Suryaning Arum

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION NITRAT TIPE TABUNG

UNTUK PENENTUAN NITRAT

SKRIPSI

Oleh: SURYANING ARUM

0310923038-92

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2008



SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains dalam bidang Kimia

Oleh: SURYANING ARUM

0310923038-92

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2008

i

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF NITRAT TIPE TABUNG


oleh:

SURYANING ARUM

0310923038-92

Setelah dipertahankan di depan Majelis Penguji

pada tanggal 6 Februari 2008

dan dinyatakan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains dalam bidang Kimia

ii

Pembimbing I

Dr. Atikah, Apt., M.Si NIP. 131 573 958

Pembimbing II

Dr. Hermin Sulistyarti NIP. 131 759 832

Mengetahui, Ketua Jurusan Kimia

Fakultas MIPA Universitas Brawijaya M. Farid Rahman, S.Si., M. Si

NIP. 132 158 728

LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : SURYANING ARUM NIM : 0310923038-92 Jurusan : Kimia Penulis skripsi berjudul:

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF NITRAT TIPE TABUNG UNTUK PENENTUAN NITRAT

Dengan ini menyatakan bahwa:

1. Isi dari skripsi yang saya buat adalah benar-benar karya sendiri dan tidak menjiplak karya orang lain, selain nama-nama yang termaktub di isi dan tertulis di daftar pustaka dalam skripsi ini.

2. Apabila dikemudian hari ternyata skripsi yang saya tulis terbukti hasil jiplakan, maka saya akan bersedia menanggung segala resiko yang akan saya terima. Demikian pernyataan ini dibuat dengan segala kesadaran.

Malang, Februari 2008

Yang menyatakan,

Suryaning Arum NIM. 0310923038-92

iii

iv



ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi elektroda selektif ion nitrat (ESI) tipe tabung menggunakan membran berbahan aktif aliquat 336-nitrat (metiltrioktilammonium nitrat) berpendukung polimer campuran PVC-DBP. Dalam penelitian ini dilakukan optimasi komposisi membran. Karakterisasi sifat dasar ESI meliputi : faktor Nernst, kisaran konsentrasi pengukuran, batas deteksi, waktu respon, dan usia pemakaian. Selain itu dipelajari juga pengaruh waktu prakondisi dalam larutan KNO3 0,1 M. ESI yang dihasilkan diaplikasikan pada sampel pupuk yang mengandung nitrat dan hasilnya dibandingkan dengan metode spektrofotometri Ultra Violet. Komposisi membran ESI dengan perbandingan % berat aliquat 336-Nitrat : PVC : DBP = 4 : 35 : 61 (dalam pelarut THF dengan perbandingan b/v = 1 : 3) menghasilkan karakter yang Nernstian. ESI yang dihasilkan memiliki karakteristik sifat dasar antara lain: harga faktor Nernst 59,8 ± 1,2 mV/dekade konsentrasi, kisaran konsentrasi pengukurannya panjang ((1x10-5– 1x10-1) M atau (6,2x10-1– 6,2x103) ppm), batas deteksi rendah (7,94 x 10-6 M atau 0,49 ppm), waktu respon cepat (45 detik), dan dapat digunakan sampai 70 hari. Waktu prakondisi ESI nitrat tipe tabung dalam larutan KNO3 yang baik selama 1-12 jam. Metode ESI memberikan hasil yang tidak berbeda nyata dengan metode spektrofotometri UV karena dari uji t pada α =0,1, DB=2 harga thitung< ttabel sehingga metode potensiometri dapat menggantikan metode spektrofotometri UV.

v

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NITRATE-TUBE TYPE ION SELECTIVE ELECTRODE

FOR DETERMINATION NITRATE

ABSTRACT

Preparation and characterization tube type Ion Selective Electrode (ISE) for nitrate with membrane based on aliquat 336-nitrate as active material and PVC-DBP as supporting material have been investigated. Composition of membrane in this research was optimized. The basic characteristics of ISE tested included Nernst factor, range of concentration, detection limit, respon time, and life time. Besides, the influence of precondition in KNO3 0.1 M solution was also studied. The resulted ISE was then applicated in fertilizer containing nitrate and the result was compared to that of Ultra Violet Spectrophotometric method. The ISE membrane made of the active material of Aliquat 336-nitrate : PVC : DBP with ratio (% w/w) of 4: 35 : 61 and disolved in THF solvent with ratio (w/v) of 1 : 3 showed Nernstian character. The produced ISE has basic characteristics of Nernst factor of 59.8 ± 1.2 mV/decade concentration, wide linier working range of concentration from 1x10-5 M to 1x10-1 M or 6.2 x 10-1 ppm to 6.2 x 103 ppm, low detection limit of 7.94 x 10-6 M or 0.49 ppm, fast respon time of 45 second, and life time of 70 days. The time of soaking ISE in KNO3 solution for precondition was about 1 to 12 hours. The ISE method has no significant different result compared with UV spectrophotometric method shown by the value of tcalculate < ttabel, so the potensiometric method can be used as an alternative of the UV spectrophotometric method.

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Selektif Ion Nitrat Tipe Tabung untuk Penentuan Nitrat“, sebagai salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Sains di Jurusan Kimia MIPA Universitas Brawijaya. Penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Dr. Atikah Apt, M. Si. Dan Dr. Hermin Sulistyati selaku Dosen

Pembimbing I dan II, atas bimbingan, pengarahan, nasehat dan kesabaran yang telah diberikan kepada penulis selama penyusunan skipsi ini.

2. Dra. Sri Wardhani, M.Si. selaku Dosen Penasehat Akademik dan penguji yang telah memberikan arahan kepada penulis selama menempuh studi di Jurusan Kimia Universitas Brawijaya.

3. Ir. Bambang Poerwadi, MS, Elvina Dhiaul Iftitah, S. Si., M. Si dan Drs. Sutrisno, M. Si selaku Penguji atas bimbingan, pengarahan, dan kesabaran yang diberikan selama penyusunan akhir skripsi.

4. M. Farid Rahman S.Si, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia Universitas Brawijaya.

5. Seluruh dosen, staf pengajaran, staf laboratorium dan karyawan Jurusan Kimia Universitas Brawijaya atas segala ilmu dan bantuan yang diberikan.

6. Kedua orang tua dan keluarga penulis, atas semua dukungan, doa dan perhatian hingga terselesaikannya tugas akhir ini.

7. Semua teman-teman di Jurusan kimia angkatan 2003 dan semua pihak yang turut membantu penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Dengan kerendahan hati penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan yang bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Malang, Februari 2008

Penulis

vii

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................i HALAMAN PENGESAHAN…………..…………………….........ii HALAMAN PERNYATAAN………………………….…………iii ABSTRAK……………………….……...………………………..iv ABSTRACT……………………………………………………….v KATA PENGANTAR……………………………………………vi DAFTAR ISI……………………………………………………..vii DAFTAR GAMBAR.......................................................................x DAFTAR TABEL ………………………………………………..xi DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………….xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……………………………………..………….1 1.2 Perumusan Masalah…………………………………………….3 1.3 Batasan Masalah………………………………………………..3 1.4 Tujuan Penelitian……………………………………………….4 1.5 Manfaat Penelitian……………………………………………...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Nitrat…………………………………………………………...5 2.2 Pupuk …………………………………………………........….6 2.3 Elektoda Selektif Ion (ESI)……………………………………6 2.4 Membran ESI………………………………………………….8 2.5 ESi tipe Tabung………………………………………………..8 2.6 ESI Nitrat tipe Tabung………………………………………..10

2.6.1 Badan Elektroda…………………………………………11 2.6.2 Elektroda Pembanding Dalam..........................................11 2.6.3 Larutan Pembanding Dalam.............................................11 2.6.4 Komponen Membran ESI……….................................…11

2.7 Karakterisasi Sifat Dasar ESI tipe Tabung……………....…...12 2.7.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Pengukuran dan Batas

Deteksi ............................................................................12 2.7.2 Waktu Respon…………………………………………...13 2.7.3 Usia Pemakaian………………………………………….13

2.8 Waktu Prakondisi……………………………………………..14 2.9 Metoda Standar Penentuan Kadar Nitrat…..……………….…14

viii

2.10 Analisa Data…………………………………………..……....15 2.11 Hipotesis………………………………………………………17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian…………………………………18 3.2 Alat dan Bahan Penelitian……………………………………..18

3.2.1 Alat-Alat…………………………………………………18 3.2.2 Bahan-Bahan…………………………………………….18

3.3 Metoda Penelitian……………………………………………..18 3.4 Cara Kerja……………………………………………………..19

3.4.1 Pembuatan Larutan Aliquat 336-Nitrat………….............19 3.4.2 Pembuatan Elektroda………………………………...….19

3.4.2.1 Pembuatan elektroda pembanding dalam secara elektrolisis kawat Ag………………….......……..19

3.4.2.2 Pembuatan dan Optimasi komposisi membran…..20 3.4.2.3 Pembuatan Elektroda Selektif Ion Nitrat tipe

tabung………………………………………..…..21 3.4.3 Karakterisasi Sifat Dasar ESI nitrat Tipe Tabung……....22

3.4.3.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Linier dan Batas Deteksi……...........................................................22

3.4.3.2 Waktu Respon………………..…………………...22 3.4.3.3 Usia Pemakaian………………………………...…22

3.4.4 Waktu Prakondisi…………………………………...…...23 3.4.5 Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan nitrat

dalam pupuk dengan dibandingkan terhadap metode spektrofotometriUV…………………………....23

3.4.5.1 Penentuan nitrat dengan ESI nitrat tipe tabung …23 3.4.5.2 Penentuan nitrat dengan spektrofotometer UV...…23

3.4.6 Analisa Data…………………………………………......23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan dan Penentuan komposisi optimum membran ESI

nitrat tipe tabung........................................................................25 4.2 Karakterisasi Sifat Dasar ESI nitrat tipe tabung.........................26

4.2.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Linier dan Batas Deteksi............................................................................ 26

4.2.2 Waktu Respon...................................................................29 4.2.3 Usia Pemakaian.................................................................31

4.3 Pengaruh waktu prakondisi dalam Larutan KNO3 0,1 M...........33

ix

4.4 Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan kadar nitrat dalam sampel pupuk...................................................................34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.................................................................................36 5.2 Saran...........................................................................................36 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................37 LAMPIRAN ....................................................................................40

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Rangkaian alat pengukuran ESI.....................................9 Gambar 2.2 Skema pengukuran menggunakan ESI tipe tabung......10 Gambar 2.3 Kurva Hubungan antara Konsentrasi dengan Serapan.15 Gambar 3.1 Skema konstruksi ESI nitrat tipe tabung......................21 Gambar 4.1 Konstruksi ESI nitrat tipe tabung.................................25 Gambar 4.2 Kurva E (mV) terhadap –log log [NO3

-] untuk penentuan kisaran konsentrasi linier dan batas deteksi.........................................................................27

Gambar 4.3 Waktu respon ESI nitrat tipe tabung..............................29 Gambar 4.4 Kurva hubungan faktor Nernst terhadap waktu (hari)...31 Gambar 4.5 Kurva pengaruh waktu prakondisi terhadap harga faktor

Nernst.........................................................................33 Gambar L.4.1 Kurva baku pengukuran NO3

- secara potensiometri.....52 Gambar L.4.2 Kurva baku pengukuran nitrat dengan spektrofotometri

UV..............................................................................53

xi

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1 Perbandingan komposisi bahan pembentuk membran..........20 Tabel 4.1 Pengaruh komposisi bahan pembentuk membran terhadap

harga Faktor Nernst (S) untuk penentuan komposisi optimum membran................................................................26

Tabel 4.2 Potensial ESI nitrat tipe tabung.............................................27 Tabel 4.3 Persamaan Nernst tiap selang waktu 7 hari pertama.............28 Tabel 4.4 Waktu respon ESI nitrat tipe tabung.....................................30 Tabel 4.5 Hubungan harga Faktor Nernst terhadap waktu....................33 Tabel 4.6 Pengaruh waktu prakondisi terhadap harga faktor Nernst....33 Tabel 4.7 Perbandingan Metode Potensiometri dan Spektrofotometri

UV........................................................................................35 Tabel L.3.1 Pembuatan larutan KNO3 1x10-8 M – 1x10-1 M................46 Tabel L.4.1 Hasil penentuan komposisi optimum membran................47 Tabel L.4.2 Hasil penentuan waktu respon...........................................47 Tabel L.4.3 Hasil rata-rata pengukuran potensial (3 kali pengukuran)

ESI nitrat tipe tabung selama 7 hari pertama....................48 Tabel L.4.4 Penentuan usia pemakaian.................................................49 Tabel L.4.5 Pengaruh lama perendaman terhadap potensial ESI nitrat

tipe tabung.........................................................................51 Tabel L.4.6 Hasil pengukuran nitrat dengan ESI nitrat tipe tabung

untuk kurva baku...............................................................52 Tabel L.4.7 Hasil pengukuran nitrat dengan spektrofotometri UV untuk

kurva baku.........................................................................53 Tabel L.4.8 Pengukuran sampel pupuk secara potensiometri (3 kali

pengukuran)......................................................................54 Tabel L.4.9 Pengukuran nitrat dalam pupuk secara

spektrofotometri UV (3 kali pengukuran)........................54

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN 1 Diagram Alir Penelitian...........................................40 LAMPIRAN 2 Perhitungan Pembuatan Larutan..............................42 LAMPIRAN 3 Pembuatan Larutan...................................................45 LAMPIRAN 4 Data Hasil Penelitian................................................47 LAMPIRAN 5 Analisa Data.............................................................55

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada umumnya nitrogen dalam pupuk diambil oleh tanaman dalam bentuk amonium (NH4

+) dan nitrat (NO3-) (Energi, 2000).

Aktivitas pertanian yang dilakukan manusia telah banyak meningkatkan kadar nitrat dilingkungan karena penggunaan pupuk yang berlebih (Utama, 2007).

Nitrat merupakan zat yang berbahaya jika terserap oleh tanaman dalam jumlah berlebih. Nitrat dalam tanaman yang terkonsumsi, di dalam saluran pencernaan akan direduksi menjadi nitrit yang dapat menyebabkan kanker pada manusia dan methaemoglobinemia pada bayi, yaitu kematian dengan tanda kebiruan karena menurunnya kemampuan sel darah merah untuk membawa oksigen. Penyakit tersebut dipicu oleh terbentuknya methemoglobin akibat reaksi antara nitrit dengan hemoglobin (Qian, et al., 2001). Nitrat pada konsentrasi tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang yang tak terbatas, sehingga air kekurangan oksigen terlarut yang bisa menyebabkan kematian ikan (Winata, dkk., 2000).

Penentuan kadar nitrat dalam jumlah renik penting dalam memonitor jumlah nitrat dalam tanah, tanaman, maupun pencemaran yang disebabkan oleh residu pupuk sehingga tidak membahayakan lingkungan. Penentuan ini memerlukan alat yang mempunyai sifat dasar : selektif, spesifik, akurat , presisi, analisanya sederhana dan cepat, serta peralatannya murah. Saat ini penentuan kadar nitrat masih dilakukan menggunakan spektrofotometri seperti metoda spektrofotometri UV, devarda’s, reduksi kadmium, dan asam kromatopat (Greenberg, dkk., 1981). Metode tersebut memerlukan tahapan analisis yang kompleks, bahan pereaksi banyak dan mahal serta tidak dapat digunakan untuk analisis lapangan. Kendala ini dapat diatasi dengan metode potensiometri menggunakan elektroda selektif ion (ESI) karena tahapan analisisnya sederhana, cepat dan berharga relatif murah dan dapat digunakan untuk analisis lapangan (Covington, 2006).

Selain itu, metode analisis dengan elektrode selektif ion (ESI) mempunyai banyak kelebihan, antara lain: memerlukan jumlah sampel sedikit yang sesuai untuk analisis renik karena dapat

http://www.elektroindonesia.com/

2

menganalisa sampel dengan konsentrasi yang kecil (10-6 hingga 10-1), sensitivitas dan ketepatan pengukuran yang tinggi (< 1 ppb), tidak memerlukan tahapan pemisahan sampel seperti pada spektrofotometri karena ESI hanya merespon aktivitas spesi ion tunggal bukan pasangan ion (Evans, 1991).

ESI nitrat yang telah banyak digunakan pada saat ini adalah ESI nitrat tipe tabung bermembran polimer polypyrrole. ESI ini memiliki harga faktor Nernst yang jauh dari harga teoritis yaitu (54±1) mV/dekade konsentrasi, kisaran konsentrasi pengukuran (1x10-4 – 1x10-1) M atau (6,2 – 6,2x103) ppm, limit deteksinya (1,25 – 2,50) ppm , usia pemakaian 2 bulan (Bendikov, et al., 2005). ESI tipe tabung memiliki ukuran yang relatif besar sehingga dikembangkan konstruksi ESI tipe kawat terlapis yang memiliki ukuran lebih kecil menggunakan kawat Pt sebagai pengganti elektroda pembanding dalam dan larutan pembanding dalam. ESI tipe kawat terlapis yang telah dibuat bermembran polimer PVC. ESI ini memiliki harga faktor Nernst 58,7 mV/dekade konsentrasi, kisaran konsentrasi pengukuran (1x10-4 – 1x10-1) M atau (6,2 – 6,2 x 103) ppm, waktu responnya 90 detik, usia pemakaian 22 minggu. ESI tipe ini memiliki kekurangan harga potensialnya berubah-ubah. Perubahan ini disebabkan tidak terdapatnya larutan pembanding dalam sehingga timbul potensial karena adanya kontak langsung logam Pt dengan permukaan membran serta adanya tranfer air melewati membran (Atikah, 1994). Kekurangan tersebut diatasi dengan membuat ESI nitrat tipe tabung dengan memilih komponen membran yang bersifat hidrofobik seperti aliquat 336-NO3

-, PVC (polivinilklorida) dan plasticizer DBP (dibutilfalat). Aliquat 336-nitrat dipilih sebagai bahan elektroaktif karena mempunyai rantai panjang, bermolekul besar sehingga tidak larut dalam air, dan dapat berikatan secara selektif dengan anion. PVC dipilih karena tahan terhadap bahan kimia dan mampu bercampur dengan bahan elektroaktif (Atikah, 1994). DBP dapat melarutkan PVC maupun bahan elektroaktif sehingga menghasilkan membran bersifat hidrofobik, tidak mudah menguap, dan tidak lepas oleh adanya air. Dengan membran yang bersifat hidrofobik diharapkan ESI yang dihasilkan bersifat Nernstian (Nielsen dan Hansen, 1976).

ESI tabung memiliki kelebihan antara lain : potensial elektroda pembanding dalamnya berharga tertentu dan stabil, aktivitas ion-ion dalam larutan pembanding dalam berharga konstan

3

dan berfungsi menjaga stabilitas potensial antarmuka bagian dalam membran, serta mencegah transfer air ke dalam membran (Atikah, 1994).

Untuk membuat ESI yang bersifat Nernstian maka perlu dilakukan penelitian dengan membuat suatu ESI bermembran tipe tabung yang selektif terhadap ion nitrat (NO3

-). ESI ini dilengkapi dengan membran penukar ion berbahan aktif aliquat 336-nitrat dalam pendukung campuran PVC dan plasticizer DBP dalam pelarut THF. PVC digunakan karena sifatnya kuat, inert, hidrofob, konduktivitas listriknya cukup baik dan dapat bercampur dengan DBP dan THF sehingga membran dapat bersifat homogen dan lentur (Vesely, et al., 1978).

Dengan membran yang homogen diharapkan ESI nitrat tipe tabung bersifat Nernstian, batas deteksi rendah, waktu respon cepat, usia pemakaian lama, harga potensialnya stabil. Harga potensial yang stabil dipengaruhi oleh waktu prakondisi dalam larutan yang disensornya. ESI nitrat yang mempunyai sifat-sifat diatas diharapkan dapat digunakan untuk mengukur kadar nitrat dan cocok untuk analisis lapangan yang sederhana, relatif murah, dan cepat.

1.2 Perumusan Masalah 1. Berapakah perbandingan komposisi membran yang

menghasilkan karakter ESI nitrat yang Nernstian? 2. Bagaimanakah karakteristik sifat dasar ESI yang memberikan

pengukuran optimum? 3. Berapa waktu perendaman optimum yang diperlukan untuk

memprakondisi ESI yang menghasilkan pengukuran optimum? 4. Apakah ESI nitrat yang dihasilkan dapat digunakan untuk

pengukuran nitrat menggantikan metode spektrofotometri? 1.3 Batasan Masalah 1. Komponen bahan membran yang digunakan adalah bahan aktif

aliquat 336-nitrat, PVC, dan plasticizer DBP dalam pelarut THF. 2. Karakteristik sifat dasar ESI nitrat tipe tabung yang diuji antara

lain : Faktor Nernst, kisaran konsentrasi pengukuran, batas deteksi, waktu respon, usia pemakaian. Uji selektivitas tidak dilakukan dalam penelitian ini.

3. Prakondisi pada larutan KNO 1 x 10 M selama (0,25-24) jam. 3-1

4

4. Kisaran konsentrasi larutan baku KNO3 dalam pengukuran adalah (1 x 10-8 – 1 x 10-1) M atau (6,2 x 10-4 – 6,2 x 103) ppm.

5. Nitrat yang diuji berasal dari pupuk yang mengandung nitrat. 6. Pengukuran nitrat secara spektrofotometri dilakukan

menggunakan metode UV sesuai rekomendasi Standart Method menggunakan kurva baku NO3-N pada kisaran konsentrasi 0 – 7 ppm.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan Elektroda Selektif Ion (ESI) nitrat tipe tabung yang memiliki karakteristik yang menghasilkan pengukuran optimum dan dapat digunakan untuk penentuan nitrat menggantikan metode standar spektrofotometri UV. 1.5 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan, ESI nitrat tipe tabung yang dihasilkan dapat digunakan sebagai alternatif untuk penentuan nitrat sehingga mengurangi ketergantungan ESI nitrat yang sudah diperdagangkan sebelumnya.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Nitrat

Nitrat merupakan senyawa anorganik yang terdiri dari satu atom nitrogen dan dua atom oksigen, bersifat sebagai oksidator. Nitrat dibentuk dari asam nitrit yang berasal dari ammonia melalui proses oksidasi katalitik. Nitrat memiliki struktur lewis sebagai berikut (Utama, 2007):

Pada kondisi yang normal, nitrat adalah komponen yang

stabil, tetapi dalam suhu yang tinggi akan tidak stabil dan dapat meledak pada suhu yang sangat tinggi dan tekanan yang sangat besar. Bentuk garam dari nitrat tidak berwarna dan tidak berbau serta tidak berasa serta bersifat higroskopis (Ruse, 1999)

Nitrat adalah ion anorganik yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Nitrogen bisa diperoleh dari alam maupun pupuk nitrogen. Pada daerah dimana pupuk nitrogen secara luas digunakan, sumur-sumur perumahan yang berada disekitarnya hampir pasti tercemar nitrat. Tingginya kadar nitrat pada air sering menjadi sumber keracunan nitrat terbesar. Nitrat pada dosis 33 – 150 mg/kg dapat mengakibatkan methemoglobinemia (Utama, 2007). Menurut siklusnya, bakteri akan mengubah nitrogen menjadi nitrat yang kemudian digunakan oleh tumbuh-tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuh-tumbuhan kemudian menggunakan nitrat untuk menghasilkan protein di dalam tubuh. Setelah itu, nitrat akan dikeluarkan kembali ke lingkungan dari kotoran hewan tersebut. Mikroba pengurai kemudian mengubah nitrat yang terdapat dalam bentuk amoniak menjadi nitrit. Apabila jumlah nitrat yang berada di suatu lingkungan melebihi kadar normal maka siklus ini tidak akan dapat berjalan sebagaimana mestinya. Aktifitas pertanian yang dilakukan manusia telah banyak meningkatkan kadar nitrat dilingkungan karena penggunaan pupuk yang berlebihan. Nitrat sangat mudah bercampur dengan air dan terdapat bebas didalam lingkungan (Argonne, 2005).

5

6

2.2 Pupuk Pupuk adalah zat yang ditambahkan pada tumbuhan agar

berkembang dengan baik. Pupuk dapat dibuat dari bahan organik ataupun anorganik. Dalam pemberian pupuk perlu diperhatikan kebutuhan tumbuhan tersebut, agar tumbuhan tidak mendapat terlalu banyak zat makanan. Terlalu sedikit atau terlalu banyak zat makanan dapat berbahaya bagi tumbuhan. Pupuk dapat diberikan lewat tanah ataupun disemprotkan ke daun (Anonim, 2007).

Pupuk berdasarkan asal pembuatannya dikelompokkan menjadi 2, yaitu pupuk buatan (anorganik) dan pupuk alam (organik). Pupuk buatan berdasarkan jenis kandungan unsur haranya, dikelompokkan menjadi 2, yaitu pupuk tunggal dan pupuk majemuk. Pupuk tunggal merupakan pupuk yang berisi hara satu jenis yaitu nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K), contohnya : pupuk urea, TSP, KCl, amoniumnitrat. Sedangkan pupuk majemuk merupakan pupuk yang berisi lebih dari satu jenis hara, contohnya : pupuk NP, NK, PK, NPK, Magamp Plus K,Dekaform (Lingga dan Marsono, 2004).

Bentuk senyawa N umumnya berupa nitrat, amonium, amin, sianida. Contohnya : Kalium nitrat (KNO3), amonium fosfat [(NH4)3PO4], urea (NH2CONH2) dan kalsium sianida (CaCN2). Bentuk N ini berupa kristal, prill, pellet, tablet maupun cair (Yuwono, 2006). Unsur P umumnya berupa P2O5 dan unsur K umumnya berupa K2O dan KCl (Lingga dan Marsono, 2004).

2.3 Elektroda Selektif Ion (ESI)

Elektroda Selektif ion (ESI) adalah sel paro elektrokimia (elektroda) yang menggunakan membran selektif ion sebagai elemen pengenal (sensor), karenanya ESI akan lebih merespon analit yang disensornya dibandingkan ion lain yang berada bersama-sama dalam sampel (Wroblewski, 2005). Membran merupakan lapisan tipis bersifat semipermeabel yang memisahkan 2 fasa dengan permeabilitas yang terkontrol (IUPAC, 1997).

Berdasar jenis membran yang digunakan sebagai sensor kimia, dikenal beberapa macam ESI yaitu : elektroda bermembran kaca, padatan dan cairan penukar ion, petunjuk gas dan enzim (Pranitis, 1992)

http://id.wikipedia.org/wiki/Tumbuhan

Pada saat kontak dengan larutan analit, bahan aktif membran akan mengalami disosiasi menjadi ion-ion bebas pada antarmuka membran dengan larutan. Jika anion yang berada dalam larutan dapat menembus batas antarmuka membran dengan larutan yang tidak saling campur, maka akan terjadi reaksi pertukaran ion dengan ion bebas pada sisi aktif membran sampai mencapai kesetimbangan elektrokimia. Mekanisme pertukaran ion pada antarmuka membran dengan larutan dinyatakan dalam reaksi (Bailey, 1976):

(2.1) Kesetimbangan elektrokimia akan menghasilkan beda

potensial pada antarmuka membran dengan larutan. Beda potensial yang timbul ditentukan oleh aktivitas ion target yang dinyatakan dengan persamaan Donnan sebagai (Bailey, 1976):

(2.2)

dengan E° = Potensial standar dari elektroda R = konstanta gas (8,314 JK-1 mol-1) T = temperatur kamar (25° C atau 298 K) F = bilangan Faraday (96485 C mol-1) ax- = aktivitas anion x-

n = muatan anion analit

Suatu ESI yang memiliki karakter optimal untuk pengukuran analisis ditunjukkan oleh parameter: (a) sensitif, ditunjukkan oleh sifat Nernstian dengan harga faktor Nernst untuk ion monovalen adalah 59,12 mV/dekade konsentrasi, (b) kisaran konsentrasi linier luas (1-10-6 M), (c) limit deteksi rendah (10-6 M), (d) waktu respon cepat (< 1 menit), (e) usia pemakaian > 5 bulan, (f) pembuatannya

7

8

dapat diulang dengan baik (reproducible) dan (g) menunjukkan akurasi dan ketelitian tinggi (memberikan kesalahan <5%) (Pranitis, 1992). 2.4 Membran ESI

Membran adalah suatu lapisan yang memisahkan dua fasa dan mengatur perpindahan massa dari kedua fasa yang dipisahkan (Lakshminarayanaiah, 1979). Membran yang dapat digunakan sebagai membran ESI ada beberapa macam yaitu : membran berpori, permselektif, dan spesifik ion.

Membran berpori adalah lapisan yang memisahkan dua larutan elektrolit dan mamungkinkan terjadinya difusi kation dan anion yang berukuran sama atau lebih kecil dari pori-pori membran dari kedua larutan yang dipisahkannya, sedangkan yang berukuran lebih besar ditahan oleh membran. Potensial membran yang timbul disebabkan oleh perbedaan kecepatan difusi ion-ion tersebut.

Membran permselektif adalah membran berpendukung (biasanya polimer) yang mempunyai bahan aktif dengan gugus ion bermuatan. Hal ini memungkinkan transpor ion-ion yang memiliki muatan berlawanan dengan muatan membran dalam rentang konsentrasi tertentu. Jumlah maksimum ion yang mampu ditranspor ditentukan oleh jumlah gugus ionik bermuatan dalam membran. Membran ini tidak membedakan ion yang ditranspor secara individu karena membran ini dapat mengadakan pertukaran ion dengan beberapa ion yang memiliki muatan berlawanan dengan muatan membran. Potensial listrik yang timbul pada permukaan membran disebabkan oleh proses pertukaran ion dan fenomena difusi ion-ion dalam membran.

Membran spesifik ion adalah membran yang memiliki sifat sama dengan membran permselektif, tetapi yng ditranspor adalah ion tertentu yang dapat mengadakan pertukaran ion secara spesifik sedangkan ion-ion lainnya tidak dapat, sehingga membran ini bersifat semipermmeabel.

2.5 ESI tipe tabung

ESI tipe tabung tersusun dari suatu membran, larutan pembanding dalam yang berkomposisi tetap dan sebuah elektroda pembanding dalam. ESI tipe tabung ini bertindak sebagai elektroda

indikator. Potensial sel timbul karena adanya kontak antara elektroda indikator dan elektroda pembanding luar dengan suatu larutan analit.

ESI bekerja menggunakan prinsip dasar dari sel galvani. Perbedaan potensial disekitar membran merupakan beda potensial pada antarmuka membran-larutan. Potensial membran adalah potensial listrik yang timbul pada antarmuka membran yang memisahkan 2 larutan elektrolit (Lakshminarayanaiah,1976).

Rangkaian alat pada saat pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2.1 (Anonim, 2006).

9

Gambar 2.1 Rangkaian alat pengukuran ESI Elektroda pembanding dalam merupakan elektroda yang

sudah diketahui harga potensial selnya secara pasti. Elektroda pembanding meliputi elektroda hidrogen standar, elektroda kalomel, dan elektroda Ag/AgCl. Elektroda hidrogen standar terdiri dari logam platina yang dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion H+ dan dialiri gas hidrogen pada tekanan 1 atm. Elektroda kalomel terdiri dari setetes raksa yang bersentuhan dengan larutan KCl dan dijenuhkan terhadap kalomel (Hg2Cl2). Elektroda Ag/AgCl terdiri dari kawat perak yang dicelupkan ke dalam larutan KCl. Elektroda Ag/AgCl merupakan elektroda yang paling sering digunakan daripada elektroda pembanding lainnnya (Tissue, 1997).

Jika potensial elektroda pembandingnya adalah Ag/AgCl maka Ag/AgCl = Epemb, potensial larutan pembanding dalam dengan permukaan membran = EM (int), potensial membran dengan analit = EM (ekst), dan potensial ESI yang terukur adalah jumlah dari semua potensial yang timbul dalam sistem maka persamaan yang diperoleh adalah (Bailey, 1976):

Elektroda pembanding ESI tipe tabung

E = Ekatoda - Eanoda (2.3) E = EESI – Epemb (ekst) (2.4) E = (Epemb (int) + EM (int) + EM (ekst) ) - Epemb (ekst) (2.5)

Epemb(ekst), Epemb(int), dan EM (int) diharapkan memberikan harga yang tetap, sehingga harga potensial sel yang terukur adalah EM (ekst) yang ditunjukkan dengan persamaan Nernst untuk anion monovalen sebagai:

E = E° - n12,59 log anitrat (2.6)

Skema sel pengukuran menggunakan ESI tipe tabung ditunjukkan oleh gambar Gambar 2.2 (Lakshminarayanaiah,1976).

10

Elektroda

pembanding luar

Larutan analit

Membran

Larutan pembanding

dalam

Elektroda pembanding

dalam

Potensial difusi

ESI tipe tabung

Gambar 2.2 Skema pengukuran menggunakan ESI tipe tabung

EM(ekst) EM(int)

Epemb(ekst) Epemb(int)

Keuntungan konstruksi ESI tipe tabung antara lain: (a) potensial elektroda pembanding dalamnya berharga tertentu dan stabil, (b) aktivitas ion-ion dalam larutan pembanding dalam berharga konstan dan berfungsi menjaga stabilitas potensial antarmuka bagian dalam membran dan aktivitas ion dalam membran, (c) mencegah transpor air ke dalam membran. Sedangkan kerugian dari ESI ini antara lain: konstruksinya rumit, memerlukan posisi tegak selama pengukuran, dan membran dapat mengalami kerusakan pada pengadukan cepat. 2.6 ESI Nitrat Tipe Tabung ESI nitrat tipe tabung terbuat dari beberapa komponen antara lain : badan elektroda, elektroda pembanding dalam, larutan pembanding dalam, membran cair dan bahan pendukung polimer.

11

2.6.1 Badan Elektroda Badan elektroda ESI tipe tabung yang dipergunakan adalah

plastik polietilen. Plastik polietilen bersifat inert dan isolator yang baik sehingga timbul kontak dengan larutan analit yang dapat menimbulkan kesalahan pembacaan potensial (Lakshminarayanaiah,1976). 2.6.2 Elektroda Pembanding Dalam Elektroda pembanding dalam yang umum digunakan adalah elektroda Ag/AgCl. Elektoda ini terdiri dari kawat perak atau kawat platinum dilapis perak, yang disalut secara elektrolisis dengan lapisan tipis garam klorida seperti AgCl dan KCl. Kawat ini tercelup ke dalam larutan KCl yang konsentrasinya diketahui (Bassett, et al, 1994). 2.6.3 Larutan Pembanding Dalam Larutan pembanding dalam merupakan larutan yang digunakan untuk mencelupkan elektroda pembanding dalam atau larutan pengisi elektoda. Pada umumnya larutan yang digunakan adalah larutan KCl karena KCl memiliki ion-ion yang mobilitasnya sama sehingga tidak akan menimbulkan potensial difusi (Bassett, et al, 1994). 2.6.4 Komponen Membran ESI

Membran ESI menggunakan bahan aktif aliquat 336-nitrat (metiltrioktilammonium nitrat). Senyawa ini merupakan garam ammonium kuartener asimetris yang tidak larut air dan berantai panjang sehingga memungkinkan terjadinya tranpor anion secara selektif menembus antarmuka larutan analit dengan membran (Cognis, 2006).

Bahan pendukung membran yang sering digunakan adalah PVC (Polivinil klorida) karena bersifat kuat dan inert. PVC mempunyai temperatur transisi gelas (Tg) relatif tinggi yaitu 81°C sehingga diperlukan penambahan plasticizer yang berfungsi untuk menurunkan Tg dan menghasilkan membran yang lentur. PVC harus dilarutkan dalam pelarut yang bersifat basa lewis seperti THF (Tetrahidrofuran) (Sax dan Lewis, 1987).

12

Plasticizer yang digunakan harus bersifat tidak larut dalam air, tidak mudah menguap, dan dapat menurunkan Tg membran sehingga menghasilkan membran yang fleksibel. Salah satu bahan aktif yang bersifat sebagai plasticizer adalah DBP (dibutilfalat) yang merupakan senyawa ester falat hidrofobik. DBP secara fisik akan bercampur dengan bahan pendukung polimer dan bahan aktif membran, DBP memiliki harga parameter kelarutan 9,3 (kal. cm-3)1/2 (Thomas, 1985). Komposisi optimum membran dapat ditentukan dengan mencari harga parameter kelarutan dalam bahan aktif membran (de) yang harganya sama dengan harga parameter kelarutan bahan pendukung membran (dm), de – dm = 0, akan tetapi berdasarkan eksperimen dinyatakan bahwa harga de – dm = 0,5 dapat menghasilkan karakteristik dasar yang tidak berbeda dengan de – dm = 0, harga dm diperoleh dari persamaan 2.7 (Nielsen dan Hansen, 1976):

dm = Wpvc . dpvc + Wpelarut . dpelarut (2.7)

dengan W = % berat de = Parameter kelarutan bahan aktif (kal.cm-3)1/2

dm = Parameter kelarutan bahan pendukung membran (kal.cm-3)1/2

dPVC =Parameter kelarutan bahan PVC (kal.cm-3)1/2 =9,41(kal.cm-3)1/2

2.7 Karakterisasi Sifat Dasar ESI Tipe Tabung

Karekteristik ESI ditunjukkan oleh beberapa parameter antara lain: Faktor Nernst, kisaran konsentrasi, batas deteksi, waktu respon, dan usia pemakaian. Parameter tersebut menunjukkan kualitas ESI dan layak tidaknya ESI digunakan sebagai alat pengukuran. 2.7.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Pengukuran dan

Batas Deteksi Faktor Nernst ditunjukkan oleh kemiringan (slope) dari

kurva hubungan antara potensial E (mV) dengan –log anitrat . Harga faktor Nernst suatu ESI untuk ion monovalen sebesar 59,12 ± 5 mV/dekade. Harga faktor Nernst untuk ESI dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah larutan pembanding dalam, sifat hidrofobisitas bahan elektroaktif dalam membran yang menyebabkan

13

bahan elektroaktif terdistribusi dalam membran (fasa non polar) dan dalam fasa air (polar). Sehingga respon ESI berkaitan dengan perbedaan potensial kimia analit dalam fasa membran dan air, yang secara langsung berkaitan dengan aktivitas ion dalam fasa cair (Atikah, 1994).

Kisaran konsentrasi pengukuran suatu ESI dinyatakan sebagai batas konsentrasi dimana kurva potensial E (mV) terhadap –log konsentrasi masih memberikan garis lurus sehingga masih memenuhi persamaan Nernst (Wroblewski, 2005).

Batas deteksi merupakan batas konsentrasi terendah dari respon Nernstian ESI. Batas deteksi diperoleh dengan membuat garis singgung pada fungsi garis lurus dan garis melengkung pada kurva hubungan antara E (mV) terhadap –log anitrat, yang keduanya saling memotong. Perpotongan kedua garis singgung tersebut diekstrapolasikan pada sumbu x sehingga diperoleh konsentrasi dari batas deteksi ESI (Evans, 1991). 2.7.2 Waktu Respon

Waktu respon adalah waktu yang diperlukan ESI untuk memberikan respon potensial yang konstan. Semakin cepat elektroda memberikan respon potensial yang konstan maka semakin baik kualitas elektroda tersebut. Waktu respon dipengaruhi oleh: (a) tipe membran, membran padat > membran PVC > membran cair, (b) mobilitas ion, semakin cepat pergerakan ion pada permukaan elektroda maka akan memberikan waktu respon yang semakin cepat (Bailey, 1976). 2.7.3 Usia Pemakaian

Usia pemakaian adalah berapa lama ESI masih mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan saat ESI tersebut dinyatakan baik. Usia pemakaian ditentukan dengan mengukur faktor Nernst setiap selang waktu tertentu, jika faktor Nernst menyimpang jauh dari harga karakteristik ESI maka ESI tidak layak digunakan untuk pengukuran. Usia pemakaian ESI sangat tergantung pada sifat mekanik membran, dimana sifat mekanik ini dipengaruhi oleh kelenturan membran, daya tahan membran terhadap senyawa organik, zat oksidator, dan pH larutan yang diukur (Atikah, 1994).

14

2.8 Waktu Prokondisi Waktu prakondisi merupakan waktu yang diperlukan untuk mengondisikan ESI untuk memperoleh harga potensial yang stabil. Perendaman ESI dalam larutan analit yang berkonsentrasi rendah perlu dihindari karena dapat menyebabkan pengelupasan bahan aktif dari membran sehingga memberikan respon potensial yang tidak stabil (Rundle, 2000). 2.9 Metoda standar penentuan kadar nitrat

Penentuan nitrat dapat menggunakan beberapa metoda standar. Saat ini, terdapat 5 metoda standar yang dapat digunakan, antara lain : a) Metoda spektrofotometer UV untuk penentuan sampel yang mengandung bahan organik dalam jumlah rendah, b) Metoda reduksi kadmium untuk sampel yang mengandung 0,01–1,0 mg NO3

-

-N/L (Spektrofotometer VIS), c) Metoda asam kromatopat untuk sampel yang mengandung 0,1-5,0 mg NO3

--N/L (Spektrofotometer VIS), d) Metoda reduksi devarda untuk sampel yang mengandung 2,0 mg NO3

--N/L (Spektrofotometer VIS), e) Metoda Elektroda Selektif Ion (ESI) untuk sampel yang mengandung 0,14 –1400 mg NO3

--N/L, (Greenberg, dkk, 1981). Prinsip penentuan kadar nitrat dengan metoda

spektrofotometer UV adalah pengasaman larutan menggunakan asam klorida 1 M, kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 220 nm. Larutan standar yang digunakan adalah KNO3 0-7 mg NO3

--N/L (Greenberg, dkk ., 1981). Metode spektrofotometri UV didasarkan pada interaksi

antara energi radiasi elektromagnetik dengan molekul. Interaksi tersebut menimbulkan peristiwa penyerapan energi radiasi elektromagnetik, dimana serapan ini bersifat spesifik untuk setiap molekul (Pescok, et al., 1976).

Ketika sinar radiasi dengan intensitas I0

dilewatkan melalui sampel yang tebalnya b (cm) dengan konsentrasi c (molar) maka sebagian radiasi akan diserap dan sebagian akan diteruskan sehingga intensitas radiasi akan berkurang menjadi I. Serapan dari radiasi ini mengikuti hukum Lambert-Beer yang dapat dituliskan sebagai berikut (Ewing, 1985):

Log I0 / I = abc atau A = abc (2.8) dimana : A = serapan (Absorbansi)

I0 = intensitas radiasi sinar masuk

I = intensitas radiasi sinar keluar a = nilai absorpsivitas b = tebal kuvet c = konsentrasi zat

Persamaan diatas menunjukkan hubungan linier antara serapan dan konsentrasi. Apabila harga a dan b tetap, maka hubungan antara serapan dan konsentrasi dapat dinyatakan seperti pada gambar di bawah ini (Ewing, 1985):

.

Y = Ax

Gambar 2.3 Kurva Hubungan antara Konsentrasi dengan Serapan

Serapan

Konsentrasi

Serapan radiasi elektromagnetik menyebabkan terjadinya

transisi elektron σ – σ*, n – σ*, n – π*, dan π – π*. Sejumlah anion anorganik dengan λmaks dalam daerah UV umumnya disebabkan karena transisi n - π*, misalnya ion-ion NO3

-, CO32-, NO2

- (Khopkar, 1990).

2.10 Analisa Data

Ketepatan (akurasi) dapat didefinisikan sebagai kedekatan hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya dari suatu jumlah yang diukur. Kecermatan (presisi) adalah kedekatan hasil dari beberapa pengukuran yang biasanya dinyatakan dalam standar deviasi (Day dan Underwood, 1996). Akurasi ditentukan dengan menghitung % kesalahan relatif dari suatu perlakuan percobaan (Miller dan Miller, 1991; Skoog., et al, 1990): % kesalahan relatif = x 100 % (2.9)

x – xi x

15

dengan x = nilai rata-rata hasil pengukuran xi = nilai hasil pengukuran

16

Harga % kesalahan relatif yang semakin kecil menunjukkan semakin tinggi tingkat ketelitian hasil pengukuran sehingga akurasi dapat ditentukan sebagai berikut : Akurasi = 100 % - % kesalahan relatif (2.10)

Ketelitian hasil pengukuran dapat ditentukan dengan menghitung s (standar deviasi) dan CV (Coefficient of variation) dari suatu perlakuan percobaan (Skoog., et al., 1990): CV (Coefficient of variation) = x 100 % (2.11)

s x

Presisi = 100 % - CV (2.12)

Uji T (keberartian) dilakukan untuk mengetahui apakah

kedua metode memiliki selisih yang berarti. Hipotesis nol (H0) menyatakan bahwa kedua metoda memberikan hasil yang sama atau tidak berbeda nyata (Miller dan Miller, 1991):

S2 = (2.13)

t = (2.14) dengan n = jumlah pengulangan s1 = standar deviasi metode ke-1 s2 = standar deviasi metode ke-2 x1 = nilai rata-rata hasil pengukuran menggunakan metode ke-1 x2 = nilai rata-rata hasil pengukuran menggunakan metode ke-2

(n1 -1) s12 + (n2 – 1) s2

2

n1 + n2 - 2

x1 – x2

s 21

11

nn +

17

2.11 HIPOTESIS 1. Komposisi membran mempengaruhi harga faktor Nernst, batas

deteksi, kisaran konsentrasi pengukuran, dan usia pemakaian sehingga komposisi membran mempengaruhi kinerja ESI nitrat tipe tabung.

2. ESI nitrat ini dapat digunakan untuk penentuan kadar nitrat menggantikan metode spektofotometri.

18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3. 1. Tempat dan waktu penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya Malang serta dilaksanakan mulai bulan februari hingga juni 2007. 3. 2. Alat dan Bahan penelitian 3. 2. 1. Alat-alat Alat-alat yang diperlukan antara lain : potensiometer merek Schoot Gerate model CG 820, elektroda pembanding Ag/AgCl, Voltmeter merek HOIKI model 3200, neraca analitik merek Adventurer model AR 2130, spektrofotometer UV-VIS merek Shimadzu model 1601, oven, pengaduk magnet, statif, botol semprot, botol sampel, sendok takar, kertas lilin, kertas Whatman No. 1 serta alat gelas dan plastik yang lazim digunakan di laboratorium kimia. 3. 2. 2. Bahan-bahan Bahan yang digunakan antara lain: aliquat 336-klorida (metiltrioktilamoniumklorida) (Aldrich), dibutilfalat (DBP) (sigma), polivinilklorida (PVC) dengan BM tinggi 160.000 (Sigma), Tetrahidrofuran (THF) (E-Merck), kawat Ag diameter 0,1 mm dan panjang 10 cm (Aldrich), kawat Ag diameter 1 mm dan panjang 10 cm, kabel koaksial RG 58, KNO3 (AnalaR), KCl (Riedel_de Haen), alkohol 96 % (teknis), HNO3 pekat, plastik polietilen, isolasi ketebalan 0,2 mm, lem PVC dan akuades. Semua bahan mempunyai derajat kemurnian pro analisis (p.a), kecuali bila disebutkan lain. 3. 3. Metoda Penelitian Penelitian ini dilakukan berdasarkan prinsip potensiometri dengan cara mengukur potensial larutan KNO3 menggunakan ESI nitrat tipe tabung dengan elektroda pembanding Ag/AgCl.Adapun tahapan penelitiannya adalah: 1. Pembuatan larutan aliquat 336-nitrat 2. Pembuatan Elektoda Pembanding dalam Ag/AgCl 3. Pembuatan ESI nitrat tipe tabung

a. Pembuatan dan Optimasi komposisi membran b. Pembuatan elektroda selektif ion nitrat tipe tabung

19

4. Karakterisasi sifat dasar ESI nitrat tipe tabung, meliputi : a. Faktor Nernst dan Kisaran Konsentrasi Pengukuran b. Batas deteksi c. Waktu respon d. Usia pemakaian

5. Pengaruh waktu prakondisi dalam larutan KNO3 1x10-1 M 6. Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan nitrat dalam

pupuk yang hasilnya dibandingkan dengan metode spektrofotometri UV-VIS

3.4 Cara Kerja 3.4.1 Pembuatan larutan aliquat 336-nitrat Larutan aliquat 336-nitrat dibuat dengan memipet 15 ml larutan aliquot 336-klorida (metiltrioktilamoniumklorida), kemudian dimasukkan dalam corong pisah 50 mL dan diekstraksi dengan 10 ml larutan kalium nitrat 1 M selama 10 menit. Ekstraksi dilakukan sebanyak 6-7 kali ekstraksi sampai fasa air terakhir tidak mengandung ion klorida. Fasa air dites dengan menambahkan larutan AgNO3, jika fasa air masih menggandung ion klorida maka akan terbentuk endapan berwarna putih. Fasa air dipisahkan dengan fasa minyak, selanjutnya fasa minyak disentrifugasi untuk menghilangkan fasa air dan kemudian fasa minyak disimpan dalam wadah tertutup. 3.4.2 Pembuatan Elektroda 3.4.2.1 Pembuatan elektroda pembanding dalam secara

elektrolisis kawat Ag Kawat Ag 0,1 mm diamplas, dicuci dengan HNO3 pekat, alkohol 96 %, dan akuades . Kawat Ag (diameter 0,1 mm, panjang 10 cm) yang akan dilapisi dicelupkan ke dalam KCl 10-2 M dan dihubungkan pada terminal positif baterei 1,5 Volt yang sudah dihubungkan dengan voltmeter. Kawat Ag (diameter 1 mm, panjang 10 cm) dicelup ke dalam larutan KCl 10-2 M dan dihubungkan ke terminal negatif baterei. Proses pelapisan dilakukan dengan cara menghubungkan dan memutuskan kontak dengan baterei (1,5 Volt) pada interval waktu 1,5 menit.

20

3.4.2.2 Pembuatan dan Optimasi komposisi membran Dalam penelitian ini, metode pembuatan membran

dikembangkan dari metode Atikah (1994) yang diawali dengan menghitung harga parameter kelarutan bahan aktif pembentuk membran yang terdiri dari aliquat 336-nitrat, serbuk PVC, DBP yang dilarutkan pada THF. Harga parameter kelarutan bahan pembentuk membran dihitung berdasar persamaan (2.7). Harga (de-dm) yang kecil (≤ 0,5 (kal.cm-3)1/2) akan menghasilkan komposisi membran yang homogen antar bahan pembentuk membrannya.

Optimasi membran dilakukan dengan memvariasi perbandingan % berat aliquat 336-nitrat, % berat PVC, dan % berat DBP dalam pelarut THF dengan perbandingan % berat : volume antara bahan pembentuk membran : pelarut = 1:3. Perbandingan komposisi bahan pembentuk membran ditunjukkan pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Perbandingan komposisi bahan pembentuk membran

% Berat Komposisi membran Aliquat-nitrat PVC DBP (de-dm)

1 5 30 65 0,632 2 5 40 55 0,621 3 4 35 61 0,533 Membran dibuat berdasar perbandingan pada Tabel 3.1.

Membran dibuat dengan perbandingan bahan pembentuk membran : THF = 3 g : 9 mL. Aliquat 336-nitrat, PVC dan DBP ditimbang sesuai perbandingan Tabel 3.1 sehingga menghasilkan berat total 3 g (dalam gelas kimia 50 mL), kemudian ditambah 9 mL pelarut THF dan dihomogenkan dengan pengaduk magnet sampai tidak ada gelembung udara. Gel yang terbentuk dicetak pada glass plate yang bagian tepinya diberi isolasi dengan ketebalan 0,2 mm sebanyak 3 lapis. Gel diratakan, kemudian diletakkan dalam wadah yang tertutup kertas saring agar penguapan terjadi secara konstan. Gel didiamkan selama 24 jam, setelah itu posisi membran dibalik dan didiamkan lagi selama 24 jam tetap dalam wadah tertutup.

3.4.2.3 Pembuatan Elektroda Selektif Ion Nitrat tipe tabung Komponen ESI nitrat tipe tabung terdiri dari badan elektroda, alektroda pembanding dalam Ag/AgCl (hasil elektrolisis), larutan pembanding dalam (KCl 1x10-3 M), membran, penghubung ke alat potensiometer. Badan elektroda dibuat dari plastik polietilen yang dengan asumsi bagian atasnya adalah bagian yang runcing dan bagian bawahnya adalah bagian yang lebar. Plastik polietilen terlebih dahulu diberi lubang kecil sebagai tempat menyuntikkan larutan KCl 1x10-3 M. Lubang dibuat pada ketinggian tertentu sehingga larutan KCl yang diisikan tidak tumpah dan elektroda pembanding dalam Ag/AgCl dapat tercelup semua dalam larutan KCl. Elektroda pembanding dalam Ag/AgCl dimasukkan ke dalam plastik polietilen, kemudian bagian bawahnya ditutup dengan membran yang telah dibuat dan direkatkan dengan lem PVC, setelah itu ESI dioven pada suhu 40-50 °C selama 12 jam. ESI diisi dengan larutan pembanding dalam KCl 1x10-3 M. Skema konstruksi ESI nitrat tipe tabung ditunjukkan pada Gambar 3.1

Dihubungkan ke kabel koaksial RG 58

Larutan pembanding dalam KCl 1x10-3 M

Elektroda pembanding dalam Ag/AgCl

Plastik Polietilen

Membran ESI

Lubang kecil tempat menyuntikkan

larutan KCl 1x10-3 M

Gambar 3.1 Skema konstruksi ESI nitrat tipe tabung

21

22

3.4.3 Karakterisasi Sifat Dasar ESI nitrat Tipe Tabung 3.4.3.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Linier dan Batas

Deteksi Harga faktor Nernst ditentukan dengan cara mengukur

potensial larutan KNO3 pada L.3.2 dengan pengulangan sebanyak 3 kali. Pembacaan dilakukan pada saat alat menunjukkan potensial yang konstan. Hasil pengukuran yang diperoleh dibuat kurva hubungan antara E (mV) terhadap –log anitrat. Kurva yang diperoleh merupakan garis lurus pada kisaran konsentrasi tertentu dengan kemiringan sebesar -2,303 RT/nF merupakan faktor Nernst. Kisaran konsentrasi linier ditunjukkan oleh garis lurus pada kurva hubungan E (mV) terhadap –log anitrat.

Batas deteksi dari ESI diperoleh dengan membuat garis singgung pada fungsi garis lurus dan garis melengkung kurva antara E(mV) terhadap –log anitrat yang keduanya saling memotong. Perpotongan kedua garis singgung tersebut diekstrapolasikan terhadap sumbu x sehingga dapat diketahui konsentrasi batas beteksi dari ESI tipe tabung yang telah dibuat. 3.4.3.2 Waktu Respon Penentuan waktu respon dilakukan mengetahui berapa waktu yang diperlukan oleh ESI sehingga memperoleh harga potensial yang konstan terhadap waktu. Untuk keperluan ini dilakukan pengukuran potensial larutan KNO3 pada L.3.2 pada setiap selang waktu 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, dan 120 detik. Pengukuran dilakukan dengan 3 kali pengulangan. Semakin baik kualitas ESI maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk mencapai harga potensial yang tetap. 3.4.3.3 Usia Pemakaian

Penentuan usia pemakaian dilakukan untuk mengetahui berapa lama ESI masih dapat digunakan untuk mengukur aktivitas ion nitrat. Hal ini ditunjukkan dengan seberapa jauh harga faktor Nernst terhadap waktu menyimpang dari harga teotitis yaitu 59,12 mV/dekade konsentrasi. Untuk keperluan ini dilakukan pengukuran potensial larutan KNO3 pada L.3.2 pada selang waktu tertentu. Semakin jauh penyimpangan dari harga 59,12 ± 5 mV/dekade konsentrasi maka elektroda tersebut tidak dapat digunakan lagi.

23

3.4.4 Waktu Prakondisi Penentuan pengaruh waktu prakondisi dilakukan untuk mengetahui berapa lama ESI harus direndam sebelum pemakaian dan dapat digunakan untuk mengukur aktivitas ion nitrat. Hal ini ditunjukkan dengan seberapa jauh harga faktor Nernst terhadap waktu menyimpang dari harga teotitis yaitu 59,12 ± 5 mV/dekade konsentrasi. Untuk keperluan ini maka dilakukan pengukuran potensial larutan KNO3 pada L.3.2 dengan variasi waktu perendaman 0,25; 0,5; 1, 3, 6, 12, 24 jam. Pengukuran dilakukan dengan 3 kali pengulangan. 3.4.5 Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan nitrat

dalam pupuk dengan dibandingkan terhadap metode spektrofotometri UV

3.4.5.1 Penentuan nitrat dengan ESI nitrat tipe tabung Uji ini dilakukan untuk menentukan apakah ESI yang telah dibuat dapat digunakan untuk penentuan kadar nitrat dalam pupuk. Preparasi sampel pupuk dilakukan dengan cara memipet sampel pupuk sebanyak 1 mL, kemudian dipindahkan dalam labu takar 1000 mL secara kuantitatif dan diencerkan sampai tanda batas. Larutan sampel kemudian diukur potensialnya menggunakan ESI yang telah dibuat. Hasil dari pengukuran diekstrapolasikan pada kurva baku KNO3 1x10-5, 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2, dan 1x10-1 M atau 6,2x10-1 – 6,2x103 ppm . 3.4.5.2 Penentuan nitrat dengan spektrofotometer UV Metoda standar yang digunakan sebagai metoda pembanding untuk penentuan nitrat dalam pupuk adalah metoda spektrofotometri UV. Sampel pupuk hasil preparasi pada 3.4.5.1 ditambah dengan 20 mL larutan HCl 1 M dan diukur nilai absorbnsinya pada panjang gelombang 220 nm. Nilai absorbansi pengukuran sampel diekstrapolasikan pada kurva baku KNO3 0-2,5 mg NO3

--N/L. 3.4.6 Analisa Data Data hasil pengukuran penentuan nitrat dalam sampel pupuk secara potensiometri dan spektrofotometri UV dihitung besarnya % kesalahan untuk menentukan akurasi, coeffisient of variantion (CV)

24

untuk menentukan presisi dan uji T (keberartian). Perhitungannya menggunakan rumus pada persamaan 2.9 – 2.14.

Uji t dilakukan untuk mengetahui apakah kedua metode memiliki selisih yang berarti. Dalam uji ini, diambil hipotesis nol (H0) yang menyatakan bahwa kedua metoda memberikan hasil yang sama atau tidak berbeda nyata. Nilai t yang diperoleh dari perhitungan kemudian dibandingkan dengan nilai t dari tabel sebaran t, jika nilai thitung < ttabel maka H0 diterima, dan sebaliknya. Nilai ttabel untuk n = 3, P = 90% adalah sebesar 2,92 (Miller dan Miller, 1991).

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembuatan dan Penentuan komposisi optimum membran

ESI nitrat tipe tabung Hasil dari pembuatan ESI nitrat tipe tabung yang dibuat sesuai skema Gambar 3.1 dan Gambar 4.1 menunjukkan bahwa ESI ini memiliki konstruksi yang sederhana dan berukuran kecil dengan tinggi = (±7) cm dan diameter = (±1) cm sehingga mudah digunakan untuk analisis di lapangan.

25

Gambar 4.1 Konstruksi ESI nitrat tipe tabung Keterangan Gambar 4.1 : 1) Badan Elektroda, 2) Elektroda pembanding dalam Ag/AgCl, 3) Tempat menyuntikkan larutan pembanding dalam KCl 1x10-3 M, 4) Membran ESI. Hasil penentuan optimasi komposisi membran dapat dilihat

pada Tabel 4.1. Membran dibuat dengan memvariasi % berat aliquat 336-nitrat, PVC, dan DBP, berdasar harga parameter kelarutan bahan pembentuk membran tersebut (de-dm). Dari data dapat dinyatakan bahwa semakin kecil nilai (de-dm) maka harga faktor Nernst-nya semakin mendekati harga teoritis yaitu 59,12. Harga (de-dm) yang kecil menunjukkan bahwa membran membentuk fasa yang homogen antara bahan pembentuk membrannya. Sehingga dapat dinyatakan

31

2

4

26

bahwa komposisi bahan pembentuk membran mempengaruhi kinerja ESI nitrat tipe tabung. Data pada Tabel 4.1 menyatakan bahwa variasi kompisisi membran nomor tiga dengan perbandingan % berat Aliquat 336-nitrat : PVC : DBP = 4 : 35 : 61 dalam pelarut THF (perbandingan berat : vulome = 1 : 3), memberikan harga faktor Nernst sesuai dengan harga faktor Nernst teoritis. Tabel 4.1 Pengaruh komposisi bahan pembentuk membran terhadap

harga Faktor Nernst (S) untuk penentuan komposisi optimum membran

% berat Komposisi membran

Aliquat 336-nitrat

PVC DBP de dPVC dDBP dm de-dmS

(mV/ dekade

1 5 30 65 9,5 9,41 9,3 8,868 0,632 52,8 ± 0,2 2 5 40 55 9,5 9,41 9,3 8,879 0,621 56,3 ± 1,4 3 4 35 61 9,5 9,41 9,3 8,967 0,533 59,8 ± 1,2 4.2 Karakterisasi Sifat Dasar ESI nitrat tipe tabung 4.2.1 Faktor Nernst, Kisaran Konsentrasi Linier dan Batas

Deteksi Hasil pengukuran potensial ESI nitrat tipe tabung yang menyatakan harga faktor Nernst, kisaran konsentrasi linier, dan batas deteksi ditunjukkan pada tabel pada Tabel 4.2 dan Gambar 4.2. Data dalam Tabel 4.2 menunjukkan bahwa ESI nitrat tipe tabung yang telah dibuat bersifat Nernstian karena menghasilkan harga faktor Nersnt dalam rentang teotiris yaitu 59,8±1,2 mV/dekade konsentrasi. Kisaran konsentrasi liniernya panjang yaitu pada konsentrasi (5 x 10-5–5 x 10-1) M atau (6,2 x 10-1 – 6,2 x 103) ppm.

Tabel 4.2 Potensial ESI nitrat tipe tabung E (mV) ESI ntrat tipe tabung

[NO3-] (M) p[NO3

-] 1 2 3 Rata-rata 1.10-8 8 188 221.3 182 197.1 1.10-7 7 208 235.3 224 222.4 1.10-6 6 224.7 248.7 242 238.4 1.10-5 5 219.7 237 228 228.2 1.10-4 4 196.7 198 197 197.2 1.10-3 3 143 136 135 138.0 1.10-2 2 67 62 62 63.7 1.10-1 1 5 -1 0 1.3

Faktor Nernst = 59.1 61.2 59.1 59.8 E° (mV/dekade konsentrasi) = -41.9 -57.2 -52.9 -50.7

Koefisien regresi = 0.9938 0.9950 0.9921 0.9936

Kisaran konsentrasi = 10-5 ─ 10-1 M atau 6,2 x 10-1─ 6,2 x 103 ppm

Batas deteksi = 7,94 x 10-6 M atau 0,49 ppm S slope = 1,20

% S

27

slope relatif = 0,02

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

- log [NO3-], M

E (m

V)

Batas Deteksi

Kisaran konsentrasi pengukuran

-Gambar 4.2 Kurva E (mV) terhadap –log log [NO3 ] untuk penentuan kisaran konsentrasi linier dan batas deteksi

28

Batas deteksi pengukuran menggunakan ESI nitrat tipe tabung diharapkan serendah mungkin agar dapat digunakan untuk penentuan nitrat dalam jumlah sekecil mungkin. Gambar 4.2 menunjukkan bahwa batas deteksi pengukuran menggunakan ESI nitrat tipe tabung yang diperoleh cukup rendah yaitu pada konsentrasi 7,94 x 10-6 M atau 0,49 ppm sehingga ESI ini dapat digunakan untuk analisis renik. Jadi selain dapat digunakan untuk analisis nitrat dalam pupuk yang jumlahnya relatif tinggi, ESI ini juga dapat digunakan untuk analisis nitrat pada sampel lain yang mengandung nitrat dalam jumlah renik seperti pada air minum yang mengandung nitrat < 10 ppm.

ESI nitrat tipe tabung yang telah dibuat memiliki harga faktor Nernst, kisaran konsentrasi pengukuran, dan limit deteksi yang lebih baik dibanding elektroda yang telah dibuat sebelumnya. Reprodusibilitas atau kedapatulangan pembuatan ESI nitrat tipe tabung ditentukan untuk mengetahui apakah pembuatan ESI dapat diulang dengan baik, yang ditunjukkan oleh harga simpangan baku dan kesalahan relatif dari harga faktor Nernst yang terukur yaitu 1,20 dan 0,02 %. Harga tersebut menunjukkan bahwa pembuatan ESI nitrat tipe tabung mempunyai kedapatulangan yang baik. Potensial standar (E°) dari ESI nitrat tipe tabung memiliki nilai yang berubah-ubah sehingga untuk mengetahui kestabilan harga E° maka dilakukan pengukuran potensial selama 7 hari pada awal pembuatan, karena harga E° mempengaruhi persamaan Nernst Tabel 4.3 Persamaan Nernst tiap selang waktu 7 hari pertama t (hari) Persamaan Nernst 1 (awal) E = -41,9 + 59,1 Log anitrat

2 E = -31,7 + 59,9 Log anitrat

3 E = -41,6 + 60,6 Log anitrat

4 E = -33,2 + 60 Log anitrat

5 E = -33,9 + 59,5Log anitrat

6 E = -37,1 + 62,5 Log anitrat

7 E = -35,4 + 61,2 Log anitrat

Berdasar Tabel 4.3, dapat ditentukan persamaan Nernst terhadap fungsi waktu yang perhitungannya disajikan pada Lampiran L.5.1 diperoleh persamaan E° = (-41,9 ± 2,88t) mV/hari. Perubahan

potensial ini hanya dipengaruhi oleh perubahan E°, faktor Nernst tidak mempengaruhi karena harga faktor Nernst yang diperoleh masih mempunyai nilai dalam rentang Nernstian. Harga E° yang tidak stabil dipengaruhi oleh ketidaksetimbangan yang terjadi pada antarmuka membran dengan larutan pembanding dalam ESI nitrat tipe tabung (Nielsen dan Hansen, 1976). 4.2.2 Waktu Respon Hasil pengukuran waktu respon ESI nitrat tipe tabung dapat dilihat pada Tabel 4.4, Gambar 4.3 dan Lampiran L.3.2. Berdasarkan Tabel 4.4 dan Gambar 4.3 diketahui bahwa waktu respon ESI nitrat tipe tabung pada konsentrasi terendah dari kisaran konsentrasi (1x10-5 – 1x10-1) M yang masih memberikan respon Nernstian adalah 45 detik. Hal ini menunjukkan bahwa ESI yang dihasilkan memiliki waktu respon yang cukup bagus karena memberikan potensial ESI berharga konstan dalam waktu yang relatif cepat (< 1 menit). Waktu respon dari ESI nitrat tipe tabung diharapkan cepat karena semakin cepat elektroda tersebut memberi respon potensial konstan maka semakin baik kinerja dari elektroda tersebut. Sehingga ESI ini dapat digunakan untuk tujuan pengukuran.

Kurva Waktu Respon ESI nitrat tipe tabung

0

50

100

150

200

250

300

0 20 40 60 80 100 120 140Waktu (detik)

E (m

V)

1.00E-08 1.00E-07 1.00E-06 1.00E-05 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01

Gambar 4.3 Waktu respon ESI nitrat tipe tabung

29

Tabel 4.4 Waktu respon ESI nitrat tipe tabung - -[NO ] (M) p[NO ] Waktu respon (detik) 3 3

1.10-8 8 60 1.10-7 7 60 1.10-6 6 60 1.10-5 5 45 1.10-4 4 30 1.10-3 3 30 1.10-2 2 30 1.10-1 1 15

Tabel 4.4 menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi larutan KNO3 maka waktu respon ESI nitrat tipe tabung semakin cepat. Hal ini dapat dijelaskan berdasar reaksi pertukaran ion pada persamaan 4.2.

(4.2)

Aliquat 336-nitrat ketika berada pada antarmuka (membran dengan larutan) akan berinteraksi dengan air (pada saat prakondisi) sehingga terjadi disosiasi membentuk RR

30

3’N+ - dan NO3 . NO3- yang

berada pada antarmuka akan bertukar dengan NO3- yang berada pada

larutan uji untuk mencapai kesetimbangan membentuk aliquat 336-nitrat kembali. Pertukaran ini dapat terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi antara -NO3 yang berada pada antarmuka dengan NO3

- yang berada pada larutan uji. Jika jumlah NO -

3 pada larutan uji besar maka kesetimbangan dapat terjadi dengan cepat, tapi sebaliknya jika jumlah NO -

3 pada larutan uji semakin sedikit maka kesetimbangan semakin lama terjadi. Sehingga dapat dinyatakan bahwa semakin besar konsentrasi larutan uji maka semakin cepat waktu responnya, dan sebaliknya.

4.2.3 Usia Pemakaian Hasil penentuan hubungan antara harga faktor Nernst

terhadap waktu (hari) ditunjukkan pada Gambar 4.4 dan Tabel 4.5

4042444648505254565860626466

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

waktu (hari)

Fakt

or N

erns

t (m

V/de

kade

ko

nsen

tras

i)

Slope batas atas slope teoritis batas bawah

Gambar 4.4 Kurva hubungan faktor Nernst terhadap waktu (hari) Gambar 4.4 dan Tabel 4.5 menunjukkan bahwa ESI memberikan harga faktor Nernst yang masih dalam rentang teoritis sampai hari ke-40. Tetapi dapat dinyatakan bahwa ESI dapat digunakan sampai hari ke-70 karena ESI ini memiliki harga koefisien korelasi yang besar yaitu r = 0,9830. Harga r ini lebih besar dibandingkan harga r pada tabel (rtabel = 0,9000) sehingga potensial yang terukur masih memiliki hubungan yang linier dengan [NO3

-]. Dari harga r tersebut dapat dinyatakan bahwa ESI nitrat tipe tabung yang telah dibuat masih dapat digunakan sampai hari ke-70 karena memiliki linieritas yang tinggi tetapi sensitivitasnya berkurang karena harga faktor Nernstnya tidak pada rentang harga teoritis.

Perubahan harga faktor Nernst yang cenderung menurun menunjukkan bahwa sensitifitas ESI nitrat juga menurun. Hal ini disebabkan karena salah satu komponen penyusun membran yaitu DBP secara perlahan-lahan lebih terdistribusi ke bagian membran yang kontak dengan larutan uji sehingga menyebabkan membran menjadi tidak homogen. Distribusi ini disebabkan karena perbedaan sifat hidrofobisitas yang dapat ditentukan dari harga parameter kelarutannya. Harga parameter kelarutan yang besar menunjukkan sifat yang semakin hidrofobik (Nielsen dan Hansen, 1976). DBP memiliki harga parameter kelarutan yang paling kecil

31

32

(9,3 (kal.cm-3 1/2) ) dibandingkan aliquat 336-nitrat (9,5 (kal.cm-3 1/2) ) dan PVC (9,41 (kal.cm-3 1/2) ) sehingga DBP memiliki sifat yang kurang hidrofobik dibanding aliquat 336-nitrat dan PVC. Karena sifat yang kurang hidrofobik ini, maka DBP akan tertarik oleh air yang bersifat hidrofilik sehingga secara perlahan-lahan DBP akan terdistribusi ke bagian antarmuka membran yang kontak dengan larutan uji. DBP yang berada pada antarmuka membran dengan larutan uji akan menghalangi pergerakan dan pertukaran ion nitrat pada antarmuka membran sehingga menyebabkan respon potensialnya tidak Nernstian.

Tabel 4.5 Hubungan harga Faktor Nernst terhadap waktu

Waktu Faktor Nernst r (Hari) 1 59,1 0,9938 2 59,9 0,9939 3 60,6 0,9982 4 60,0 0,9925 5 59,5 0,9914 6 62,5 0,9967 7 61,2 0,9951 10 59,1 0,9935 15 59,2 0,9979 20 57,9 0,9961 30 56,0 0,9894

40 55,2 0,9880 50 53,4 0,9944 60 52,5 0,9954 70 51,4 0,9830 80 49,6 0,9840 90 48,7 0,9812

100 48,6 0,9496 110 46,1 0,9291 120 44,6 0,9172

130 43,3 0,8843

0,1 M 4.3 Pengaruh waktu prakondisi dalam Larutan KNO3 Hasil pengukuran hubungan waktu prakondisi dengan harga faktor Nernst ditunjukkan pada Tabel 4.6 dan Gambar 4.5

50

55

60

65

70

75

0 5 10 15 20 25 30

Lama Perendaman (jam)

Fakt

or N

erns

t (m

V/d

ekad

e

kons

entr

asi)

Slope batas bawah Slope teotitis batas atas

Gambar 4.5 Kurva pengaruh waktu prakondisi terhadap harga faktor Nernst

Tabel 4.6 Pengaruh waktu prakondisi terhadap harga faktor Nernst

Waktu perendaman (jam)

Faktor Nernst (mV/dekade) No.

1 0,25 70,2 2 0,5 64,5 3 1 59,9 4 3 59,3 5 6 57,4 6 12 56,2 7 24 54,3

Tabel 4.6 dan Gambar 4.5 menyatakan bahwa waktu prakondisi ESI nitrat tipe tabung dalam larutan KNO3 0,1 M yang menghasilkan sifat Nernstian adalah pada 1-12 jam, jadi sebelum digunakan untuk pertama kali ESI ini harus direndam dalam larutan KNO3 minimum 1 jam dan maksimum 12 jam. Karena pada kisaran waktu tersebut menghasilkan harga faktor Nernst yang masih dalam rentang teoritisnya. Pada waktu perendaman kurang dari 1 jam dan lebih dari 12 jam memberikan harga faktor Nernst yang menyimpang dari harga teoritis, sehingga tidak boleh dilakukan. Hal ini disebabkan oleh terjadinya proses disosiasi dalam membran yang membutuhkan adanya air dalam jumlah tertentu untuk mencapai

33

kesetimbangan. Jika air dalam larutan perendam belum mencukupi kebutuhan membran untuk proses disosiasi maka reaksi pertukaran ion belum mencapai kesetimbangan sehingga menghasilkan respon potensial tidak Nernstian, sedangkan pada perendaman 1-12 jam kebutuhan air dalam membran untuk disosiasi telah terpenuhi sehingga respon potensialnya bersifat Nernstian. Jika air dalam larutan melebihi kebutuhan membran untuk proses disosiasi maka akan menyebabkan pori-pori membran menjadi membesar sehingga terjadi penggembungan membran dan menyebabkan sensitivitas membran berkurang, selain itu juga dapat menyebabkan sulitnya pertukaran ion karena terhalang oleh adanya air. Selain menyediakan air untuk proses disosiasi, prakondisi juga bertujuan untuk menjenuhkan membran dengan ion yang disensornya dan menghilangkan impuritis ion Cl- yang masih terdapat dalam membran (Watoni, et al, 2007). Reaksi disosiasi didunjukkan pada persamaan 4.1

34

RR3’N-NO3 RRH2O 3N+ - + NO (4.1) 3

4.4 Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan kadar

nitrat dalam sampel pupuk Metode potensiometri menggunakan ESI nitrat tipe tabung ini merupakan metode alternatif untuk penentuan nitrat yang diharapkan dapat menggantikan metode Spektrofotometri UV dengan menghasilkan akurasi dan presisi yang sama. Untuk mengetahui akurasi dan presisi masing-masing metode maka dilakukan pengukuran kadar nitrat yang terkandung dalam sampel pupuk menggunakan kedua metode tersebut. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kedua metode ini menghasilkan kesalahan < 6 % dan CV < 8 %.

Hasil pengukuran penentuan kadar nitrat secara potensiometri dan spekrofotometri UV ditunjukkan pada Lampiran L.4.8 dan L.4.9, pada kedua data ini dilakukan uji t (keberartian) menggunakan persamaan 2.11 untuk mengetahui apakah kedua metode tersebut memberikan hasil yang sama atau tidak berbeda nyata. Hasil perbandingan penentuan nitrat dengan metode potensiometri dan spektrofotometri UV menggunakan uji t ditunjukkan pada Tabel 4.7

35

Tabel 4.7 Perbandingan Metode Potensiometri dan Spektrofotometri UV

[NO3-] dari

Spektrofotometri UV [NO3

-] dari Potensiometri

thitung

ttabel

3,03.10-3 ± 2,39.10-4 M atau

188,07 ± 14,70 ppm

2,75.10-3 ± 1,64.10-4 M atau

170,50 ± 10,15 ppm 1,70 2,92

Data Tabel 4.7 menyatakan bahwa harga thitung < ttabel, hal ini

menunjukkan bahwa metode potensiometri menggunakan ESI memberikan hasil yang tidak berbeda nyata dengan metode spektrofotometri UV. Sehingga dapat dinyatakan bahwa metode potensiometri menggunakan ESI dapat menggantikan metode spektrofotometri UV.

36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Komposisi optimum membran ESI Nitrat tipe tabung yaitu pada

komposisi perbandingan % berat aliquat 336-Nitrat : PVC : DBP = 4 : 35 : 61 dalam pelarut THF dengan perbandingan b/v = 1 :3.

2. ESI Nitrat tipe tabung dengan komposisi membran optimum mempunyai karakteristik yaitu bersifat Nernstian dengan harga faktor Nernst 59,8±1,2 mV/dekade konsentrasi, kisaran konsentrasi pengukuran panjang ((1x10-5-1x10-1) M atau (6,2x10-1 -6,2x103) ppm), batas deteksi rendah (7,94 x 10-6 atau 0,49 ppm), waktu respon cepat (45 detik), dan memiliki ESI masih dapat digunakan selama 70 hari.

3. Waktu prakondisi yang baik untuk ESI nitrat tipe tabung adalah minimum 1 jam dan maksimum 12 jam.

4. ESI Nitrat tipe tabung yang dihasilkan dapat digunakan untuk penentuan kadar nitrat dan menggantikan metode spektrofotometri UV.

5.2 Saran

Untuk meningkatkan usia pemakaian ESI tipe tabung perlu dilakukan penelitian lebih menggunakan bahan aktif membran dalam plasticizer yang lebih hidrofobik.

37

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2006. “Ion Selectif Elektrodes (ISE)”. http://cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Chemistry/Analyticalchemistry/MethodsInstrumentation/IonSelective/IonSelective.htm. di akses 8 januari 2007.

Anonim. 2007. Pupuk. http://id.wikipedia.org/wiki/Pupukhttp://id. Wikipedia.org/wiki/Pupuk. diakses 19 januari 2008.

Argonne. 2005. Nitrate and Nitrite. http://www.epa.gov/OGWDW /dwh/c-ioc/nitrates.html. diakses 29 November 2007.

Atikah. 1994. Pembuatan dan Karakterisasi elektroda selektif nitrat tipe kawat terlapis. Thesis Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Bandung. Hal 25-28, 96-99.

Bailey, P. L. 1976. Analysis With Ion Selective Electrodes. Heyden and Son Ltd. Britain. Pp 50-57.

Bassett, J., R. C. Denney., G. H. Jeffery., dan J. Mendham. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Penerjemah : Dr. A. Hadyana Pudjaatmaka dan Ir. L. Setiono. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta. Hal 667-676.

Baum, G dan Lynn, M. 1972. Polymer Membrane Electrodes. anal. Chim. Acta. Pp 393 - 403.

Bendikov, T. A., Juyoul. K., dan Thomas. C.H. 2005. Development and environmental application of a nitrate selective microsensor based on doped polypyrrole films. Science Direct. California. p 514.

Cognis, C. 2006. Aliquat 336. http://www.cognis.com. di akses 3 januari 2007.

Covington, A. K. 2006. “Introduction: Basic Electrode Types, Clssification, and Selectivity Consideration.”In Covington. A.K (ed.). Ion Selective Electrode Methodology. Volume 1, CRC Press. Boca Raton. Pp 1–3.

Energi. 2000. Masalah Hujan Asam, Nomor 34, Tahun VI, November 2000. http://www.elektroindonesia.com/elektro/ ener34.html. diakses 10 September 2006.

http://cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Chemistry/Analyticalchemistry/MethodsInstrumentation/IonSelective/IonSelective.htm



http://id.wikipedia.org/wiki/Pupukhttp://id.%20Wikipedia.org/wiki/Pupuk

http://id.wikipedia.org/wiki/Pupukhttp://id.%20Wikipedia.org/wiki/Pupuk

http://www.epa.gov/OGWDW%20/dwh/c-ioc/nitrates.html.%20diakses%2029%20November%202007

http://www.epa.gov/OGWDW%20/dwh/c-ioc/nitrates.html.%20diakses%2029%20November%202007

http://www.cognis.com/

http://www.elektroindonesia.com/elektro/%20ener34.html

http://www.elektroindonesia.com/elektro/%20ener34.html

38

Evans. 1991. Potensiometry and Ion Selektive Electrodes. John Willey and Sons. New York. Pp 58, 69.

Ewing, G.W. 1985. Instrumental Methods of Chemical Analysis. 4th Ed. Mc Graw-Hill Co. New York. p 44.

Greenberg, A, E., Joseph, J, C., dan David, J., 1981 Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater. 15th Ed. American Public Healt Assosiation. Washington. Pp 367–377.

IUPAC. 1997. General Terms Relevant to Ion-Selective Electrode, IUPAC Compendium of Chemical Technology. http://www.iupac.org/publications/analytical_compendium. diakses 4 desember 2006.

Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Penerjemah : A. Saptorahardjo. Universitas Indonesia Press. Jakarta. Hal 201-202.

Lakshminarayanaiah. 1979. Membrance Electrodes. Academic Press. London. Pp 62–64, 224–226, 237.

Lingga, P dan Marsono. 2004. Petunjuk Penggunaan Pupuk. PT Penebar Swadaya. Jakarta. Hal 19-41.

Miller, J. C., dan Miller, J. N. 1991. Statistika untuk Kimia Analitik. Penerbit ITB. Bandung. Hal 114-120.

Nielsen, H. J dan Hansen , E. H. 1976. New Nitrate Ion-Selective Electrodes Based on Quarternary Ammonium Compounds in Nonporous Polymer Membranes. Analytica Chimica Acta. Pp 1-16.

Pescok, R., Shield, L. D., Cairns, T. and Mc William, I. G. 1976 Modern Methods of Chemical Analysis. 2

nd edition. John

Wiley & Sons Inc. New York. p 147.

Pranitis, D. M. 1992. Potentiometric Ion Gas And Bio Selective Membrane Electrodes. Crit. Rev. In Anal. Pp 163-186.

Qian, Q., G. S. Wilson, K. B. James, dan H. H. Girault. 2001. Micro ITIES Detection of Nitrate by Facilited Ion Transfer. Anal. Chem. Pp 49-50, 70.

http://www.iupac.org/publications/analytical_compendium

39

Sax, N. I., dan Lewis, R. J. 1987. Hawley’s Condensed Chemical Dictionary. Van Nostrand Reinhold. New York. Pp 1139-1140.

Skoog, D. A., Donald, M. W., dan James, H. 1990. Analytical Chemistry an Introduction. 5th Ed. Saunders College Publishing. Philadelphia. Pp 23–27.

Thomas, J. D. R. 1985. Solvent Polymeric Membrane Ion Selective Electrodes. anal. Chim. Acta. Pp 290-297.

Tissue, B. M. 1997. Potentiometry. http://www.ull.chemistry.uakron. edu. diakses 15 september 2007.

Utama, H, W. 2007. Keracunan Nitrit-Nitrat. http://www.klikharry.wordpress.com/2007/02/21/keracunan-nitrit-nitrat/. diakses 13 september 2007.

Vesely, J., Dalibor, W., dan Karel, S. 1978. Analysis With Ion Selective Electrodes. Ellis Horwood limited Publishers. Chichester. Pp 22, 44.

Walstad, D. 2007. Tanaman dan Biologikal Filter. http://www.Geocities.com/plants-and-biological-filtration. htm. diakses 12 September 2007.

Watoni, A. H., Suryo. G., Indra. N dan Buchari. 2007. Electrochemical Synthezis and Characterization of PolyPyrrole for Dodecylsulfate Sensor Membrane. Departemene of Bandung Institut of Technologi. Bandung. p 1.

Winata, I. N. A., Siswoyo dan T. Mulyono. 2000. Perbandingan Kandungan P dan N Total dalam Air Sungai di Lingkungan Perkebunan dan Persawahan. Ilmu Dasar. Jember. Hal 24.

Wroblewski, W. 2005. Ion Selective Electrodes. http://www.csrg. ch.pw.edu.pl. diakses 8 januari 2007.

Yuwono, N. W., 2006, Pupuk Nitrogen, http://www.nasih.staff. ugm. ac.id/p/003%20p%20n.htm. diakses 29 November 2007

http://www.ull.chemistry.uakron/

http://www.klikharry.wordpress.com/2007/02/21/keracunan-nitrit-nitrat/

http://www.klikharry.wordpress.com/2007/02/21/keracunan-nitrit-nitrat/

http://www.geocities.com/plants-and-biological-filtration.%20htm.%20diakses%2012%20September%202007.

http://www.geocities.com/plants-and-biological-filtration.%20htm.%20diakses%2012%20September%202007.

LAMPIRAN 1. DIAGRAM ALIR PENELITIAN L. 1. 1 Tahapan Penelitian

40

+ THF - elektrolisis + Badan Elektroda

− Faktor Nernst − Kisaran konsentrasi

pengukuran − Batas deteksi − Waktu respon − Usia pemakaian

ESI nitrat tipe tabung

Pembuatan membran

Aplikasi pada pupuk

PREPARASI LARUTAN

Larutan Aliquat 336-Cl

Larutan induk KNO3

Larutan Aliquat 336-nitrat

DBPPVC

Larutan KCl 1x10-3 M

Larutan KCl 1x10-2 M

Elektroda pembanding dalam Ag/AgCl

Karakterisasi sifat dasar ESI

- Waktu prakondisi

Data Data

Data

Akurasi, presisi

L. 1. 2 Penerapan ESI nitrat tipe tabung untuk penentuan nitrat pada pupuk

ESI nitrat tipe tabung

Aplikasi pada pupuk

Pengukuran kadar nitrat dengan

spektrofotometri UV

Data

Uji t

Kesimpulan

Data

41

42

LAMPIRAN 2. PERHITUNGAN PEMBUATAN LARUTAN L.2.1 Pembuatan 100 mL larutan KNO3 1 M

• mol KNO3 = M x V = 1 mol/L x 0,1 L = 0,1 mol • massa = mol x Mr = 0,1 mol x 101,1 g/mol = 10,11 g

Jadi berat KNO3 yang ditimbang sebesar 10,11 g L.2.2 Pembuatan 50 mL larutan KCl 1 M

• mol KCl = M x V = 1 mol/L x 0,05 L = 0,05 mol • massa = mol x Mr = 0,05 mol x 74,55 g/mol = 3,728 g

Jadi berat KCl yang ditimbang sebesar 3,728 g L.2.3 Pembuatan 25 mL larutan KCL 1x10-2 M

• mol KCl = M x V = 0,01 mol/L x 0,025 L = 2,5x10-4 mol • massa = mol x Mr = 2,5x10-4 mol x 74,55 g/mol = 0,019 g

Jadi berat KCl yang ditimbang sebesar 0,019 g L.2.4 Pembuatan 25 mL larutan KCl 1x10-3 M dari larutan KCl

1x10-2 M • Pembuatan 25 mL larutan KCl 1x10-3 M dari KCl 1x10-2 M

V1 x M1 = V2 x M2V1 x 1x10-2 M = 25 mL x 1x10-3 M V1 = 2,5 mL

Jadi volume larutan KCl 1x10-2 M yang dibutuhkan untuk pembuatan 25 mL larutan KCl 1x10-3 M sebanyak 2,5 mL.

-L.2.5 Contoh perhitungan konversi ppm NO3 dalam larutan KNO

43

3 1x10-1 M

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

mg⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Lmol- -• Ppm NO = 0,1 x Mr NO x 1000 3 3

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛g

mg⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Lmol

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

molg = 0,1 x 62 x 1000

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Lmg

= 6200 = 6200 ppm

L.2.6 Pembuatan 100 mL larutan HCl 1 M

• Massa jenis HCl pekat = 1,1900 g/mL

• Kadar HCl pekat = 37 %

• Mr HCl = 36,461 g/mol

• Konsentrasi HCl pekat adalah:

LmLxx

molgmLg

11000

10037

/461,36/1900,1

[HCl] =

= 12,0759 M

Larutan HCl 1 M sebanyak 100 mL dibuat dengan menggunakan HCl pekat sebanyak :

M1 x V1 = M2 x V2 12,0759 M x V1 = 1 M x 100 mL V = 8,3 mL 1

Jadi HCl yang dibutuhkan untuk membuat 100 mL larutan HCl 1 M sebanyak 8,3 mL.

L.2.7 Contoh perhitungan harga parameter kelarutan bahan membran

Contoh perhitungan harga parameter kelarutan bahan pendukung membran (d -de m) pada komposisi membran nomor 3 pada data Tabel 3.1.

× d d

44

m = (W ) + (W d ) DBP×PVC PVC DBP = (0,35 × 9,41 (kal. cm-3 1/2) ) + (0,61 × 9,3 (kal. cm-3 1/2) ) = 8,967 (kal. cm-3 1/2)

de-dm = 9,5 (kal. cm-3 1/2) – 8,967 (kal. cm-3 1/2) = 0,533 L.2.8 Contoh perhitungan berat dari bahan komponen membran

yang digunakan Contoh perhitungan berat komponen membran untuk komposisi nomor 3 pada Tabel 3.1. Membran dibuat sebanyak 3 g. • Berat Aliquat 336-nitrat

= % berat aliquat 336-nitrat × berat membran = 4 % × 3 g

= 0,12 gram jadi berat aliquot 336-nitrat yang ditimbang untuk pembuatan 3 gram membran sebanyak 0,12 gram.

• Berat DBP = % berat DBP × berat membran = 61 % × 3 gram = 1,83 gram jadi berat DBP yang ditimbang untuk pembuatan 3 gram membran sebanyak 1,83 gram.

• Berat PVC = % berat PVC × berat membran

= 35 % × 3 gram = 1,05 gram jadi berat PVC yang ditimbang untuk pembuatan 3 gram membran sebanyak 1,05 gram.

45

LAMPIRAN 3. PEMBUATAN LARUTAN L.3.1 Pembuatan larutan induk KNO3 1 M Larutan induk KNO3 1 M dibuat dari padatan kalium nitrat yang dikeringkan terlebih dahulu pada suhu 105oC selama 2 jam dalam oven untuk menghilangkan air, setelah itu KNO3 didiamkan dalam desikator selama 30 menit. Padatan tersebut (BM=101,11 g/mol) ditimbang sebanyak 10,111 g, kemudian dilarutkan dengan akuades ± 10 mL dalam gelas kimia. Larutan dipindahkan dalam labu takar 100 mL secara kuantitatif dan diencerkan sampai tanda batas. L.3.2 Pembuatan larutan KNO3 1x10-8, 1x10-7, 1x10-6, 1x10-5,

1x10-4, 1x10-3, 1x10-2, 1x10-1 M Tabel L.3.1 Pembuatan larutan KNO3 1x10-8, 1x10-7, 1x10-6,

1x10-5, 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2, 1x10-1 M M1 (M) V1 (mL) M2 (M) V2 (mL)

1 2,5 1 x 10-1 25 1 x 10-1 2,5 1 x 10-2 25 1 x 10-2 2,5 1 x 10-3 25 1 x 10-3 2,5 1 x 10-4 25 1 x 10-4 2,5 1 x 10-5 25 1 x 10-5 2,5 1 x 10-6 25 1 x 10-6 2,5 1 x 10-7 25 1 x 10-7 2,5 1 x 10-8 25

L.3.3 Pembuatan larutan KCl 1 M Larutan KCl 1 M digunakan sebagai larutan pengisi elektroda pembanding Ag/AgCl. Larutan ini dibuat dengan menimbang padatan KCl sebanyak 3,728 g (BM=74,55 g/mol), kemudian dilarutkan dengan akuades ± 10 mL dalam gelas kimia. Larutan dipindahkan dalam labu takar 50 mL secara kuantitatif dan diencerkan sampai tanda batas. L.3.4 Pembuatan larutan KCl 1x10-2 M Larutan KCl 1x10-2 M digunakan untuk pembuatan elektroda penbanding dalam Ag/AgCl secara elektrolisis. Larutan ini dibuat dengan menimbang padatan KCl sebanyak 0,019 g, kemudian

46

dilarutkan dengan akuades ± 5 mL dalam gelas kimia. Larutan dipindahkan dalam labu takar 25 mL secara kuantitatif dan diencerkan sampai tanda batas. L.3.5 Pembuatan larutan KCl 1x10-3 M Larutan KCl 1x10-3 M digunakan sebagai larutan pengisi ESI nitrat tipe tabung yang telah dibuat. Larutan ini dibuat dengan memipet 2,5 mL larutan KCl 1x10-2 M, kemudian dipindahkan ke dalam labu takar 25 mL dan diencerkan sampai tanda batas.

47

LAMPIRAN 4. DATA HASIL PENELITIAN L.4.1 Data Penentuan Komposisi Membran Tabel L.4.1 Hasil penentuan komposisi optimum membran

% Berat Komposisi membran Aliquat-nitrat PVC DBP

Faktor Nernst

1 5 30 65 52,8 ± 0,2 2 5 40 55 56,3 ± 1,4 3 4 35 61 59,8 ± 1,2

L.4.2 Data Penentuan Waktu Respon Tabel L.4.2 Hasil penentuan waktu respon

E (mV) pada waktu (detik) [NO3-]

(M) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 1.10-8 223 224 226 228 228 228 229 228 228 1.10-7 246 246 244 248 248 248 248 249 248 1.10-6 260 260 261 264 266 266 264 263 266 1.10-5 250 252 253 255 255 253 255 254 255 1.10-4 218 218 219 219 219 218 219 218 219 1.10-3 148 148 149 149 149 149 149 149 149 1.10-2 68 68 69 69 69 69 69 69 69 1.10-1 4 5 5 5 5 5 5 5 5

L.4.3. Data Pengukuran Potensial selama 7 hari pertama Tabel L4.3 Hasil rata-rata pengukuran potensial (3 kali pengukuran) ESI nitrat tipe tabung selama 7 hari

pertama E (mV) ESI ntrat tipe tabung

- - [NO ] p[NO ] 1 2 3 4 5 6 73 3 1.10-8 8 188 210,7 244 226,7 225,3 199 228,7 1.10-7 7 208 255,0 272,7 265,3 260 265,3 268,7 1.10-6 6 224,7 266,0 282 276,3 270 271,7 267 1.10-5 5 219,7 255 256,7 253 248,3 266 259 1.10-4 4 196,7 224 202 218 218 222 222 1.10-3 3 143 156,7 150 160 156 158 155 1.10-2 2 67 80 77 82 80 83 82 1.10-1 1 5 16 16 21 20 23 23 Faktor Nernst = 59,1 59,9 60,6 60,0 59,5 62,5 61,2 E° (mV/dekade

Konsentrasi) = -41,9 -31,7 -41,6 -33,2 -33,9 -37,1 -35,4 Koefisien regresi = 0,9938 0,9939 0,9982 0,9925 0,9914 0,9967 0,9951

48

L.4.4 Data Faktor Nernst terhadap fungsi waktu (hari) Tabel L.4.4 Penentuan usia pemakaian

E (mV) pada konsentrasi KNO3Waktu (hari)

Faktor Nernst r

1.10-8 1.10-7 1.10-6 1.10-5 1.10-4 1.10-3 1.10-2 10-1

1 188 208 224,7 219,7 196 143 67 5 59,1 0,9938 2 210,7 255 266 255 224 156,7 80 16 59,9 0,9939 3 244 272,7 282 256.7 202 150 77 16 60,6 0,9982 4 226,7 265,3 276,3 253 218 160 82 21 60 0,9925 5 225,3 260 270 248,3 218 156 80 20 59,5 0,9914 6 199 265,3 271,7 266 222 158 83 23 62,5 0,9967 7 228,7 268,7 267 259 222 155 82 23 61,2 0,9951

10 2147 249 264 259,7 228 159,7 88 34 59,1 0,9935 15 248 256 277,7 264 217,7 156 86 34 59,2 0,9979 20 257,3 275,3 287 283,3 243,7 180 109 61 57,9 0,9961 30 207,3 270,7 278,3 275,7 252 188 115 64 56,0 0,9894 40 207,3 271,7 278,3 276,7 255,3 188 115 71 55,2 0,9880 50 267 292,3 292 279,7 244,7 185 116,3 76,7 53,4 0,9944

49

E (mV) pada konsentrasi KNO3Waktu (hari)

Faktor Nernst r

1.10-8 1.10-7 1.10-6 1.10-5 1.10-4 1.10-3 1.10-2 10-1

60 262 270 290,3 286 249,7 199,3 138,7 79 52,5 0,9954 70 254,3 280,7 301 290,7 260 225,7 151 88 51,4 0,9830 80 260,7 280,7 311 305 270,3 241,3 160,3 112 49,6 0,9840 90 254 266,7 356,3 330,3 280 255,3 206 124 48,7 0,9812

100 298 316,7 366 359 308,3 304 246,3 147 48,6 0,9496 110 246 306,3 378 366 311 308 270,3 156 46,1 0,9291 120 308,3 342,7 396,7 379 360,3 347 296,3 188 44,6 0,9172 130 344 400,7 422,3 415,7 398 370 356,7 220 43,3 0,8843

50

51

L.4.5 Data pengaruh lama perendaman terhadap potensial ESI nitrat tipe tabung Tabel L.4.5 Pengaruh lama perendaman terhadap potensial ESI nitrat tipe tabung

E (mV) pada lama perendaman (jam) [NO3-]

(M) p[NO3-] 0,25 0,5 1 3 6 12 24

1.10-8 8 219,3 228 210,7 205,7 191,3 189 226,3 1.10-7 7 258,7 248,3 255 254 248,7 241,7 258,3 1.10-6 6 285 264 266 266,7 258,7 255,3 282,7 1.10-5 5 270 253,3 255 254,7 244 238,3 272,7 1.10-4 4 229 218 224 224 218 222 233 1.10-3 3 152 149 156,7 156,7 157,7 160,3 170 1.10-2 2 67 69,3 80 80 84 85 101 1.10-1 1 0 5 16 16 24 26 67

Faktor Nernst (mV/dekade konsentrasi)

70,2 64,5 59,9 59,3 57,4 56,2 54,3

L.4.6 Data kurva baku secara potensiometri menggunakan ESI nitrat tipe tabung

Tabel L.4.6 Hasil pengukuran nitrat dengan ESI nitrat tipe

tabung untuk kurva baku

- [NO3 ] (M) -p [NO ] E(mV) rata-rata 3

10-5 5 260 10-4 4 202 10-3 3 150 10-2 2 77 10-1 1 25

Slope = 59,5Intersep = -35,7

R2 = 0,9973

y = 59,5x - 35,7R2 = 0,9973

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6- log [NO3

-]

E (m

V)

-Gambar L.4.1 Kurva baku pengukuran NO3 secara potensiometri

52

53

L.4.7 Data kurva baku secara spektrofotometri UV Tabel L.4.7. Hasil pengukuran nitrat dengan spektrofotometri

UV untuk kurva baku

y = 0,245x + 0,019R2 = 0,9912

1,5 2 2,5

- N], ppm

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,5 1 3

[NO3-

Abs

orba

nsi

Gambar L.4.2 Kurva baku pengukuran nitrat dengan spektrofotometri UV

[NO3- - N], ppm absorbansi 0,0 0,0000 0,5 0,1324 1,0 0,3010 1,5 0,4012 2,0 0,5016 2,5 0,6158

Slope = 0,245 Intersep = 0,0191

R2 = 0,9912

54

L.4.8 Data pengukuran NO3- secara potensiometri menggunakan ESI nitrat tipe tabung

Tabel L.4.8 Pengukuran sampel pupuk secara potensiometri (3 kali pengukuran)

E (mV)

Rata-rata E

(mV)

[NO3-]

terukur (ppm)

[NO3-]

terukur (ppm)

Rata-rata [NO3

-] terukur S % kesalahan

Koefisien Variansi

118 117 115

116,67

2,61 x 10-3

2,71 x 10-3

2,93 x 10-3

161,82 168,02 181,66

2,75 x 10-3 M atau

170,50 ppm

1,64 x 10-4

atau 10,15

4,32

5,97

L.4.9 Data penentuan nitrat dalam pupuk secara spektrofotometri UV Tabel L.4.9 Pengukuran nitrat dalam pupuk secara spektrofotometri UV (3 kali pengukuran)

Absorbansi Rata-rata

Absorbansi [NO3

-] terukur

(M)

[NO3-]

terukur (ppm)

Rata-rata [NO3

-] terukur S

% Kesalahan

Koefisien Variansi

7,87

5,85

2,39 x 10-4

atau 14,70

0,1298 0,1256 0,1140

0,1231

3,23 x 10-3

3,10 x 10-3

2,77 x 10-3

200,26 192,20 171,74

3,03 x 10-3 M atau

188,07 ppm

LAMPIRAN 5. ANALISA DATA L.5.1 Perhitungan untuk menentukan persamaan Nernst sebagai

fungsi waktu (t) Persamaan Nernst sebagai fungsi waktu untuk selang waktu pengukuran selama 7 hari Awal + 1 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

2ΔE° =

( ) harimV /1

7,319,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

= - 10,20 mV/hari

Awal + 2 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

3ΔE° =

( ) harimV /2

6,419,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

= - 0,15 mV/hari

Awal + 3 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

4ΔE° =

( ) harimV /3

2,339,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−− =

= - 2,90 mV/hari

55

Awal + 4 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

5ΔE° =

( ) harimV /4

9,339,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

= - 2,00 mV/hari Awal + 5 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

6 ΔE° =

( ) harimV /5

1,379,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

= - 0,96 mV/hari

Awal + 6 hari

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −t

EE hario

awalo

7ΔE° =

( ) harimV /6

4,359,41⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−−

=

= - 1,08 mV/hari

Rata-rata perubahan ΔE° sebagai fungsi waktu adalah

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) harimV /6

08,196,000,290,215,020,10⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+−+−+−+−+−ΔE° =

= -2,88 mV/hari Persamaan Nernst sebagai fungsi waktu yang diperoleh adalah

ΔE° = (-41,9 ± 2,88) mV/hari

56

L.5.2 Perhitungan untuk Uji t

57

• S2 =

(n1 -1) s12 + (n2 – 1) s2

2

n1 + n2 - 2

S2 = (3-1) (14,70)2 + (3-1) (10,15)2

3 + 3 - 2

2S = (432,18 + 206,05) / 4 2S = 159,31

S = 12,62 • t =

x1 – x2

s 311 +3

t =

188,07 – 170,50 12,62

t = 17,57 / 10,30 t = 1,70

31

3+ 1

Suryaning Arum

Documents

Transcript of Suryaning Arum