGA ……... 40

Gambar 10. Diagram perbandingan nilai KPA Mg/Al hydrotalcite,

antasida dan hydrotalcite komersial (Gunawan, 2008) …... 45


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Analisis AAS ………………………………………... 53

Lampiran 2. Perhitungan Sintesis Mg/Al Hydrotalcite …………………. 54

Lampiran 3. Pengendapan Ca2+

dari Brine Water ………………………. 57

Lampiran 4. Sintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine water ……………... 58

Lampiran 5. Skema Penentuan Kapasitas Penetralan Asam ……………. 59

Lampiran 6. Spektra FTIR Mg/Al hydrotalcite ………………………... 60

Lampiran 7. Hasil XRD Mg/Al hydrotalcite …………………………… 61

Lampiran 8. JCPDS Mg/Al hydrotalcite ………………………………... 63

Lampiran 9. Perhitungan Kemurnian Mg/Al hydrotalcite ……………… 64

Lampiran 10. Hasil Analisis Permukaan Mg/Al hydrotalcite ……………. 65

Lampiran 11. Hasil Analisis Termal Mg/Al hydrotalcite ………………... 68

Lampiran 12. Hasil Analisis Kandungan Logam ………………………… 69

Lampiran 13. Pembuatan Larutan Uji Mg/Al hydrotalcite ………………. 70

Lampiran 14. Perhitungan Nilai KPA ……………………………………. 71


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Secara makro ketersediaan air di Indonesia sangat melimpah, tetapi tidak

merata secara ruang dan waktu. Dari data LIPI tahun 1999 menyebutkan bahwa

sumber air berasal dari 201 sungai, 248 mata air dan 91 artesis. Menurut LIPI,

kebutuhan air untuk industri akan melonjak sebesar 700 % pada 2025. Akan tetapi

mulai tahun 2004 pemakaian air sumur dalam sudah mulai tidak efektif lagi

karena adanya peraturan dari badan geologi dan pertambangan yang menetapkan

pengambilan air tanah tidak boleh lebih dari 1000 m3/hari (Hardyanti, 2006).

Untuk penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku

dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri, maka

desalinasi telah dimanfaatkan untuk mengubah air laut menjadi air bersih.

Desalinasi adalah proses penghilangan kelebihan garam dan mineral yang lain

dari air. Dengan menggunakan unit desalinasi Reverse Osmose (RO) membrane,

hanya 40 % air laut dapat diubah menjadi air bersih, sementara 60 % yang disebut

sebagai brine water dikembalikan lagi ke laut sebagai limbah. Dengan kata lain,

bila satu unit proses desalinasi membutuhkan air laut sebanyak 350 m3/jam, maka

200 m3/jam brine water yang telah mengandung logam alkali dan alkali tanah

dalam konsentrasi tinggi dibuang begitu saja (Heraldy, 2012). Brine water

mengandung logam alkali dan alkali tanah berkonsentrasi tinggi, diantaranya

adalah magnesium. Magnesium sangat berpotensi sebagai bahan dasar salah satu

jenis lempung yang banyak dikembangkan yaitu senyawa Mg/Al hydrotalcite.

Hydrotalcite termasuk golongan lempung anionik dan keberadaannya di alam

sangat jarang (Bejoy, 2001). Hydrotalcite terdiri dari material menyerupai brucite,

Mg(OH)2. Setiap ion Mg2+

berbentuk oktahedral yang dikelilingi oleh 6 ion OH-

dan bagian tepi oktahedral yang berbeda untuk membentuk sebuah lapisan dua

dimensi yang tak terbatas. Hydrotalcite dapat digambarkan sebagai [M2+

1-

xM3+

x(OH)2]An-

x/n.mH2O, dimana M2+

dan M3+

merupakan ion logam divalen dan

trivalen, berturut-turut, An-

adalah anion interlayer dan x sebagai M2+

/[M2+

+ M3+

]


commit to user

2

yaitu fraksi mol M2+

pada lapisan brucite anorganik. Hydrotalcite merupakan

material yang sangat potensial karena sekarang ini telah banyak dimanfaatkan

sebagai adsorben penghilang polutan organik dan anorganik di dalam air, penukar

ion, prekusor katalis, dan pada industri farmasi sebagai pembawa dan pengantar

obat (Cavani et al., 1991 dan Lakraimi et al., 2000). Hal ini karena hydrotalcite

memiliki kapasitas anionik yang tinggi dibandingkan dengan smectite dan

vermiculite (Orthman et al., 2003). Disamping itu, hydrotalcite dapat juga

digunakan sebagai kosmeseutikal (Xu et al., 2001; Ueno and Kubota, 1987) yaitu

produk kosmetik yang mengandung zat aktif yang bertindak sebagai obat

(pharmaceutical) seperti antiperspirant dan sunscreens.

Reichle (1985) di dalam Wright (2002) menyebutkan bahwa hydrotalcite

merupakan salah satu lempung alam yang disintesis dengan beberapa cara

diantaranya melalui pengendapan larutan magnesium dan alumunium. Sintesis

hydrotalcite menggunakan brine water telah dilakukan oleh Heraldy et al. (2009);

Heraldy et al. (2011) dan Heraldy et al. (2012) dengan penerapannya sebagai

adsorben. Akan tetapi, pemanfaatan hydrotalcite dari brine water dalam industri

farmasi masih jarang dilakukan. Salah satu pemanfaatan hydrotalcite di bidang

farmasi adalah sebagai antasida. Setiap antasida dibandingkan dan ditentukan

kekuatannya melalui nilai Kapasitas Penetralan Asam (KPA). Faktor-faktor yang

mempengaruhi KPA diantaranya adalah zat aktif, struktur kristal, suspending

agent dan bentuk sediaan (Gunawan, 2008). Untuk digunakan sebagai bahan dasar

dalam industri farmasi, sifat fisik dan fisika-kimia Mg/Al hydrotalcite adalah

sangat penting. Oleh karena itu akan dipelajari pembuatan Mg/Al hydrotalcite dari

brine water dan uji kemampuannya sebagai salah satu sediaan antasida yaitu

sebagai penetral asam lambung.

Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari brine

water, mengukur kapasitas penetralan asam hidroklorida pada Mg/Al hydrotalcite

dengan variasi distribusi partikel, kemudian dibandingkan dengan kapasitas

penetralan asam pada antasida yang telah terstandarisasi secara farmasi. Menurut

Troy (2005) KPA didefinisikan sebagai jumlah milliequivalent HCl untuk


commit to user

3

mempertahankan 1 mL suspensi antasida pada pH 3 dalam waktu 2 jam secara in

vitro.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Keberadaan ion Ca2+

dalam brine water dapat mengganggu pengendapan

ion Mg2+

dalam proses sintesis Mg/Al hydrotalcite. Hal ini dikarenakan kedua ion

tersebut memiliki sifat elektropositif dan harga Ksp yang hampir sama.

Penghilangan ion Ca2+

dapat dilakukan dengan menambahkan larutan buffer

Na2CO3 dan NaHCO3 (Kameda, 2000). Maka perlu ditentukan konsentrasi buffer

untuk mengendapkan ion Ca2+

tanpa ikut mengendapkan ion Mg2+

.

Sintesis hydrotalcite dapat dilakukan dengan metode elektrokimia,

stoikiometri, pertukaran ion maupun secara kopresipitasi (Hickey, 2001). Metode

kopresipitasi merupakan metode yang mudah dan semua kation mengendap secara

simultan dalam rasio mol sesuai dengan mol awal. Kebasaan katalis Mg/Al

hydrotalcite tergantung pada perbandingan molar Mg/Al dan makin banyak

kandungan MgO maka makin bersifat basa. Perbandingan rasio mol Mg/Al juga

akan menentukan kristalinitas dan kemurnian hydrotalcite yang terbentuk. Rasio

mol Mg/Al hydrotalcite yang banyak digunakan yaitu antara 2-4. Menurut

Heraldy et al.(2009), kemurnian senyawa Mg/Al hydrotalcite akan semakin tinggi

dengan semakin berkurangnya nilai rasio mol Mg/Al. Apabila rasio mol Mg/Al

semakin besar menyebabkan nilai jarak antar bidang pada difraktogram akan

semakin besar. Dari penelitiannya, Heraldy menyebutkan kondisi optimum untuk

sintesis Mg/Al hydrotalcite dicapai pada rasio mol = 2.

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kristalinitas dan luas

permukaan Mg/Al hydrotalcite antara lain waktu, suhu dan pH. Semakin singkat

waktu dan semakin rendah suhu yang digunakan untuk sintesis Mg/Al

hydrotalcite maka mengakibatkan semakin rendah kristalinitas dan luas

permukaan dari Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis (Sharma et al, 2007). Kameda,

et al. (2000) yang telah membuat Mg/Al hydrotalcite dari magnesium yang

berasal dari air laut tiruan (artificial seawater) memperoleh kondisi optimum pada


commit to user

4

suhu 60°C, pH 10 selama 1 jam. Pada sintesis hydrotalcite Zn-Al-SO4 oleh Roto

et al.(2008) menyatakan bahwa semakin asam pH yang digunakan dalam proses

sintesis akan terbentuk amorf berupa Al(OH)3 dan semakin basa pH yang

digunakan untuk sintesis hanya akan terbentuk amorf ZnO. Menurut de Roy, et al.

(2001), Mg/Al hydrotalcite terkalsinasi dengan baik pada pH 8-10,5. Sedangkan

Savitri (2008) mensintesis Mg/Al hydrotalcite dengan kondisi optimum pada pH

10,5 dan suhu 70°C.

Karakterisasi hydrotalcite hasil sintesis dapat dilakukan dengan berbagai

cara. Kemampuan hydrotalcite sebagai antasida dapat ditentukan dari kapasitas

penetralan asam (KPA) yang pada penelitian ini dilakukan secara in vitro dengan

metode titrasi volumetrik. KPA merupakan parameter perbandingan setiap

antasida. Semakin besar nilai KPA maka kemampuan antasida tersebut semakin

baik. Gunawan (2008) menyebutkan bahwa modifikasi karakter fisika berupa

ukuran partikel dapat meningkatkan nilai KPA hydrotalcite. Kecenderungan yang

terjadi menunjukkan ketika ukuran partikel semakin kecil akan memberikan nilai

KPA yang semakin besar. Sehingga perlu dilakukan penetapan rentang distribusi

partikel agar dapat dipelajari pengaruh modifikasi ukuran partikel terhadap nilai

KPA Mg/Al hydrotalcite dari brine water. Ukuran distribusi partikel H1 (100-200

mesh), H2 (200-250 mesh) dan H3 (<250 mesh) dipilih karena, ukuran tersebut

paling mendekati distribusi partikel yang digunakan oleh Gunawan (2008) dalam

penelitiannya, sehingga dapat dibandingkan potensi penetralan asam hydrotalcite

komersial dengan Mg/Al hydrotalcite dari brine water. Mg/Al hydrotalcite

merupakan senyawa baru sebagai sediaan antasida. Maka sebagai kontrol positif,

perlu dibandingkan nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dengan salah satu standar

farmasi.

2. Batasan Masalah

a. Pengendapan ion Ca2+

dalam brine water menggunakan larutan buffer

NaHCO3 0,04 M dan Na2CO3 0,02 M (Kameda, et al., 2000).

b. Proses sintesis dilakukan pada suhu 70 ºC, pH 10,0-10,5 selama 1 jam. Nisbah

mol awal Mg/Al = 2 (Heraldy, 2009).


commit to user

5

c. Karakterisasi Mg/Al hydrotalcite sebagai material hasil sintesis dilakukan

dengan X-Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infra Red (FTIR),

Thermogravimetric/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA), Surface Area

Analyzer (SAA) dan X-Ray Flouresence (XRF).

d. Metode penentuan kapasitas penetralan asam menggunakan titrasi dengan

NaOH 0,1 M pada pH 3,5 (Anonim, 2009).

e. Antasida sebagai pembanding adalah salah satu merek antasida komersial yang

terstandarisasi secara farmasi.

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimanakah karakter material yang terbentuk dari hasil sintesis berbahan

dasar brine water?

b. Bagaimana kapasitas penetralan asam dan pengaruh ukuran distribusi partikel

terhadap kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis?

C. Tujuan Penelitian

a. Mengetahui karakteristik Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dari brine water.

b. Mengetahui nilai kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite dari brine

water.

c. Mengetahui pengaruh ukuran distribusi partikel terhadap kapasitas penetralan

asam Mg/Al hydrotalcite.

D. Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai

berikut :

a. Memberikan informasi mengenai karakteristik Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis

dari brine water.

b. Memberikan informasi mengenai kapasitas penetralan asam Mg/Al

hydrotalcite dari brine water.

c. Memberikan informasi mengenai pengaruh ukuran distribusi partikel terhadap

kapasitas penetralan asam Mg/Al hydrotalcite.


commit to user

6

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Brine Water

a. Komposisi Air Laut

Komposisi kimia air laut hampir selalu konstan di wilayah manapun di

dunia ini. Dalam 1000 gram air laut, selain air yang merupakan komponen ter-

besar sebanyak 965 gram, terdapat juga sejumlah komponen garam-garam terlarut

(salinitas) sebanyak 35 gram. Dari kadar salinitas tersebut, terdapat beberapa ion-

ion utama. Menurut Anderson (2003), salinitas air laut dipengaruhi oleh ion-ion

seperti yang tercantum pada Tabel 1 di bawah ini :

Tabel 1. Ion-ion yang memepengaruhi salinitas air laut

Ion-ion Kadar dalam o/oo berat Proporsi Salinitas Total

Klorida (Cl-) 19,345 55,03

Natrium (Na+) 10,752 30,59

Sulfat (SO42-

) 2,701 7,68

Magnesium (Mg2+

) 1,295 3,68

Kalsium (Ca2+

) 0,416 1,18

Kalium (K+) 0,390 1,11

Bilkarbonat (HCO3-) 0,145 0,41

Bromida (Br-) 0,066 0,19

Borat (BO32-

) 0,037 0,08

Stronsium (Sr2+

) 0,013 0,04

Fluorida (F-) 0,001 0,003

Lainnya < 0,001 < 0,001

b. Proses Desalinasi Air Laut

Proses desalinasi air laut adalah proses penghilangan garam-garam atau

pengurangan kadar garam yang ada pada air laut. Hasil dari suatu proses desali-

nasi dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu air yang memiliki kadar garam rendah

yang disebut dengan treated water atau product water, sedangkan yang lainnya

adalah air dengan kadar garam lebih tinggi dari pada aslinya yang disebut dengan


commit to user

7

konsentrat brine atau konsentrat saja. Menurut Younos et al. (2005) ada tiga

teknologi yang digunakan dalam proses desalinasi, yaitu teknologi membran,

teknologi termal (distilasi) dan pendekatan kimiawi. Pemilihan teknologi untuk

desalinasi ini sangat tergantung pada situasi dan kondisi yang ada. Dalam

penelitian ini, akan difokuskan pada brine water hasil proses dengan

menggunakan teknologi membran dengan sistem osmosis balik (reverse osmose).

Osmosis balik adalah suatu proses fisika yang menggunakan fenomena

osmosis, yaitu perbedaan tekanan osmotik antara air garam dengan air murni

untuk menghilangkan garam-garam dari air laut. Dalam proses osmosis balik ini,

suatu tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotik diaplikasikan pada air laut

untuk membalikkan aliran melalui pori-pori membran sintesis sehingga dihasilkan

air murni (freshwater). Kemampuan proses osmosis balik ini dapat mencapai

45.000 mg/L padatan terlarut total (Total Dissolved Solid). Dengan kemampuan-

nya ini maka teknologi membran osmosis balik sangat sesuai digunakan untuk

menghilangkan garam-garam yang terdapat pada air laut.

Dalam proses desalinasi, hanya 40 % air laut dapat diubah menjadi air

bersih, sementara sebanyak 60 % yang disebut brine water dikembalikan lagi ke

laut sebagai limbah (Heraldy et al, 2012). Dalam 1000 gram air laut, selain air

dengan jumlah sebanyak 965 gram (96,5 %) juga mengandung beberapa

komponen garam-garam terlarut sebanyak 35 gram (3,5 %). Lebih dari 99 %

adanya salinitas ini karena keberadaan enam ion utama dalam air laut yaitu: ion

klorida (Cl-), ion natrium (Na

+), ion sulfat (SO4

2-), ion magnesium (Mg

2+), ion

kalsium (Ca2+

) dan ion kalium (K+) (Anderson, 2003).

Berikut perbandingan komposisi kimia antara air laut dengan brine water

yang tercantum pada Tabel 2 sebagai berikut :


commit to user

8

Tabel 2. Perbandingan Komposisi Kimia Air Laut Dan Brine Water

(Heraldy et al., 2011)

Ion Komposisi Kimia (mg L

-1)

Air Laut Brine Water

Kalium (K+) 396 661

Natrium (Na+) 16.200 27.054

Kalsium (Ca2+

) 1.205 2.012

Magnesium (Mg2+

) 5.395 9.010

Klorida (Cl-) 31.800 53.106

Sulfat (SO42-

) 2.600 4.342

c. Kualitas Air

Dalam Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 disebutkan

bahwa terdapat syarat-syarat dan pengawasan kualitas air agar tidak mengganggu

kesehatan apabila dimanfaatkan oleh manusia. Air minum adalah air yang

kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Sedangkan

air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya

memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.

Beberapa persyaratan komposisi kimia air minum dan air bersih adalah

seperti pada Tabel 3.

Tabel 3. Persyaratan Komposisi Kimia Air Minum dan Air Bersih

(Anonim, 1990)

Ion Komposisi Kimia (mg L

-1)

Air Minum Air Bersih

Klorida (Cl-) 250 600

Arsen (As3+

) 0,05 0,05

Sulfat (SO42-

) 400 400

Mangan (Mn2+

) 0,1 0,5

Kromium (Cr2+

) 0,05 0,05

Seng (Zn2+

) 5,0 15

Kesadahan (CaCO3) 500 500

Sianida (Cn-) 0,1 0,1

Timbal (Pb2+

) 0,05 0,05

Kadmium (Sr2+

) 0,005 0,005

Fluorida (F-) 1,5 1,5

Besi (Fe2+

) 0,3 1,0

Sedangkan Peterson (1999) menyebutkan beberapa kandungan maksi-

mum komponen anorganik dalam air minum pada Tabel 4.


commit to user

9

Tabel 4. Kandungan Komponen Anorganik pada Air minum (Peterson, 1999)

Ion Komposisi Kimia (mg L-1

)

Klorida (Cl-) 100

Merkuri (Hg2+

) 0,001

Sulfat (SO42-

) 500

Magnesium (Mg2+

) 200

Seng (Zn2+

) 5

Arsen (As3+

) 0,025

Natrium (Na+) 200

Fluorida (F-) 1,5

2. Metode Sintesis Mg/Al Hydrotalcite

Hydrotalcite dapat disintesis dengan beberapa metode antara lain sintesis

hidrotermal, rekronstruksi struktural, elektrokimia, pertukaran anion, hidrolisis

dan sintesis langsung secara kopresipitasi (Hickey, 2001).

Metode yang paling sering digunakan adalah metode sintesis langsung

secara kopresipitasi atau disebut juga metode pengendapan. Sintesis langsung

dimulai dengan menambahkan larutan basa pada larutan yang mengandung dua

atau lebih kation logam, baik kation logam monovalen, divalen maupun trivalen.

Pada pencampuran kation logam divalen dan trivalen misalnya jumlah kation

logam divalen dibuat lebih besar daripada kation logam trivalennya. Larutan basa

yang biasa digunakan adalah natrium hidroksida (NaOH), berfungsi menjaga

campuran agar bebas karbonat. Karbonat merupakan anion yang membuat kisi

hydrotalcite menjadi kuat. Karbonat terbentuk dari karbondioksida yang terserap

oleh larutan alkali. Karbondioksida merupakan pengganggu utama pada

pembuatan hydrotalcite. Untuk menanggulangi kontaminasi karbondioksida,

digunakan gas nitrogen (N2) selama proses kopresipitasi.

Kopresipitasi untuk menghasilkan senyawa murni dikondisikan pada pH

konstan. Kopresipitasi ditentukan oleh kecepatan pencampuran dan pengadukkan

membentuk endapan. Endapan dibuat pada rasio tertentu, ditetapkan pada

permulaan pembuatan larutan precursor (Tan, 1991). Heraldy et al. (2009)

mensintesis Mg/Al hydrotalcite dengan nisbah mol Mg/Al 2,0; 2,5 dan 3,0 dari

brine water dan aluminium klorida melalui metode kopresipitasi secara langsung.


commit to user

10

Kang et al. (2005) menyebutkan bahwa Mg/Al hydrotalcite terkristalisasi

dengan baik pada pH 10. Adapun kondisi pada pH di atas 10, meskipun

hydrotalcite masih dapat mengendap tetapi ukuran partikel dan hasil yang

diperoleh tampak mulai berkurang.

Wright (2002) menyebutkan bahwa adanya perlakuan hidrotermal

menunjukkan peningkatan kristalinitas hydrotalcite yang terbentuk. Proses ini

dilakukan dengan memanaskan endapan hydrotalcite pada suhu sedang selama

beberapa jam dalam tempat pemeraman. Hydrotalcite yang diperam lama dalam

air menghasilkan tingkat kristalinitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan

hydrotalcite yang diperam dalam larutan induk.

Waktu dan suhu dari perlakuan hidrotermal juga menentukan morfologi

kristal. Wright (2002) menyebutkan bahwa pemanasan selama 18 jam pada suhu

65 °C dan 200 °C menghasilkan bentuk kristal dan luas permukaan yang berbeda.

Pemanasan pada 65 °C menghasilkan lembaran kristal yang bagus dengan luas

permukaan 120 m2/g, sedangkan pemanasan 200 °C didapatkan kristal heksagonal

dengan luas permukaan hanya 12 m2/g.

3. Sintesis Hydrotalcite menggunakan Magnesium dari Bahan Alam

Kameda et al. (2000) telah berhasil membuat hydrotalcite dari magnesi-

um yang berasal dari air laut. Dalam pembuatan Mg/Al hydrotalcite tersebut,

Kameda menggunakan air laut tiruan (artificial seawater) yang mengandung

NaCl, Na2SO4, MgCl2 dan CaCl2.

Sintesis diawali dengan membuat larutan awal (starting solution) dari air

laut tiruan dengan cara menghilangkan ion kalsium terlebih dahulu. Kameda

menghilangkan ion kalsium dengan menggunakan larutan campuran antara

NaHCO3 0,2 M dan Na2CO3 0,1 M dengan pengadukan selama satu jam pada

suhu 95 C. Setelah itu, filtrat yang diperoleh ditambahkan sumber (AlCl3)

dengan nisbah mol awal Mg/Al bervariasi dari 2 sampai 3,7. Proses berikutnya

adalah penambahan Na2CO3 1,0 M hingga diperoleh pH 10 dan kemudian larutan

ini diaduk dan dipanasakan selama 1 jam pada suhu 60 C.


commit to user

11

Oza et al. (2006) juga telah membuat Mg/Al hydrotalcite dari bahan

alam seperti bittern dan memperoleh kondisi optimum pada pH 8,5 - 10,5 dan

suhu antara 60 - 70 oC. Sedangkan Heraldy et al. (2011), mensintesis Mg/Al

hydrotalcite dari brine water menggunakan metode kopresipitasi dengan rasio

mol Mg/Al sebesar 2,0 pada pH 10,5 dan larutan distirer selama 1 jam pada 70 oC.

van der Laan (2004) melakukan sintesis hydrotalcite dengan biaya yang

rendah dari Chamotte Holding dengan reaksi :

3MgO + 2Al(OH)3 + NaHCO3 NaOH + Mg4Al2(OH)12CO3.3H2O

Preparasi hydrotalcite dilakukan dengan penambahan MgO ke dalam NaHCO3

dan Al(OH)3 setelah mencapai pH yang tepat. Penambahan NaHCO3

meningkatkan pH hingga 7,5 sedangkan ketika ditambahkan Al(OH)3

meningkatkan pH menjadi 7,8. Setelah larutan tercampur ditambahkan MgO dan

meningkatkan pH hingga 10.

4. Pengendapan ion Ca2+

dalam Brine Water

Kameda et al. (2000) menyebutkan bahwa ion dominan dalam brine

water yang memiliki pengaruh besar sebagai pengotor pada sintesis hydrotalcite

adalah ion Ca2+

. Hal ini disebabkan karena kalsium dalam air umumnya

membentuk garam bikarbonat (Manahan, 2000). Ion Ca2+

akan mengendap

sebagai CaCO3 jika larutan Na2CO3 ditambahkan pada proses kopresipitasi

hydrotalcite. Oleh karena itu, pengendapan ion Ca2+

perlu dilakukan sebelum

sintesis.

Secara umum, ada tiga tipe teknik yang dapat digunakan untuk memisah-

kan ion Ca2+

dalam air hasil desalinasi air laut yaitu pengendapan kalsium karbo-

nat, nanofiltrasi (NF) dan ion exchange. Ion Ca2+

dapat dipisahkan melalui

pengendapan dengan HCO3-, CaCO3 yang terbentuk kemudian disaring (Lubis et

al., 2007). Kameda et al. (2000) telah mempelajari pengendapan ion Ca2+

dalam

air laut tiruan (artificial seawater). Ion Ca2+

dapat diendapkan dengan cara

menambahkan larutan Na2CO3 dan NaHCO3 ke dalam brine water dan

memanaskannya selama 1 jam pada suhu 95 C. Pengendapan dengan cara


commit to user

12

tersebut dapat mengendapkan 3 % ion Mg2+

dan 96 % ion Ca2+

dari total ion-ion

logam tersebut dalam air laut tiruan.

5. Hydrotalcite

a. Sruktur Hydrotalcite

Hydrotalcite merupakan lempung anionik karena terdiri dari tumpukan

lapisan bermuatan positif dan mempunyai anion di antara lapisan tersebut

(Rajamanthi et al., 2001). Struktur hydrotalcite mirip brucite, Mg(OH)2, dengan

penggantian beberapa ion Mg2+

oleh ion Al3+

. Ion Mg2+

dalam struktur brucite

dikelilingi 6 ion OH- secara oktahedral. Struktur brucite dan hydrotalcite

ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur : a. tipe brucite; b. hydrotalcite;

c. komposisi atom

Penggantian ion Mg2+

oleh ion Al3+

yang jari-jarinya tidak jauh berbeda

(jari-jari Mg2+

= 0,660 Å; jari-jari Al3+

= 0,510 Å) menghasilkan suatu lapisan

mirip brucite bermuatan positif karena ion Al3+

merupakan kation dengan muatan

lebih besar. Lapisan hidroksida ini membutuhkan anion untuk menyeimbangakan

muatannya. Anion ini terletak di antara lapisan tersebut (anion antar lapisan)

bersama dengan molekul air yang terserap.

Dalam bentuk naturalnya, hydrotalcite merupakan suatu hidroksikarbonat

dari magnesium dan aluminium dengan formula [Mg6Al2(OH)16]2+

CO32-

.4H2O.

Secara umum lempung anionik dapat dituliskan [M2+

1-xM3+

x(OH)2]An-

x/n.mH2O.

M2+

adalah logam divalen seperti Mg2+

, Fe2+

, Ni2+

, Cu2+

, Co2+

, Mn2+

, Zn2+

atau


commit to user

13

Cd2+

; M3+

adalah logam trivalen yaitu, Al3+

, Cr3+

, Ga3+

atau Fe3+

, An-

adalah anion

penyeimbang antar lapisan (CO32-

, SO42-

, Cl- atau NO

3-), m adalah molekul air dan

x adalah nilai yang berkisar antara 0,17 dan 0,33 (Yang et al., 2007).

Gambar 2. Struktur Hydrotalcite (Reijers et al., 2005)

Gambar 3. Representasi skematis struktur senyawa hydrotalcite (repro dari

Murphy dan Sawyer, 2004)

b. Sifat Hydrotalcite

Senyawa hydrotalcite sekarang ini telah banyak dikembangkan karena

potensi yang dimilikinya baik dalam proses adsorpsi (Wright, 2002) maupun

pemisahan, sebagai penukar anion (Miyata, 1983), katalis atau prekursor katalis

dan penstabil polimer (Yang et al., 2007). Wright (2002) menyebutkan bahwa


commit to user

14

hydrotalcite memiliki sejumlah sifat yang membuatnya berpotensi seperti tersebut

di atas, diantaranya adalah:

Memiliki luas permukaan yang tinggi (100 - 300 m2/gram)

Dapat disisipi dengan logam secara homogen.

Memiliki efek sinergis antar lapisan.

Memiliki memory effect (dapat diregenerasi).

c. Aplikasi Mg/Al Hydrotalcite dalam bidang farmasi

Senyawa hyrotalcite sudah banyak dimanfaatkan dalam industri farmasi,

di antaranya sebagai obat untuk mengatasi saluran pencernaan. Tjay dan Rahardja

(2008) menyebutkan obat-obat tukak lambung-usus berdasarkan mekanisme

kerjanya antara lain ada senyawa antasida (senyawa magnesium, aluminium dan

bismuth, hydrotalcite, kalsium karbonat, Na-karbonat). Zat pengikat asam atau

antasida (anti = lawan, acidus = asam) adalah basa-basa lemah yang digunakan

untuk mengikat secara kimiawi dan menetralkan asam lambung. Efeknya adalah

peningkatan pH, yang mengakibatkan berkurangnya kerja proteolitis dari pepsin

(optimal pada pH 2). Di atas pH 4 aktivitas pepsin menjadi minimal.

Hydrotalcite (Talsit, ultacit) adalah Mg/Al-hidroksikarbonat dengan daya

netralisasi pesat tapi agak lemah : pH tidak meningkat di atas 5. Zat ini juga

bekerja sebagai antipepsin dan dapat mengikat dan menginaktivasi empedu yang

mengalir naik ke dalam lambung akibat refluks. Setelah kembali di suasana basa

dari usus, garam-garam empedu dibebaskan lagi.

Efek sampingnya sering kali berupa pencaharan (Mg), tetapi adakalanya

juga obstipasi (Al). Dosis : 2 dd 2 tablet dari 0,5 g dikunyah halus 1 jam p.c dan 2

tablet a.n. Juga dalam bentuk suspensi.

6. Karakterisasi Mg/Al Hydrotalcite

a. Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS)

Spektroskopi Serapan Atom (SSA) merupakan suatu metode analisis kimia

untuk menentukan unsur-unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace).


commit to user

15

Penentuan kadar logam dari suatu sampel dengan metode SSA, dapat dilakukan

dengan cara kurva kalibrasi maupun penambahan standar (Skoog et al., 1997).

Penelitian Alnavis (2010) yang telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari

brine water tiruan menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA) untuk

mengetahui kandungan Mg2+

dan Ca2+

sebelum dan sesudah pengendapan Ca2+

.

Analisis kandungan Mg2+

dan Ca2+

menggunakan spektrofotometer serapan atom

(SSA) sesuai dengan prosedur SNI. Brine water sebanyak 100 mL dikocok hingga

homogen dan ditambah 2 mL HCl (1 : 1). Larutan dipanaskan sampai hampir

kering kemudian ditambahkan 1 mL lantan klorida (LaCl3) 50 g/L dan diencerkan

dengan akuabides hingga 100 mL. Untuk analisis kandungan Mg2+

larutan

tersebut diencerkan dengan 10.000 kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari

Mg(NO3)2.6H2O dengan variasi konsentrasi 0; 0,2 ; 0,4 ; 0,8 ; 1,2 ; 1,6 dan 2,0

mg/L. Sedangkan untuk analisis kandungan Ca2+

larutan diencerkan dengan 100

kali faktor pengenceran. Standar dibuat dari CaCl2.2H2O dengan variasi

konsentrasi 0; 2; 4; 6; 8 dan 10 mg/L. Keasaman standar dibuat sama dengan

keasaman sampel. Analisis kandungan Mg2+

dari brine water setelah pengendapan

Ca2+

sesuai dengan prosedur di atas.

Kameda et al., (2000) menyatakan bahwa pengotor CaCO3 dapat

diendapkan dengan cara menambahkan larutan Na2CO3 dan NaHCO3 ke dalam

brine water dan memanaskannya selama 1 jam pada suhu 95 ºC. Pengendapan

dengan cara ini dapat mengendapkan 3 % ion Mg2+

dan 96 % ion Ca2+

dari total

ion-ion logam tersebut dalam brine water.

b. X-Ray Diffraction (XRD)

Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisis zat padat berupa

kristal secara kualitatif dan kuantitatif adalah X-Ray Difractometer (XRD) atau

difraksi sinar-X. Analisis kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa

utama dalam sampel, sedangkan analisis kuantitatif bertujuan mengetahui

persentase kandungan senyawa utama tersebut dalam sampel.

Setiap kristal mempunyai harga d yang khas sehingga dengan mengetahui

harga d maka jenis kristalnya dapat diketahui. Referensi harga d dan intensitas


commit to user

16

suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint Committee on Powder Diffraction

Standars (JCPDS) yang bersumber dari International Centre for Difraction Data

(West, 1992). Hydrotalcite dengan anion antar lapisan berupa CO32-

dicirikan oleh

harga d sekitar 7,80 Å. Pencirian ini disebutkan pula dalam hasil penelitian yang

dilakukan oleh Kloprogge, Wharton, Hickey, dan Frost. Heraldy (2011) juga

menyebutkan refleksi interkalasi CO32-

ke dalam hydrotalcite terjadi pada d003

sekitar 7,83 Å.

Penelitian Rhee and Kang (2002) mendapatkan Mg/Al hydrotalcite dengan

rasio 4, 3, dan 2 dengan nilai d 7,90; 7,82; dan 7,65 Å. Nilai d menurun dengan

meningkatnya kandungan Al. Penelitian Analvis (2010) yang telah mensintesis

Mg/Al hydrotalcite dari brine water dengan rasio Mg/Al = 2,0 pada difraktogram

XRD memiliki tiga puncak dengan intensitas tertinggi yaitu pada harga 2θ

sebesar 11,66°; 23,45° dan 34,57° yang merupakan karakter pada senyawa

hydrotalcite.

Gambar 4. Difraktogram XRD Mg-Al hydrotalcite (a) JCPDS 14-191 (Sharma et

al., 2008), (b) Mg-Al hydrotalcite komersial,

(c) Mg-Al hydrotalcite dari brine water

Kusumaningtyas et al. (2011) telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari

brine water dengan rasio mol awal 2 dan hasil sintesis menunjukkan puncak

karakteristik Mg/Al hydrotalcite pada d 7,68; 3,79 dan 2,56.


commit to user

17

XRD juga dapat digunakan untuk penerapan kuantitatif karena intensitas

puncak difraksi yang diberikan pada campuran senyawa sebanding dengan fraksi

material dalam campuran. Banyaknya puncak pengganggu pada 2θ (20 dan 30o)

dapat diasumsikan sebagai amorf Al(OH)3 (Lakraimi et al., 2000). Persentase

relatif kandungan senyawa dalam sampel dihitung dengan rumus:

% kandungan %100/

/

1

1

t

s

II

II

(I/I1)s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel.

(I/I1)t : jumlah intensitas relatif total sampel.

c. Thermogravimetric/Differential Thermal Analysis (TG/DTA)

Thermogravimetric Analyzer (TGA) secara otomatis mencatat perubahan

berat suatu sistem bila suhunya berubah dengan laju tertentu. Perubahan suhu dan

berat direkam secara kontinyu.

Differential Thermal Analyzer (DTA) akan mendeteksi setiap perubahan

termal yang terkait dengan peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan secara

eksotermik maupun endotermik. Kedua peristiwa ini ditampilkan dalam bentuk

termogram differensial sebagai puncak maksimum dan minimum. Puncak

maksimum menunjukan peristiwa eksotermis dimana panas akan dilepaskan oleh

sampel. Puncak minimum menunjukan peristiwa endotermis dimana terjadi

penyerapan panas oleh sampel.

Menurut Yang et al., (2002) analisis termal Mg-Al-CO3 layered double

hydroxide dapat diidentifikasi dari :

a. Pelepasan interlayer air pada suhu 70 - 190 °C dan terdapat dua fase kristal

yang berbeda secara bersamaan, fase I dengan suatu basal spacing antara 7,5 -

7,3 Å dan fase II dengan basal spacing ~ 6,6 Å, struktur layered double

hydroxide masih tetap utuh.

b. Pada suhu antara 190 - 280 °C, OH- berikatan dengan Al

3+ yang mulai lepas

pada suhu 190 °C dan terlepas seluruhnya pada suhu 280 °C. Pada suhu ini fase

I diubah ke dalam fase II.


commit to user

18

c. Pada suhu antara 280 - 405 °C, OH- berikatan dengan Mg

2+ yang mulai lepas

pada suhu 280 °C dan terlepas seluruhnya pada suhu 405 °C, degradasi dari

struktur layered double hydroxide juga diamati pada daerah yang sama.

d. Pada suhu 405 - 508 °C, CO32-

mulai lepas dan terlepas seluruhnya pada suhu

508 °C. Pada suhu ini material menjadi suatu campuran larutan padatan oksida

amorf metastabil.

Salah satu contoh bentuk termogram TG/DTA Mg/Al hydrotalcite dengan

anion interlayer karbonat (HT-CO3) dan anion interlayer berupa oksalat (HTox)

seperti ditunjukkan oleh Gambar 5 (Roelofs et al., 2002).

Gambar 5. TGA Mg/Al hydrotalcite a) HT-CO3, b)HTox


commit to user

19

Hibino et al., (1995) menyampaikan terjadinya tiga penurunan berat untuk

hydrotalcite (Sampel 1) dan hydrotalcite dengan perlakuan hidrotermal pada suhu

150 C dan 500 kPa selama 12 jam (Sampel 2). Puncak endotermik pertama

disebabkan karena dehidrasi molekul air pada interlayer untuk Sampel 1 terjadi

pada 210 C dan pada Sampel 2 terjadi pada 220 C, disertai pada suhu 175 C.

Puncak kedua muncul pada 320 C untuk Sampel 1 dan 305 C untuk Sampel 2.

Puncak ketiga muncul pada 375 C untuk Sampel 1 dan 400 C untuk Sampel 2.

Puncak kedua dikaitkan dengan dehidroksilasi ikatan OH dengan Al. sedangkan

puncak ketiga sebagai dehidroksilasi ikatan OH dengan Mg. Ketiga penurunan

berat ditunjukkan pada kurva berikut ini :

Gambar 6. Kurva TG/DTA (1) Hydrotalcite (HTlc), (2) Hydrotalcite dengan

perlakuan termal pada 150 C

d. Fourier Transform Infra Red (FTIR)

Daerah pengamatan bilangan gelombang spektra infra merah yang

biasanya digunakan untuk mencirikan kurva dari kebanyakan mineral lempung

menurut Tan (1982) adalah:

a. Daerah antara 4000 - 3000 cm-1

yang diakibatkan oleh getaran ulur dari air

yang terserap dan atau gugus OH oktahedral. Daerah ini disebut daerah gugus

fungsional.

b. Daerah antara 1400 - 800 cm-1

yang disebut daerah sidik jari.


commit to user

20

Johnson dan Glasser (2003) telah melaporkan adanya puncak-puncak

yang khas dari vibrasi gugus-gugus fungsi pada senyawa hydrotalcite. Puncak

pada bilangan gelombang 3400 cm-1

menunjukkan vibrasi ulur OH, 1400 cm-1

menunjukkan vibrasi ulur asimetris CO3, 800 cm-1

menunjukkan deformasi luar

bidang CO3, sementara pada bilangan gelombang 600 - 400 cm-1

menunjukkan

vibrasi ulur M-Al-O dan vibrasi ulur serta tekuk dari M-O dengan M adalah

logam. Spektra infra merah dari hydrotalcite mempunyai puncak-puncak khas

seperti pada Tabel 5.

Tabel 5. Gugus Fungsi Mg/Al hydrotalcite

Gugus Fungsi Bilangan Gelombang (cm-1

)

Uluran OH dan M-O 3400 - 3500a,b

Tekukan OH 1650d

Uluran simetris C-O 1385a,c

Uluran asimetris C-O 1500,5c

Tekukan O=C-O 650a

Uluran Mg-O dan Al-O 400 - 600a (2 puncak)

Sumber : aKannan (1995) dalam Johnson dan Glasser (2003),

bBhaumik, et al.

(2004), cDi Cosimo, et al. (1998),

dYang et al. (2007)

Kusumaningtyas et al. (2011) telah mensintesis Mg/Al hydrotalcite dari

brine water dengan rasio mol awal 2 dan hasil analisis infrared menunjukkan

adanya uluran OH pada 3419 - 3442,94 cm-1

, tekukan OH pada 1633,71 cm-1

,

uluran simetris C-O pada 1384,89 cm-1

, uluran asimetris C-O pada 1487,12-

1517,98 cm-1

, tekukan O=C-O pada 615,29 cm-1

serta uluran Al-O dan Mg-O

pada 1072,42 cm-1

.

Larkimi et al. (2000) juga melaporkan adanya gugus-gugus fungsi pada

hydrotalcite. Bilangan gelombang 3450 cm-1

menunjukkan vibrasi gugus OH,

1650 cm-1

menunjukkan vibrasi tekuk H2O dari interlayer, 841 cm-1

dan 647 cm-1

untuk vibrasi M-O, 435 cm-1

untuk O-M-O, sedangkan 1360 cm-1

menunjukkan

vibrasi CO3.


commit to user

21

e. Surface Area Analyzer (SAA)

Nilai permukaan atau luas permukaan adalah faktor penting dalam

perilaku padatan. Luas permukaan mempengaruhi tingkat pelarutan bahan

farmasi, aktivitas katalis industri, kecepatan hidrat semen, kapasitas adsorpsi

pemurnian udara dan air, dan pengolahan bubuk dan bahan berpori. Ketika

padatan dibagi menjadi partikel yang lebih kecil, permukaan baru terbentuk

sehingga meningkatkan luas permukaan. Demikian pula ketika pori diciptakan

dalam interior partikel (dengan pembubaran, dekomposisi atau beberapa cara fisik

atau cara kimia lainnya) luas permukaan juga meningkat.

Luas permukaan zat padat dapat ditentukan dengan menggunakan kurva

jumlah gas yang diadsorp pada permukaan Wm sebagai fungsi tekanan gas P pada

suhu yang diberikan. Kurva Wm-P disebut kurva adsorpsi isothermal.

Berdasarkan asumsi bahwa proses adsorpsi terjadi pada monolayer, dikenal model

adsorpsi yang dikembangkan oleh Brunauer, Ermett dan Teller yang disebut

metode BET. Metode ini sering digunakan karena mudah. Dinyatakan dalam

persamaan:

P = tekanan parsial gas (torr)

Po = tekanan uap jenuh adsorpsi (torr)

W = berat gas yang diserap pada tekanan relative P/Po (mg)

Wm = berat gas yang diserap sebagai lapisan monolayer (mg)

C = konstanta BET

Pada dasarnya permukaan padatan tidak mempunyai bentuk sempurna dan

teratur, hampir selalu ada celah dan retakan, saluran atau rongga yang menembus

ke dalam sehingga akan memberikan sumbangan pada luas permukaan luar. Bila

adsorben berupa padatan berpori mengadsorpsi adsorbat, maka fenomena ini

terjadi tidak hanya pada permukaan luar saja tetapi juga dalam pori. Perilaku

adsorpsi gas ke dalam pori dapat dimanfaatkan untuk menggambarkan porositas

dari padatan berpori tersebut (Lowell and Shields, 1984).


commit to user

22

Keberadaan pori-pori yang berisi udara ini sangat mempengaruhi sifat dan

kegunaan zat padat tersebut, pori-pori dapat diklasifikasikan berdasarkan

ukurannya menjadi (Oscik, 1982) :

1. Mikropori : jari-jari < 10 Å

2. Mesopori : jari-jari antara 10 - 100 Å

3. Makropori : jari-jari > 100 Å

Menurut reori BET, permukaan padatan tidak akan tertutupi secara

sempurna selama tekana uap jenuh (Po) belum tercapai. Jika adsorbsi mengikuti

teori BET, maka kurva antara 1/W[(Po/P)-1] vs (P/Po) akan menghasilkan garis

lurus. Untuk keperluan tersebut, dilakukan adsorpsi pada suhu 77 K dengan gas

N2 sebagai adsorbat. Selanjutnya, harga Vm dan C dapat dihitung dari harga slope

dan intersep yang diperoleh dari plot BET.

Fetter et al. (2000) menyebutkan bahwa surface area dari hydrotalcite

dengan rasio mol Mg/Al (2 : 1) dengan interlayer CO32-

berkisar 210 m2/g.

Sedangkan untuk surface area nitrated hydrotalcites dengan rasio mol

Al/(Mg+Al) = 0.249 berkisar antara 5 sampai 15 m2/g. Sumeet et al. (2007)

menyebutkan bahwa peningkatan luas area hydrotalcite berbanding lurus dengan

peningkatan mol Mg/Al dari 2,0 sampai 3,5 pada suhu 70 oC selama 11 jam dalam

keadaan termal dengan luas area dari 62 menjadi 73 m2/g. Wegrzyn et al. (2010),

menyatakan bahwa luas area hydrotalcite dengan rasio mol Mg/Al (2,3) adalah

200 m2/g.

f. X-Ray Fluorescence (XRF)

Spektroskopi XRF adalah teknik analisis unsur yang membentuk suatu

material dengan dasar interaksi sinar-X dengan material analit. Teknik ini banyak

digunakan dalam analisis batuan karena membutuhkan jumlah sampel yang relatif

kecil (sekitar 1 gram). Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur unsur-unsur

yang terutama banyak terdapat dalam batuan atau mineral. Sampel yang

digunakan biasanya berupa serbuk hasil penggilingan atau pengepressan menjadi

film.


commit to user

23

Dasar analisis alat X-Ray Fluorescence ini adalah pencacahan sinar-X yang

dipancarkan oleh suatu unsur akibat pengisisan kembali kekosongan elektron pada

orbital yang lebih dekat dengan inti (karena terjadinya eksitasi elektro) oleh

elektron yang terletak pada orbital yang lebih luar. Ketika sinar-X yang berasal

dari radioisotop sumber eksitasi menabrak elektro dan akan mengeluarkan

elektron kulit dalam, maka akan terjadi kekosongan pada kulit itu. Perbedaan

energi dari dua kulit itu akan tampil sebagai sinar-X yang dipancarkan oleh atom.

Spektrum sinar-X selama proses tersebut menunjukkan peak/puncak yang

karakteristik. Dimana setiap unsur akan menunjukkan peak yang karakteristik

yang merupakan landasan dari uji kualitatif untuk unsur-unsur yang ada dalam

sampel.

Salah satu contoh hasil analisis XRF yang dilakukan oleh van der Laan

(2004) pada hydrotalcite komersial ditunjukkan pada Tabel 6:

Tabel 6. XRF pada sampel hydrotalcite (van der Laan, 2004)

Sample Method i Method ii

No Chamotte no ppm

Fe

ppm

Na

ppm

Ni

%

Mg

%

Al

Mg/Al-

ratio

%

SiO2 ppm Ni

Alc 1 Commercial HT 210 74 79 20.3 12.0 1.88 0.21 -

Alc 4 Commercial HT 210 3656 79 13.9 10.4 1.48 0.21 60

Sorb Commercial HT 280 74 79 20.7 11.3 2.03 0.34 -

Dari hasil analisisnya, van der Laan menyebutkan bahwa pada sampel

hydrotalcite komersial memiliki kandungan Fe, Ni dan SiO2 yang lebih rendah

dibandingkan hydrotalcite sintesisnya (produk Chamotte Holding).

7. Antasida

Pada sekresi kuat getah lambung (supersekresi) dapat terjadi hiperasiditas

yang umumnya dimanifestasi sebagai kebakaran matrium dan radang selaput

mukosa lambung (gastritis). Bila sekaligus terlampau banyak pepsin dibentuk,

akibatnya dapat terjadi tukak peptik (ulkus). Titik tolak terapi terdiri terutama dari

pemberian:

Antihistaminika –H2 yang menghambat sekresi asam hidroklorida


commit to user

24

Antasida yang menetralisasi asam lambung yang terbentuk atau

mengikatnya melalui absorpsi.

Antasida harus mengembalikan derajat keasaman lambung pada daerah pH

terapeutik yang optimum, pH 3 - 5. Pada hiperasiditas, kerja antipeptik sesuatu

antasida mempunyai korelasi yang erat dengan kenaikan pH. Pada pH > 3,5,

semua aktivitas pepsin dihambat, pada pH 8 enzim terganggu secara tidak bolak-

balik. Senyawa seperti umpamanya magnesium oksida dan natriumhidrogen-

karbonat menaikkan pH terlampau tinggi, menyebabkan produksi reaktif asam

(acidrebound). Pada netralisasi dengan kalsium karbonat, kalsium klorida yang

terbentuk diabsorpsi sehingga terjadi sekresi asam yang bersifat reaktif dan tinggi.

Efek ini diterangkan melalui pembebasan gastrin yang diinduksi oleh kalsium di

satu pihak dan stimulasi sekresi asam oleh ion kalsium di pihak lain.

Untuk daya kerja antasida, kemampuan mengikat asam adalah penting.

Kemampuan mengikat asam dapat dikurangi oleh komponen cairan lambung

seperti pepsin, protein dan musin secara bertahap. Di samping kemampuan untuk

mengikat asam, pembentukan CO2 yang tidak dikehendaki dari antasida yang

mengandung karbonat, akan menyebabkan gesekan dan tumbukan dan dapat

menimbulkan perforasi tukak lambung. Bila pada netralisasi dengan

natriumbikarbonat permol HCl akan membebaskan satu mol CO2, pembentukan

CO2 pada hydrotalcite dengan 1 mol CO2 per 18 mol HCl sangat jarang.

Mg6Al2(OH)16CO3.4H2O + 18 HCl → 6MgCl2 + 2AlCl3 + 21H2O + CO2

Untuk penentuan kemampuan mengikat asam magnesium trisilikat

menurut Ph. Eur., senyawa didiamkan dengan asam klorida (0,1 normal) selama 2

jam pada 37°C dan kemudian sejumlah tertentu larutan ini dititrasi dengan larutan

hidroksida terhadap birubromfenol. Kemampuan mengikat asam paling sedikit

haruslah 100 ml asam klorida (0,1 normal untuk 1 gram senyawa, dimana

kapasitas netralisasi paling sedikit sesuai dengan 10 mmol H+

(Schunack et al.,

1990).

B. Kerangka Pemikiran

Hydrotalcite merupakan lempung anionik dengan rumus umum adalalah

[M2+

1-xM3+

x(OH)2]An-

x/n.mH2O, dimana M2+

sebagai ion logam divalen dapat


commit to user

25

berupa Mg2+

, Ca2+

, Zn2+

, Cu2+

, Co2+

, Ni2+

dan M3+

sebagai ion logam trivalen

dapat berupa Al3+

, Ga3+

, Cr3+

, Fe3+

sedangkan An-

sebagai anion interlayer dapat

berupa OH−, Cl

−, NO

3−, CO3

2−, SO4

2− dan x sebagai M

2+/[M

2+ + M

3+] yaitu fraksi

mol M2+

. Senyawa ini sudah banyak dimanfaatkan sebagai obat untuk mengatasi

saluran pencernaan.

Hydrotalcite disintesis berdasarkan ion logam divalen dan ion trivalen.

Magnesium sebagai ion logam divalen dapat bersumber dari air laut maupun brine

water. Brine water merupakan hasil samping proses desalinasi air laut yang

mengandung logam-logam alkali, salah satunya adalah magnesium dalam

konsentrasi tinggi. Maka, Mg/Al hydrotalcite sangat mungkin disintesis dari

bahan awal brine water, dengan magnesium sebagai ion divalen, aluminium

sebagai ion trivalen dan karbonat sebagai anion interlayer. Ion Ca2+

merupakan

salah satu logam alkali dalam brine water yang dapat menjadi pengotor pada

sintesis Mg/Al hydrotalcite, sehingga sebelum dilakukan sintesis, ion Ca2+

perlu

dihilangkan dengan cara pengendapan. Larutan buffer Na2CO3 dan NaHCO3

mampu mengendapakan 3 % Mg2+

dan 96 % Ca2+

pada air laut tiruan. Sehingga

diharapkan Ca2+

dalam brine water akan mampu terendapkan secara selektif

dengan menggunakan larutan buffer tersebut.

Terbentuknya senyawa hydrotalcite perlu dibuktikan dengan karakterisasi

secara kimia. Setiap kristal memiliki harga d yang khas sehingga jenis kristalnya

dapat diketahui dengan membandingkannya dengan referensi. Referensi data d

suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint Committee on Powder Diffraction

Standar (JCPDS). Daerah pengamatan bilangan gelombang spektra inframerah

dapat digunakan untuk mendeteksi gugus-gugus fungsi penyusun suatu molekul.

Spektra inframerah Mg/Al hydrotalcite memiliki memiliki puncak-puncak yang

khas. Perubahan termal yang terkait peristiwa kimia dan perubahan massa akibat

kenaikan suhu dari suatu senyawa dapat dideteksi menggunakan TG/DTA

sehingga dapat mengetahui pelepasan massa pada suhu tertentu dan gugus-gugus

yang terdapat dalam senyawa tersebut dapat diketahui. Data permukaan berupa

luas muka, jari-jari pori dan volume pori total untuk Mg/Al hydrotalcite

mempunyai ciri khas pada kisaran tertentu dan telah banyak diteliti oleh peneliti


commit to user

26

sebelumnya, sehingga dapat dicocokkan data hasil sintesis dengan data penelitan

sebelumnya. Hasil identifikasi dengan XRD, FTIR, TG/DTA dan SAA dapat

digunakan untuk membuktikan bahwa senyawa yang disintesis merupakan Mg/Al

hydrotalcite. Data pendukung XRF menunjukkan persen kandungan oksida logam

dalam senyawa. Analisis ini menunjukkan bahwa senyawa hasil sintesis tidak

mengandung unsur-unsur logam berbahaya sehingga dapat dikomsumsi secara

aman bila digunakan sebagai sediaan antasida.

Antasida merupakan salah satu obat saluran pencernaan yang bekerja

dengan menetralkan asam di dalam lambung. Setiap sediaan antasida memiliki

kekuatan yang berbeda tergantung dari Kapasitas Penetralan Asam (KPA)

masing-masing. Nilai KPA suatu senyawa dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain ukuran partikel zat sehingga dilakukan modifikasi ukuran partikel

untuk meningkatkan harga KPA-nya. Diharapkan dengan semakin kecil ukuran

partikel zat, akan meningkatkan luas permukaan zat tersebut dan memberikan

nilai KPA yang lebih baik. Untuk mengetahui efektivitas hydrotalcite sebagai

antasida, maka diperlukan suatu pembanding yang telah terstandarisasi secara

farmasi. Pembanding yang digunakan merupakan antasida komersial yang

mengandung campuran magnesium hidroksida dan aluminium hidroksida,

sedangkan Mg/Al hydrotalcite merupakan senyawa yang tersusun dari ion

magnesium dan aluminium, sehingga diharapkan Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis

memiliki kapasitas penetralan asam yang setara dengan antasida komersial yang

terstandarisasi secara farmasi.

C. Hipotesis

a. Senyawa hasil sintesis dari brine water merupakan Mg/Al hydrotalcite yang

mempunyai ciri adanya gugus -OH stretching dari lembaran-lembaran

hydrotalcite, adanya molekul air dan anion karbonat, serta logam oksida Mg-

O. Kristal Mg/Al hydrotalcite memiliki ciri khusus pada d003, d006 dan d009.

Analisa dengan TG/DTA diharapkan mendeteksi puncak endotermis dimana

terjadi pelepasan gugus air dan karbonat. Luas permukaan Mg/Al hydrotalcite


commit to user

27

adalah mesopori. Dan diharapkan tidak ada logam-logam berbahaya yang

terdapat di Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dari brine water.

b. Semakin kecil ukuran partikel maka luas permukaannya semakin meningkat

sehingga kapasitas penetralan asamnya akan meningkat.

c. Mg/Al hydrotalcite merupakan senyawa yang tersusun dari ion magnesium

dan aluminium sedangkan antasida pembanding yang digunakan merupakan

campuran magnesium hidroksida dan aluminium hidroksida sehingga

diharapkan nilai KPA dari Mg/Al hydrotalcite dari brine water setara dengan

nilai KPA dari antasida pembanding.


commit to user

28

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratorium.

Diawali dengan mengendapkan ion kalsium dari brine water pada kondisi

optimumnya; sintesis Mg/Al hydrotalcite; karakterisasi senyawa hasil sintesis

pada d ciri khas hydrotalcite menggunakan XRD; gugus fungsi M-O, O-C-O,

karbonat, dan O-H menggunakan FTIR luas permukaan dan pori menggunakan

SAA; deteksi perubahan termal menggunakan TG/DTA dan persentase

kandungan oksida logam menggunakan XRF. Selanjutnya ditentukan nilai

Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al hydrotalcite.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2011 sampai bulan September

2011 di Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UNS dan Laboratorium Kimia

Analitik FMIPA UGM.

C. Alat dan Bahan

1. Alat-alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS)(Shimadzu AA 630-12)

b. Neraca analitik (AND GF-300)

c. Centrifuge (Kokusan H-107)

d. Water pump

e. Seperangkat alat refluks (pyrex)

f. Stirrer dan Hot plate (Cole-Parmer model No. 4658)

g. Termometer Alkohol 100°C

h. pH meter digital (Lutron pH-207)

i. Fourier Transform Infra Red (FTIR) (Shimadzu IRPrestige-21)

j. X-Ray Diffractometer (Bruker D8 Advance)


commit to user

29

k. X-Ray Fluorescence (XRF) (Bruker S2 Ranger)

l. Thermogravimetric/Differential Thermal (Linseis STA PT-1600)

Analysis (TG/DTA)

m. Surface Area Analyzer (SAA) (Quantachrome Nova Win 1200)

n. Lumpang dan penggerus porselin

o. Ayakan (mesh)

p. Oven

q. Seperangkat alat titrasi basa (pyrex)

2. Bahan-bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian:

a. Brine water (PLTU Tanjung Jati B, Jepara)

b. Akuades (Laboratorium Kimia Dasar MIPA UNS)

c. NaHCO3 (E. Merck)

d. Na2CO3 (E. Merck)

e. AlCl3.6H2O (E. Merck)

f. AgNO3 (E. Merck)

g. NaOH (E. Merck)

h. HCl (37%) (E. Merck)

i. Kertas saring Wathman No. 42

D. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan Larutan Awal

Kandungan Mg2+

dan Ca2+

dalam brine water dianalisis dengan Atomic

Absorption Spectrophotometer (AAS) sesuai dengan prosedur SNI. Hasil AAS

digunakan untuk membuat larutan. Brine water 1 L ditambahkan 428,67 mL

larutan buffer yang terdiri dari 1 L Na2CO3 0,02 M dan 1 L NaHCO3 0,04 M dan

direfluks dengan pengadukkan selama 1 jam dengan suhu 95°C kemudian

disaring. Filtrat yang diperoleh disebut larutan awal. Larutan awal dianalisis

dengan AAS sesuai dengan prosedur SNI untuk mengetahui kadar Mg2+

dan Ca2+

.

Kadar Mg2+

digunakan sebagai dasar untuk sintesis hydrotalcite.

2. Sintesis Mg/Al hydrotalcite


commit to user

30

Larutan awal 1 L ditambah sejumlah AlCl3.6H2O dengan perbandingan

rasio Mg/Al 2 : 1 kemudian Na2CO3 0,1 M ditambahkan ke dalam larutan hingga

mencapai pH 10,0 - 10,5 dan diaduk selama 1 jam pada suhu 70 ºC. Padatan yang

diperoleh kemudian dicuci dengan akuades agar bebas dari Cl-. Pengujian dengan

AgNO3 untuk mendeteksi keberadaan Cl-. Fasa air dan padatan dipisahkan

menggunakan centrifuge dengan kecepatan 4000 rpm selama 10 menit, kemudian

dikeringkan dalam oven pada suhu 110 oC selama 6 jam. Padatan putih kering

yang diperoleh merupakan Mg/Al hydrotalcite dan digerus hingga halus.

3. Karakterisasi Mg/Al hydrotalcite

Hasil sintesis dikarakterisasi menggunakan Fourier Transform Infra Red

(Shimadzu IRPrestige-21) dan Thermogravimetric/Differential Thermal (Linseis

STA PT-1600), untuk mendapatkan bilangan gelombang dan perubahan berat

serta differential thermal yang menyatakan gugus fungsi spesifik Mg/Al

hydrotalcite dan X-Ray Diffractometer (Bruker D8 Advance) untuk mendapatkan

refleksi bidang spesifik. Untuk mengetahui kadar unsur logam dilakukan analisis

menggunakan X-Ray Fluorescence (Bruker S2 Ranger), sedangkan untuk

mengetahui luas muka dan jari-jari pori dilakukan analisa menggunakan Surface

Area Analyzer (Quantachrome Nova Win 1200).

4. Penentuan Kapasitas Penetralan Asam Mg/Al hydrotalcite

a. Distribusi Ukuran Partikel

Serbuk Mg/Al hydrotalcite diayak menggunakan pengayak manual yang

terdiri dari 4 buah ayakan logam dengan ukuran 100, 180, 200 dan 250 mesh.

Ayakan disusun dari bawah dimulai dengan ukuran lubang terkecil dan seterusnya

hingga ukuran lubang terbesar. Pengayakan ini bertujuan untuk mendapatkan

distribusi ukuran partikel yang diinginkan; yaitu fraksi H1 (100 - 200 mesh), fraksi

H2 (200 - 250 mesh) dan fraksi H3 (< 250 mesh). Mg/Al hydrotalcite dari tiap

fraksi dikumpulkan.

b. Penentuan KPA dengan Titrasi Volumetri

Untuk menentukan nilai KPA digunakan sampel serbuk (H1, H2, H3).

Sampel sebanyak 0,2 gram ditambahkan air hingga genap 100 mL. Kemudian

ditambahkan 100 mL HCl 0,1 M dan dipanaskan pada suhu 37 C sambil diaduk


commit to user

31

dengan menggunakan magnetic stirrer. Larutan tersebut dititrasi dengan NaOH

0,1 M hingga mencapai pH 3,5. Nilai KPA secara umum dinyatakan sebagai

jumlah milliequivalent asam hidroklorida. Tidak kurang dari 260 mL HCl 1,0 M

dibutuhkan untuk menetralkan 1 gram hydrotalcite (Anonim, 2009). Sebagai

kontrol positif, dilakukan penentuan KPA terhadap antasida yang ada dipasaran

(Antasida Doen).

E. Teknik Pengumpulan Data

Data kualitatif dan kuantitatif yang diperoleh dari hasil eksperimen

dikarakterisasi menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS), X-

Ray Diffractometer (XRD), Fourier Transform Infra Red (FTIR), Surface Area

Analyzer (SAA), Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis (TG/DTA)

dan X-Ray Fluorescence (XRF).

Analisis AAS menunjukkan data kandungan logam dalam brine water.

Data analisis XRD diperoleh dengan membaca difraktogram yang berupa suatu

pola difraksi dengan puncak-puncak pada 2θ tertentu sehingga diperoleh jarak

antara kisi kristal (d) yang sesuai dengan hukum Bragg. Identifikasi gugus fungsi

menggunakan data FTIR. Analisis thermal menggunakan TG/DTA diperoleh

puncak endotermis/eksotermis dan penurunan massa yang menunjukkan

pelepasan gugus fungsi tertentu. Data surface area diperoleh dengan analisis

menggunakan SAA. Analisis menggunakan XRF menentukan kandungan logam

yang terdapat pada Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis. Penentuan KPA Mg/Al

hydrotalcite dan antasida dengan cara titrasi volumetri.

F. Teknik Analisis Data

1. Kandungan Mg2+

dan Ca2+

dalam brine water dapat dianalisis dengan AAS

yang dapat dikonversi kedalam satuan mol logam.

2. Data difraktogram XRD Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis berupa 2 versus

intensitas. Dari 2 dapat diperoleh besarnya jarak antara kisi kristal (d) sesuai

dengan persamaan : n = 2 d sin . Dari data d sampel dibandingkan dengan d

Mg/Al hydrotalcite standar dari Joint Committee on Powder Diffraction


commit to user

32

Standards (JCPDS). Munculnya puncak-puncak dengan hkl dominan Mg/Al

hydrotalcite pada difraktogram sampel, yang sama denagn JCPDS menunjuk-

kan bahwa sampel yang dianalisis sama dengan senyawa pada standar JCPDS.

Tabel 7. Tabulasi data harga d tiga puncak tertinggi Mg/Al hydrotalcite

Refleksi bidang Mg/Al hydrotalcite (Å) JCPDS1 (Å)

d003

d006

d009

Dari data XRD dapat dicari kemurnian dari Mg/Al hydrotalcite dengan rumus:

% kandungan %100/

/

1

1

t

s

II

II

1/ II s : jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel

1/ II t : jumlah intensitas relatif total sampel

Tabel 8. Tabulasi data kemurnian Mg/Al hydrotalcite

Peak no. 2 (deg) Intensity d(Å) I/I1 d standar Δd

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Jumlah

3. Gugus-gugus fungsi yang ada di dalam Mg/Al hydrotalcite diketahui dengan

membandingkan puncak-puncak spektra FTIR Mg/Al hydrotalcite dengan

referensi. Berdasarkan strukturnya, Mg/Al hydrotalcite memiliki gugus fungsi

M-O, O-C-O, karbonat, dan O-H.


commit to user

33

Tabel 9. Tabulasi gugus fungsi Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis

Gugus fungsi Bilangan gelombang (cm

-1)

Referensi Mg/Al hydrotalcite

Uluran O-H 3400 - 3500

Tekukan O-H 1650

Uluran simetris C-O 1385

Uluran asimetris O=C 1500

Tekukan O=C-O 650

Uluran Mg-O dan Al-O 400 - 600

4. Analisis termal digunakan TGA/DTA. DTA akan mendeteksi setiap perubahan

termal yang terkait dengan peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan

secara eksotermik maupun endotermik. Sementara itu, TGA mendeteksi setiap

perubahan massa yang terjadi pada cuplikan sebagai akibat dari kenaikan suhu,

baik yang diikuti oleh perubahan fasa kristal maupun tidak.

Tabel 10. Tabulasi hasil analisis DTA

TIME TEMPERATURE DTA SIGNAL

Tabel 11. Tabulasi hasil analisis TGA

TIME TEMPERATURE DELTA-M

5. Data dari SAA memberikan informasi mengenai surface area, average pore

radius dan total pore volume. Kemudian data tersebut dibandingkan dengan

referensi.


commit to user

34

6. Pengukuran menggunakan XRF menghasilkan data berupa persentase

kandungan logam dalam bentuk oksidanya yang menunjukkan ada tidaknya

kandungan logam berbahaya.

7. Penentuan milliequivalent asam hidroklorida yang dibutuhkan untuk menitrasi

NaOH dalam Mg/Al hydrotalcite dengan variasi distribusi partikel

dibandingkan dengan milliequivalent asam klorida yang dibutuhkan untuk

menitrasi NaOH dalam antsida hingga mencapai pH 3,5.


commit to user

35

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Mg/Al Hydrotalcite

Sintesis Mg/Al hydrotalcite dilakukan secara kopresipitasi dengan anion

antar lapis berupa CO32-

. Metode kopresipitasi disebut juga metode pengendapan

yang dipilih dalam sintesis Mg/Al hydrotalcite selain karena mudah, juga pada

metode tersebut tidak ditemui adanya kesulitan dalam pencegahan kontaminasi

dari karbondioksida pada daerah interlayer. Sedang keberadaan CO32-

dapat

mempercepat proses kristalisasi hydrotalcite (Kang et al., 2005) dan segera

bergabung terikat kuat pada interlayer (Newman and Jones, 1998). Pada metode

kopresipitasi, semua kation mengendap secara simultan dalam rasio mol sesuai

dengan rasio mol awalnya.

Mg/Al hydrotalcite disintesis dari brine water dengan perbandingan

Mg/Al adalah 2 : 1 dengan metode pengendapan. Kandungan Ca2+

dalam brine

water diharapkan seminimal mungkin karena menurut Alnavis (2010)

pengendapan Ca2+

sebagai CaCO3 perlu dilakukan sebelum sintesis sebab adanya

Ca2+

yang berlebihan akan membentuk senyawa pengotor pada sintesis

hydrotalcite. Penurunan kadar Ca2+

dengan cara menambahkan ion CO32-

dari

larutan buffer campuran larutan Na2CO3 dan NaHCO3. Kandungan Mg2+

sebelum

dan sesudah pengendapan Ca2+

dianalisis menggunakan Atomic Absorption

Spectrophotometer (AAS) dan diperoleh penurunan kadar Ca2+

sebesar 55,77 %.

Filtrat yang sudah diturunkan kadar Ca2+

-nya disebut sebagai larutan awal.

Proses selanjutnya adalah mereaksikan larutan awal dengan AlCl3.6H2O

dan larutan Na2CO3 dalam suasana basa. Selama proses sintesis, kondisi pH

larutan dijaga pada pH 10 - 10,5 untuk mendapatkan hydotalcite yang optimum.

Apabila pH jauh lebih besar dari pH optimum, ion Al3+

akan terlarut sehingga

tidak dapat membentuk endapan, sedangkan apabila pH kurang dari pH optimum

akan terjadi pengendapan senyawa-senyawa selain hydrotalcite sehingga produk

yang terbentuk tidak optimum. Endapan yang terbentuk dites dengan AgNO3

untuk mengetahui ada tidaknya Cl-. Apabila dalam larutan yang dites dengan


commit to user

36

AgNO3 terbentuk endapan putih, maka larutan tersebut masih mengandung Cl-

karena menunjukkan terbentuknya AgCl. Endapan basah yang diperoleh di-

centrifuge 4000 rpm selama 10 menit, kemudian dikeringkan dalam oven pada

suhu 110 oC selama 6 jam. Padatan putih kering yang diperoleh merupakan Mg/Al

hydrotalcite, kemudian digerus hingga halus.

B. Identifikasi Senyawa Hasil Sintesis

1. Analisis X-Ray Diffractometer (XRD)

Senyawa hasil sintesis dianalisa dengan X-Ray Diffractometer (XRD).

Difraktogram ditunjukkan pada Gambar 7. Analisis ini bertujuan untuk

mengidentifikasi bahwa senyawa utama hasil sintesis adalah Mg/Al hydrotalcite.

Identifikasi senyawa dilakukan dengan membandingkan harga d puncak-puncak

difraktogram senyawa hasil sintesis dengan data d-spacing Mg/Al hydotalcite

standar dari JCPDS (Joint Comittee on Powder Diffraction Standard) nomor 41-

1428.

Gambar 7. Difraktogram XRD (a) Mg/Al hydotalcite standar (Sharma et al.,

2008); (b) Mg/Al hydotalcite hasil sintesis

Tiga puncak tertinggi sampel sebagai penciri senyawa mempunyai harga

d-spacing yang sesuai data Mg/Al hydotalcite standar yaitu pada harga d = 7,68;

3,79; dan 2,56 Å seperti tersebut pada Tabel 12. Hydotalcite alam yang diteliti

oleh Allmann et al. (1969) mempunyai harga d yaitu 7,69; 3,88; dan 2,58 Å,

sedangakan data dari JCPDS yaitu 7,59; 3,79 dan 2,53. Adanya kesesuaian harga


commit to user

37

d tiga puncak senyawa hasil sintesis dengan standar mengindikasikan bahwa

Mg/Al hydrotalcite telah berhasil dibentuk.

Tabel 12. Nilai refleksi bidang Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis

Refleksi bidang Mg/Al hydrotalcite (Å) JCPDS1 (Å)

d003 7,68 7,59

d006 3,79 3,79

d009 2,56 2,53

Yang (2007) menyebutkan bahwa harga d 7,80 Å merupakan puncak

karakteristik hydrotalcite dengan anion antar lapis berupa CO32-

, sedangkan d 9,03

Å merupakan anion antar lapis NO3-. Harga d hasil sintesis sebesar 7,68 Å

menunjukkan bahwa komponen anion antar lapis utama sebagai penyeimbang

Mg/Al hydrotalcite merupakan CO32-

.

Pada difraktogram XRD Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis menunjukkan

timbulnya puncak baru yang bukan merupakan puncak-puncak khas dari kristalin

hydrotalcite. Hal ini dapat dimungkinkan telah terbentuk pula senyawa lain selain

hydrotalcite. Diperkirakan senyawa tersebut merupakan Mg(OH)2 atau Al(OH)3

yang secara berturut-turut memiliki puncak 2 sekitar 19 dan 18 - 21 . Sehingga

adanya 2 puncak yang muncul di daerah 2 sekitar 18 - 21 pada difraktogram

Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dapat dimungkinkan sebagai senyawa Mg(OH)2

dan atau Al(OH)3.

Munculnya puncak baru pada sampel Mg/Al hydrotalcite bisa dipengaruhi

oleh keberadaan larutan induk ketika dilakukan pemeraman (Heraldy et al., 2010).

Wright (2002) menyebutkan bahwa hydrotalcite yang dimeramkan lama dalam air

menghasilkan tingkat kristalinitas yang lebih tinggi dibandingkan hydrotalcite

yang dimeramkan dalam larutan induk. Hickey et al. (2000) dan Kovanda et al.

(2005) menunjukkan bahwa pemeraman hydrotalcite dalam air menghasilkan

derajat kristalinitas yang lebih tinggi daripada dalam larutan induknya (mother

liquid). Kondisi ini dipengaruhi karena dalam larutan induk masih mengandung

campuran larutan yang mempunyai pH tinggi atau masih terdapat ion-ion yang

terlarut. Hal ini dapat memungkinkan berkembangnya partikel-partikel halus

terhalangi oleh partikel-partikel yang lebih besar.


commit to user

38

Penentuan kandungan relatif Mg/Al hydrotalcite dilakukan dengan

membandingkan intensitas relatif (I/I1) puncak-puncak difraktogram Mg/Al

hydrotalcite dengan intensitas relatif seluruh puncak yang ada dalam sampel.

Hasil perhitungan persentase kandungan relatif atau kemurnian Mg/Al

hydrotalcite dalam sampel sebesar 63,079 %. Perhitungan disajikan pada

Lampiran 9.

2. Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)

Analisis gugus fungsi yang terkandung dalam senyawa Mg/Al hydrotalcite

menggunakan FTIR. Gugus fungsi yang akan terdeteksi antara lain gugus hidroksi

(OH-), karbonat (CO3

2-) dan oksida logam, akan menghasilkan puncak-puncak

khas untuk ikatan O-H, C-O, Mg-O atau Al-O. spectrum FTIR untuk Mg/Al

hydrotalcite hasil sintesis ditunjukkan pada Gambar 8 dan Tabel 13 berikut ini :

Gambar 8. Spektra inframerah (a) Mg/Al hydrotalcite standar (Sharma et al.,

2007) (b) Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis


commit to user

39

Tabel 13. Tabulasi Gugus Fungsional Mg/Al hydrotalcite

Gugus fungsi Bilangan gelombang (cm

-1)

Referensi Mg/Al hydrotalcite

Uluran O-H dan M-O 3400 - 3500b

3431

Tekukan O-H 1650d

1633

Uluran simetris C-O 1385a,c

1384

Uluran asimetris O=C 1500,5c

1502

Tekukan O=C-O 650a

615

Uluran Mg-O dan Al-O 400 - 600

a

(2 puncak) 472 dan 418

Lainnya 1072

Sumber : aKannan (1995) dalam Johnson dan Glasser (2003),

bBhaumik et al. (2004),

cDi Cosimo et al. (1998),

dYang et al. (2007)

Serapan kuat melebar pada bilangan gelombang 3431 cm-1

menunjukkan

vibrasi stretching gugus hidroksi pada lapisan Mg/Al hydrotalcite dan pada

bilangan gelombang 1633 cm-1

merupakan tekukan OH dari molekul air pada

daerah antar lapis yang terikat dengan anion interlayer.

Adanya gugus karbonat ditunjukkan dari vibrasi ulur simetris C-O pada

bilangan gelombang 1384 cm-1

dan vibrasi ulur asimetris O=C pada bilangan

gelombang 1502 cm-1

yang tidak nampak begitu jelas dalam spektra. Selain itu

vibrasi tekukan O=C-O karbonat ditunjukkan pada puncak dengan bilangan

gelombang 615 cm-1

. Penelitian Davydov (1984) dan Shiddiq (2005) menyebut-

kan bahwa ikatan metal oksida logam berada pada sekitar bilangan gelombang

500 cm-1

, sehingga dapat disimpulkan bahwa pada bilangan gelombang 472 cm-1

sebagai vibrasi ulur Al-O dan pada daerah 418 cm-1

sebagai vibrasi ulur Mg-O.

Pita serapan pada bilangan gelombang 1072 cm-1

terkadang muncul sebagai

vibrasi ulur simetris yang overlapping dengan vibrasi translasi Al-OH. Pita

serapan tersebut dapat dimungkinkan sebagai pita serapan yang berasal dari

senyawa Al(OH)3.

Dari analisis spektra FTIR ini menunjukkan adanya ikatan Mg-O, Al-O,

gugus hidroksil dan karbonat, yang merupakan senyawa-senyawa penyusun dari

Mg/Al hydrotalcite dengan anion antar lapis CO32-

dengan rumus umumnya

[Mg1-xAlx(OH)2]x+

[CO3]x/n.mH2O (Heraldy et al., 2006).


commit to user

40

3. Thermogravimetric/ Differential Thermal Analysis (TG/DTA)

Analisis DTA bertujuan untuk mendeteksi setiap perubahan termal yang

terkait dengan peristiwa atau reaksi kimia, baik yang berjalan secara eksotermik

maupun endotermik. Sementara itu, TGA bertujuan mendeteksi setiap perubahan

massa yang terjadi pada sampel sebagai akibat dari kenaikan suhu, baik yang

diikuti oleh perubahan fasa kristal maupun tidak. Analisa DTA/TGA pada

penelitian ini dilakukan dalam atmosfir udara dengan laju kenaikan suhu 20

°C/menit dan rentang suhu mulai dari 40 hingga 500 °C. Hasil analisis termal

ditunjukkan oleh Gambar 9.

Gambar 9. Analisis termal Mg/Al hydrotalcite DTA dan TGA

Frost et al. (2008) menyebutkan bahwa terdapat air pada lingkungan yang

berbeda dalam struktur hydrotalcite. Menurut Frost, terdapat : a) Ikatan bebas air,

jenis air ini hilang pada suhu rendah antara 29 – 77 C, b) Hidrogen air terikat

pada dirinya sendiri pada ruang interlayer, jenis air ini hilang pada suhu antara 77

dan 170 C, dan c) Hidrogen air terikat pada permukaan hidroksil hydrotalcite,

jenis air ini hilang pada suhu antara 170 dan 235 C. Suhu yang diperlukan untuk


commit to user

41

mengahapus molekul air tipe b dan c menunjukkan seberapa kuat ikatan hidrogen

antara air pada permukaan hidroksil hydrotalcite.

Hibino et al., (1995) juga telah menyatakan terjadinya tiga penurunan

berat untuk hydrotalcite. Puncak endotermik pertama disebabkan karena dehidrasi

molekul air pada interlayer terjadi pada 210 C. Puncak kedua dikaitkan dengan

dehidroksilasi ikatan OH dengan Al muncul pada 320 C. Puncak ketiga muncul

pada 375 C dikaitkan sebagai dehidroksilasi ikatan OH dengan Mg.

Berdasarkan kurva TGA pada Gambar 10 dapat diketahui bahwa terjadi

penurunan massa hydrotalcite pada suhu tertentu yang disertai dengan munculnya

puncak endotermik DTA. Penurunan berat Mg/Al hydrotalcite terjadi pada 42,32

C; 247,22 C dan 427,17 C yang disertai dengan munculnya puncak endotermik

DTA. Pada suhu 42,32 C terjadi penurunan massa sebesar 7,59 %, pada suhu

247,22 C terjadi penurunan massa 20,37 % dan pada 427,32 C terjadi penurunan

massa sebesar 18,81 %.

Penurunan massa pada suhu 42,32 C merupakan pelepasan ikatan

hidrogen air antar sesamanya pada ruang interlayer. Pada puncak kedua 247,22

C kehilangan berat karena dehidroksilasi (Al-OH-Mg) yang merupakan

pengawalan dari dekarbonasi. Sedangkan pada puncak 427,32 C menunjukkan

adanya dekarbonasi dari struktur Mg/Al hydrotalcite. Pada proses ini terjadi

penghapusan ion karbonat sebagai CO2 dan diikuti penurunan massa sebesar

18,81 %. Dari sini menunjukkan bahwa hydrotalcite hasil sintesis mengandung

gugus OH, H2O dan CO32-

(Heraldy et al., 2006).

4. Surface Area Analyzer (SAA)

Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu alat utama dalam

karakterisasi material, khususnya berfungsi untuk menentukan luas permukaan

material, distribusi pori dari material dan isotherm adsorpsi suatu gas pada suatu

bahan. Adsorpsi desorpsi nitrogen digunakan untuk menentukan luas permukaan

suatu padatan, yaitu fisisorbsi suatu gas inert seperti nitrogen, kemudian

ditentukan berapa banyak molekul yang dibutuhkan untuk memenuhi seluruh

permukaan membentuk lapisan tunggal. Luas suatu permukaan atau porositas


commit to user

42

dapat dicapai dengan mengetahui isoterm adsopsinya, ketika kuantitas dari

adsorbat (bahan yang diserap) pada permukaan material dapat diukur dalam

kisaran tekanan relatif yang lebar pada suhu konstan maka akan

mengasilkan sebuah isotherm.

Banyak teori dan model perhitungan yang dikembangkan untuk mengubah

data yang dihasilkan berupa jumlah gas yang diserap pada berbagai tekanan dan

suhu tertentu (isotherm) menjadi data surface area, pore radius, pore volume dan

lain sebagainya. Teori yang digunakan dalam penelitian ini adalah Brunauer,

Ermett dan Teller (BET). Dari hasil analisa menggunakan adsorbsi gas nitrogen

pada suhu 77,3 K dengan menggunakan instrumen Quantachrome Corporation

Nova Win 1200 diperoleh hasil berikut:

Tabel 14. Data analisis permukaan Mg/Al hydrotalcite

Parameter Metode BET Metode BJH

Surface area 202.984 m2/g 211.459 m

2/g

Pore volume - 0.256 cc/g

Pore radius - 28.308 Å

Average pore radius 2.65293+1

Å

Total pore volume 2.693-1

cc/g

Dari analisis dengan SAA diketahui bahwa specific surface area Mg/Al

hydrotalcite sebesar 202,984 m2/g dan pore radius sebesar 28,308 Å. Orthman et

al. (2003) menyebutkan Mg/Al hydrotalcite dengan rasio molar Mg/Al : 2,36 dan

menggunakan metode BET memiliki specific surface area sebesar 186,8 m2/g.

Kang et al. (2005) menyebutkan specific surface area Layered Double Hydroxide

(LDH) sebesar 146,4 m2/g. Data specific surface area Mg/Al hydrotalcite dari

brine water menunjukkan nilai yang dekat dengan hasil penelitian sebelumnya.

Mg/Al hydrotalcite dari brine water dapat dikelompokkan sebagai meso-

pori karena memiliki pore radius antara 10 - 100 Å. Dan memiliki surface area

tinggi karena berada pada range 200 - 500 m2/g. Fetter et al. (2001) menyebutkan

bahwa hydrotalcite memiliki surface area sebesar 40 - 240 m2/g, dimana di

daerah tersebut juga merupakan daerah mikrokristalin lainnya, seperti Al(OH)3

dan Mg(OH)2.


commit to user

43

5. X-Ray Fluorescence (XRF)

Analisis fluoresensi sinar-X bertujuan untuk mengetahui dan mengukur

kandungan unsur-unsur yang terdapat dalam suatu senyawa atau mineral. Analisis

ini didasarkan pada pencacahan sinar-X yang dipancarkan oleh suatu unsur akibat

pengisian kembali kekosongan elektron pada orbital yang lebih dekat dengan inti

(karena terjadinya eksitasi elektron) oleh elektron yang terletak pada orbital yang

lebih luar. Setiap unsur akan menunjukkan peak yang karakteristik yang

merupakan landasan dari uji kualitatif untuk unsur-unsur yang ada sampel

(Sumantry, 2010).

Dalam penelitian ini tujuan analisis menggunakan XRF dikhususkan untuk

mengetahui bahwa didalam senyawa Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis dari brine

water tidak mengandung unsur-unsur logam berbahaya, sehingga senyawa hasil

sintesis ini dikatakan aman sebagai sediaan antasida.

Analisis kandungan logam dalam Mg/Al hydrotalcite dilakukan dengan

menggunakan X-Ray Fluorescence (Bruker S2 Ranger) dengan metode langsung

atau tanpa preparasi awal sampel. Data yang terbaca merupakan oksida-oksida

logam seperti ditunjukkan dalam Tabel 15.

Tabel 15. Hasil analisis XRF Mg/Al hydrotalcite

Formula Konsentrasi

Al2O3 64,26 %

MgO 30,57 %

SO3 2,29 %

P2O5 0,80 %

SiO2 0,77 %

Cl 0,53 %

CaO 0,36 %

K2O 0,11 %

Fe2O3 0.06 %

ZnO 0,05 %

TiO2 0,05 %

CuO 0,03 %

SrO 0,02 %

SnO2 0,02 %

Dari data XRF di atas, menunjukkan bahwa komposisi utama dari Mg/Al

hydrotalcite berupa Al2O3 dan MgO yang merupakan senyawa utama dalam


commit to user

44

sintesis Mg/Al hydrotalcite. Dari data tersebut, tidak terlihat adanya komponen

logam berbahaya.

Keberadaan komponen utama berupa oksida logam Al2O3 sebesar 64,26 %

merupakan indikasi terbentuknya senyawa Al(OH)3 yang terdapat bersama

dengan kristal Mg/Al hydrotalcite. Data ini didukung oleh data XRD yang

menunjukkan adanya 2 puncak yaitu pada daerah sekitar 17 - 21 yang bukan

merupakan puncak karakteristik dari Mg/Al hydrotalcite, melainkan puncak dari

senyawa Al(OH)3. Terdapatnya komponen CaO sebesar 0,36 % menunjukkan

bahwa dalam proses pembuatan larutan awal atau pengendapan ion Ca2+

belum

maksimal, sehingga masih terdapat sisa ion Ca2+

yang belum terendapkan. Ca2+

yang tersisa diperkirakan membentuk kalsium klorida (CaCl2) dengan ion Cl-,

karena terlihat dari analisis yang menunjukkan masih terdapatnya komponen Cl

sebesar 0,53 %. Hal ini sesuai dengan data AAS yang menunjukkan adanya

konsentrasi ion Ca2+

dalam filtrat brine water sebesar 191,323 ppm.

C. Penentuan KPA Mg/Al Hydrotalcite

Untuk penentuaan nilai KPA digunakan sampel serbuk. Seluruh sampel

digerus hingga halus kemudian pada tahap awal dilakukan pengayakan untuk

menentukan distribusi ukuran partikel. Pengayakan menghasilkan 3 fraksi utama

yaitu H1, H2 dan H3 dengan masing-masing ukurannya secara berturut-turut 100 -

200 mesh, 200 - 250 mesh dan <250 mesh.

Kapasitas penetralan asam didefinisikan sebagai jumlah miliequivalent

HCl untuk mempertahankan 1 ml suspensi antasida pada pH 3 dalam waktu dua

jam secara invitro (Troy et al., 2005). Penetapan KPA dari sampel Mg/Al

hydrotalcite dilakukan pada semua ukuran distribusi sesuai dengan monografi

hydrotalcite.

Sampel sebanyak 0,2 gram ditambahkan dengan air hingga genap 100

ml. Kemudian ditambahkan 100 ml HCl 0,1 N dan dipanaskan pada suhu 37 C

sambil diaduk selama 1 jam dengan menggunakan magnetic stirer. Pemanasan

pada suhu tersebut bertujuan sebagai pengondisian sampel agar menyerupai

kondisi suhu tubuh manusia, sedangkan tujuan pemberian asam merupakan


commit to user

45

simulasi dari asam lambung manusia yang berlebih. Larutan tersebut dititrasi

menggunakan NaOH 0,1 N hingga mencapai pH 3,5. Pada pH tersebut merupakan

simulasi kondisi normal asam lambung manusia.

Nilai KPA diperoleh dengan mengurangkan mol asam klorida berlebih

yang ditambahkan kedalam Mg/Al hydrotalcite dengan mol NaOH yang

dibutuhkan untuk titrasi. Sehingga dapat diperoleh sisa kelebihan asam, yang

merupakan kapasitas penetralan Mg/Al hydrotalcite. Perhitungan nilai KPA dapat

dilihat dalam Lampiran. Metode serupa juga diperlakukan terhadap salah satu

antasida komersial yang terstandarisasi secara farmasi sebagai pembanding. Nilai

KPA yang diperoleh seperti pada Gambar 10 dan Tabel 16 sebagai berikut :

Gambar 10. Diagram perbandingan nilai KPA Mg/Al hydrotalcite, antasida dan

hydrotalcite komersial

Keterangan : H1 : Mg/Al hydrotalcite (100 - 200 mesh)

H2 : Mg/Al hydrotalcite (200 - 250 mesh)

H3 : Mg/Al hydrotalcite (< 250 mesh)

X1 : Hydrotalcite komersial (100 - 140 mesh)

X2 : Hydrotalcite komersial (140 - 270 mesh)

X3 : Hydrotalcite komersial (< 270 mesh)

Tabel 16. Nilai KPA Mg/Al hydrotalcite dan antasida komersial

Mg/Al hydrotalcite KPA (meq) Hydrotalcite komersial

(Gunawan, 2008) KPA (meq)

H1 (100 - 200 mesh)

H2 (200 - 250 mesh)

H3 (< 250 mesh)

6,00

6,07

6,07

X1 (100 - 140 mesh)

X2 (140 - 270 mesh)

X3 (< 270 mesh)

5,05

4,99

5,23

Antasida komersial 7,92

6,00

5,05

6,07

7,92

4,99

6,07 5,23

Mg/Al hydrotalcite Antasida HT komersial (Gunawan, 2008)

H1

H2

H3


commit to user

46

Setiap sampel menunjukkan nilai KPA yang tidak menunjukkan

perbedaan yang berarti terhadap distribusi ukuran partikel. Pada rentang distribusi

yang tidak jauh berbeda, nilai KPA Mg/Al hydrotalcite memiliki harga yang lebih

tinggi dari pada hydrotalcite komersial, dan sedikit lebih rendah dibandingkan

dengan nilai KPA dari salah satu antasida komersial yang tidak mengandung

hydroralcite.

Menurut Gunawan (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi KPA suatu

zat antara lain zat aktif, struktur kristal, suspending agent dan bentuk sediaan.

Tiap tablet kunyah atau tiap 5 mL suspensi Antasida (Doen) mengandung gel

aluminium hidroksida kering 258,7 mg (setara dengan aluminium hidroksida 200

mg) dan magnesium hidroksida 200 mg. Kombinasi aluminium hidroksida dan

magnesium hidroksida merupakan antasida yang bekerja menetralkan asam

lambung dengan menginaktifkan pepsin sehingga rasa nyeri ulu hati akibat iritasi

oleh asam lambung dan pepsin berkurang. Di samping itu efek laksatif dari

magnesium hidroksida akan mengurangi efek konstipasi dari aluminium

hiroksida. Kerja antasida berbasis netralisasi. Dapat digambarkan sebagai asam

bereaksi dengan ion hidroksida, garam dan air terbentuk melalui persamaan

berikut :

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O

Sedangkan pada hydrotalcite :

Mg6Al2(OH)16CO3.4H2O + 18 HCl → 6MgCl2 + 2AlCl3 + 21H2O + CO2

Mg/Al hydrotalcite memiliki daya netralisasi yang pesat namun nilai

KPA-nya lebih rendah dari antasida. Hal ini karena meskipun pesat, tapi daya

netralisasinya agak lemah yaitu bahwa aktivitas kerjanya tidak meningkat di atas

pH 5 (Schunack et al., 1990).


commit to user

47

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Senyawa hasil sintesis dari larutan brine water merupakan material

padatan dengan d003 7,68 Å dan ditegaskan dengan adanya gugus hidroksi

pada daerah bilangan gelombang sekitar 3431 cm-1

serta gugus karbonat

pada 1384 cm-1

. Analisis termal menunjukkan terjadi pelepasan ikatan

hidrogen air antar sesamanya pada suhu 42,32 C sebesar 7,59 %;

dehidroksilasi (Al-OH-Mg) pada 247,22 C sebesar 20,37 % dan

dekarbonasi pada 427,32 C sebesar 18,81 %. Analisis permukaan

menunjukkan bahwa senyawa dikelompokkan ke dalam mesopori dan

memiliki surface area tinggi. Dari hasil tersebut mengindikasikan bahwa

senyawa hasil sintesis merupakan Mg/Al hydrotalcite yang dapat

dimanfaatkan sebagai sediaan antasida karena tidak terdapat logam-logam

berbahaya dalam jumlah yang banyak.

2. Ukuran distribusi partikel tidak memberikan pengaruh yang signifikan

terhadap nilai KPA Mg/Al hydrotalcite.

3. Mg/Al hydrotalcite hasil sintesis memiliki kemampuan penetralan asam

yang lebih lemah dibandingkan dengan antasida yang terstandarisasi

secara farmasi.

B. Saran

1. Untuk mendapatkan kemurnian Mg/Al hydrotalcite yang lebih tinggi,

perlu diperhatikan betul dalam proses pengendapan ion Ca2+

agar ion Ca2+

banyak yang terendapkan tanpa ikut mengendapkan ion Mg2+

dalam

jumlah yang banyak.

2. Perlu dilakukan kalsinasi pada senyawa hasil sintesis untuk memberikan

nilai KPA yang lebih tinggi, karena dengan dilakukannya kalsinasi,

struktur Mg/Al hydrotalcite menjadi lebih stabil.

SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS …/Sintesis... · Sebelas Maret Surakarta telah...

Documents

Transcript of SINTESIS, KARAKTERISASI DAN PENENTUAN KAPASITAS …/Sintesis... · Sebelas Maret Surakarta telah...