Modifikasi Membran Elektrode Selektif Ion Nitrat Tipe Kawat Platina Terlapis Dengan Polietilena Glikol Sebagai Porogen

MODIFIKASI MEMBRAN ELEKTRODE SELEKTIF ION
NITRAT TIPE KAWAT PLATINA TERLAPIS DENGAN
POLIETILENA GLIKOL SEBAGAI POROGEN

WINA AGUSTIANI

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................................. ii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... iii
PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1
TINJAUAN PUSTAKA
Metode Potensiometri .............................................................................................
Elektrode Selektif Ion (ESI) ....................................................................................

Membran Selektif Ion .............................................................................................
Polietilena Glikol ....................................................................................................
Mikroskop Elektron Susuran (SEM) .......................................................................
Prinsip Pengukuran dengan ESI ..............................................................................
Faktor Nernst, Trayek Pengukuran dan Limit Deteksi ...........................................
Waktu Respons........................................................................................................
Koefisien Selektivitas..............................................................................................
Umur Pakai .............................................................................................................

1
2
2
2
3
3
3
4
4
4

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ........................................................................................................ 4
Metode Penelitian.................................................................................................... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Penambahan PEG pada Faktor Nernst ESI ............................................. 6
Pengaruh Penambahan PEG pada Linieritas ........................................................... 7
Pengaruh Modifikasi pada Waktu Respon dan Sensitivitas .................................... 7
Pengaruh Modifikasi pada Koefisien Selektivitas ESI............................................ 8
Pengaruh pH dan Pengukuran Contoh .................................................................... 9
Morfologi Membran Termodifikasi PEG .............................................................. 10
SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................................ 12
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 12
LAMPIRAN .................................................................................................................... 15

DAFTAR TABEL
Halaman
1

Komposisi membran ESI-NO3 ................................................................................... 5

2

Pengaruh pH terhadap kinerja ESI-NO3 .................................................................... 9

3

Konsentrasi nitrat pada contoh menggunakan metode ESI dan spektrofotometri . 10

4

Ukuran pori hasil penambahan PEG pada membran .............................................. 11

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

Bagan alir metode penelitian.................................................................................... 16

2

Pengukuran kinerja ESI ........................................................................................... 17

3

Perhitungan limit deteksi tiap ESI ........................................................................... 19

4

Waktu respons tiap ESI ............................................................................................ 22

5

Pembacaan potensial konstan dengan membran ESI termodifikasi ......................... 24

6

Perbandingan koefisien selektivitas tiap ESI ........................................................... 25

7

Kurva perbandingan koefisien selektivitas tiap ESI pada berbagai konsentrasi ion
penganggu ................................................................................................................ 26

8

Data pengukuran contoh dengan ESI-PEG 10% dan spktrofotometer .................... 28

9

Perbedaan gambar visual ESI .................................................................................. 29

10

Hasil mikroskop elektron susuran (SEM) dengan perbesaran 50 kali
sampai 1.500 kali .................................................................................................... 30

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Struktur PEG .............................................................................................................. 2

2

Rangkaian pengukuran dengan ESI ........................................................................... 3

3

Nilai faktor Nenrst tiap hari pengukuran ESI-NO3 .................................................... 7

4

Koefisien korelasi ESI termodifikasi PEG tanpa PEG ............................................. 8

5

Perbandingan pembacaan potensial pada tiap ESI ..................................................... 8

6

Koefisien selektivitas tiap ESI pada konsentrasi nitrat dan ion penggangu 10-4 M ... 9

7

Hasil mikroskop elektron susuran (SEM) dengan perbesaran 50X (A: ESI-NonPEG,
B: ESI-PEG 6%, C: ESI-PEG 8%, D: ESI-PEG10%. .............................................. 11

8

Hasil mikroskop elektron susuran (SEM) dengan perbesaran 500X (A: ESI-NonPEG,
B: ESI-PEG 6%, C: ESI-PEG 8%, D: ESI-PEG10% .............................................. 12

9

Limit deteksi ESI-PEG 0% ..................................................................................... 19

10

Limit deteksi ESI-PEG 6% .................................................................................... 20

11

Limit deteksi ESI-PEG 8% .................................................................................... 20

12

Limit deteksi ESI-PEG 10% .................................................................................. 20

13

Limit deteksi ESI-PEG 12% .................................................................................. 21

14

Limit deteksi ESI-PEG 14% .................................................................................. 21

15

Waktu respons ESI tiap hari pengukuran pada konsentrasi nitrat 10-1 M .............. 22

16

Waktu respons ESI tiap hari pengukuran pada konsentrasi nitrat 10-2 M .............. 22

17

Waktu respons ESI tiap hari pengukuran pada konsentrasi nitrat 10-3 M .............. 23

18

Waktu respons ESI tiap hari pengukuran pada konsentrasi nitrat 10-4 M .............. 23

19

Perbandingan penambahan PEG terhadap nilai koefisien selektivitas pada ion
penganggu 10-4M ................................................................................................. 26

20 Perbandingan penambahan PEG terhadap nilai koefisien selektivitas pada ion
penganggu 10-3 M.................................................................................................... 26
21 Perbandingan penambahan PEG terhadap nilai koefisien selektivitas pada ion

penganggu 10-2 M.................................................................................................... 27
22 Perbandingan penambahan PEG terhadap nilai koefisien selektivitas pada ion
penganggu 10-1 M.................................................................................................... 27
23 Perbedaan visual keenam membran ESI (A: ESI-PEG0%, B: ESI-PEG6%. C: ESIPEG8%, D: ESI-PEG10%, E: ESI-PEG 12%. F: ESI-PEG14%) ........................... 29

ABSTRAK
WINA AGUSTIANI. Modifikasi Membran pada Elektrode Selektif Ion Nitrat Tipe Kawat
Platina Terlapis Menggunakan Polietilena Glikol sebagai Porogen. Dibimbing oleh DEDEN
SAPRUDIN dan TETTY KEMALA.
Elektrode selektif ion (ESI) nitrat dibuat dengan elektrode kawat terlapis (EKT) merupakan
suatu inovasi dalam bidang sensor elektrokimia potensiometrik, dibuat dengan mengganti
sistem elektrode oleh suatu konduktor elektronik berupa kawat platina yang dilapisi oleh
membran. Membran merupakan media transpor ion tertentu sehingga dapat melewatkan ion
secara spesifik. Salah satu faktor yang memengaruhi proses pertukaran ion atau transpor ion
adalah porositas. Porositas membran kecil maka ion akan semakin tidak bebas mengadakan
reaksi pertukaran ion. Penambahan polietilena glikol (PEG) diharapkan proses transpor ion dan
pertukaran ion melalui membran akan optimal, sehingga kinerja elektrode selektif ion semakin
baik, yaitu dilihat dari usia, waktu respons, sensitivitas, dan selektivitas elektrode.
Berdasarkan hasil percobaan, keenam ESI hasil modifikasi PEG dapat digunakkan untuk
mengukur larutan standar dengan konsentrasi 10-4 M sampai 10-1 M dan elektrode terbaik ialah

ESI-PEG10%. ESI memiliki waktu respon yang cepat dan selektivitas baik. Modifikasi pada
membran dengan menggunakan PEG menghasilkan pori yang seragam pada matriks polimer
ESI. Modifikasi membran dengan PEG dapat menghilangkan gangguan pada pembacaan
potensial, potensial cenderung cepat konstan, dan kesetimbangan ion pada membran cepat.
semakin tinggi konsentrasi PEG pada membran semakin baik nilai koefisien selektivitasnya
terhadap H2PO4-, Cl-, CH3COO-, dan ClO4-, kecuali untuk ion SO42-. ESI-PEG10% dapat
digunakan pada kisaran pH 5 sampai 12. Analisis dengan ESI lebih praktis, tidak memerlukan
pereaksi, dan cepat dibandingkan dengan spektrofotometri.

ABSTRACT
WINA AGUSTIANI. Membrane Modification on Nitric Ion Selective Electrode Type Coated
Platinum Filament Using Polyethylene Glycol as a Porogen. Supervised by DEDEN
SAPRUDIN and TETTY KEMALA.
Nitric ion selective electrode (ISE) which is made with coated filament electrode is an
innovation in potentiometric electrochemical sensor area. This ISE is made by replacing an
electrode system with a membrane coated with platinum filament electronic conductor.
Membrane is a selective ions transport medium so that can pass specific ions. One of the factors
affecting ions exchange or ions transport is porosity. If porosity of the membrane is smaller,
ions can not be exchanged. Freely addition of polyethylene glycol (PEG) will make an optimum
ions transport and ions exchange process so that the performance of ISE is better which is
evaluated on age, response time, sensitivity, and selectivity of electrode.
Based on the research, six modified ISE with PEG can be used to measure standard
solution with concentration 10-1 to 10-4 M and the best electrode is ESI-PEG10%. These ISE
have rapid response time and showed the best selectivity. Membrane modification using PEG
gave symmetric membrane which is caused by form and homogeneous porous on ISE
membrane polymer matrixes. Membrane modification using PEG can lose the interferences in
potential read so that the potential tend to constant rapidly and ion balance on membrane is
rapidly gotten. The bigger concentration of PEG on membrane made the better value of
selectivity coefficient to ions H2PO4-, Cl-, CH3COO-, and ClO4-, except for SO42-. ESI-D which
is added by PEG 10% can be used on range pH 5 to pH 12. The advantages of analysis with ISE
as compared to spectrophotometry are simpler, do not need reactant, and rapid.

Judul

: Modifikasi Membran Elektrode Selektif Ion Nitrat Tipe kawat
Platina Terlapis dengan Polietilena Glikol sebagai Porogen
Nama : Wina Agustiani
NIM : G44203036

Menyetujui:
Pembimbing I,

Pembimbing II,

Drs. Deden Saprudin, MS
NIP 132 126 040

Tetty Kemala, S.Si, M. Si
NIP 132 232 787

Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999

Tanggal Lulus:

MODIFIKASI MEMBRAN ELEKTRODE SELEKTIF ION
NITRAT TIPE KAWAT PLATINA TERLAPIS DENGAN
POLIETILENA GLIKOL SEBAGAI POROGEN

WINA AGUSTIANI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

2007

PRAKATA
Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji bagi Allah SWT Tuhan Yang Maha Kuasa,
berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada Nabi Allah Muhammad SAW beserta
keluarga. Karya ilmiah ini berjudul Modifikasi Membran Elektrode Selektif Ion Nitrat Tipe
Kawat Platina Terlapis dengan Polietilena Glikol sebagai Porogen, yang dilaksanakan pada
bulan Februari sampai dengan Juli 2007 bertempat di laboratorium Kimia Analitik, IPB, dan
laboratorium Bidang Zoologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu
penyelesaian karya ilmiah ini, terutama kepada Bapak Drs. Deden Saprudin, MS dan Ibu Tetty
Kemala, S. Si, M. Si, selaku pembimbing yang baik dan senantiasa menyempatkan waktu untuk
berkonsultasi. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ibu Endang dan Mbak Tika
dari Laboratorium Bidang Zoologi LIPI atas bantuannya dalam menggunakan scanning electron
microsope (SEM). Kepada Mamah, Papap, dan adikku tersayang atas doa, kasih sayang, dan
semangat yang diberikan tanpa henti. Terima kasih juga untuk rekan-rekan ESI atas kerja sama
dan bantuannya, keluarga B2, teman-teman seperjuangan (Pipit, Feri, Iya, Rahma, Mail, Max,
Chia, Halil, Yayan, Nana, Nunu, Sabet, dan Dede), dan rekan kimia 40.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Agustus 2007

Wina Agustiani

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 18 Agustus 1984 dari Ayah Dayat Asliat
Hidayat, S. Pd dan Ibu Kokom Komalawati, S. Pd. Penulis merupakan anak pertama dari dua
bersaudara. Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Situraja, Sumedang dan pada tahun
yang sama diterima Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB
di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif di kegiatan akademik dan non akademik.
Penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Dasar I tahun ajaran 2004/2005,
asistem praktikum Kimia Dasar II tahun ajaran 2004/2005, asisten praktikum Kimia Analitik I
tahun ajaran 2005/2006, asisten praktikum Pemeliharaan dan Pengoperasian Alat-D3 pada tahun
ajaran 2005/2006, asisten praktikum Kimia Analitik II pada tahun ajaran 2006/2007, asisten
praktikum Kimia Analitik Dasar D-3 tahun ajaran 2006/2007, asisten praktikum Kimia
Anorganik II tahun ajaran 2006/2007, asisten praktikum Kimia Analitik Layanan Biokimia
tahun ajaran 2006/2007, asisten praktikum Kromatografi D-3 tahun ajaran 2006/2007, dan
asisten praktikum Kimia Dasar D-3 matrikulasi. Pada tahun 2006 penulis melaksanakan Praktik
Kerja Lapangan pada Balai Besar Pengawasan Obat dan Makanan.

PENDAHULUAN
Peranti analitik yang berfungsi untuk
mendeteksi keberadaan dan kuantitas suatu
bahan tertentu, ialah dengan sensor. Elektrode
selektif ion (ESI) merupakan suatu sensor
elektrokimia yang banyak digunakan karena
memiliki selektivitas, sensitivitas, keakuratan,
dan ketepatan yang relatif tinggi serta batas
deteksinya yang relatif rendah (Atikah 1994).
Skoog et al. (1980) menyatakan bahwa
penggunaan ESI dalam analisis kimia sangat
luas mulai dari analisis ion-ion anorganik
yang bermolekul kecil, asam amino sampai
pada molekul organik yang kompleks dalam
bidang kimia analisis, pengukuran biomedis,
mengontrol polusi, geologi, oceanografi,
sampai kontrol industri. Salah satu kelebihan
lain dari ESI analisisnya tidak memerlukan
pemisahan.
Keefektifan ESI dikarenakan gangguan
terhadap kerja ESI umumnya hanya sedikit
dan mudah diatasi. Contoh keruh (berwarna
sampai batas tertentu) tidak menyulitkan
pengukuran
dan
prosedur
analisisnya
sederhana, sehingga pengukuran hanya
memerlukan
waktu
singkat,
alat-alat
sederhana, dan mudah dilakukan. Oleh karena
itu ESI dapat digunakan untuk pengukuran
pada analisis rutin (Hartaman 2007).
ESI memiliki membran yang selektif
terhadap ion tertentu dan bagian luarnya
mengadakan kontak dengan ion yang akan
diukur keberadaannya. Telah dikembangkan
pembuatan ESI-NO3 tipe kawat terlapis yang
digunakan untuk menentukan ion nitrat secara
langsung pada larutan hidroponik (Hartaman
2007). Beberapa penelitian lain mengenai
pembuatan ESI-NO3 yang telah dilakukan
diantaranya pembuatan dan pencirian ESINO3 tipe kawat telapis (Atikah 1994), aplikasi
ESI-NO3 tipe kawat terlapis untuk penentuan
secara tidak langsung gas NO (Fardiyah
2003), dan pembuatan dan pencirian ESI-NO3
tipe kawat terlapis membran PVC dengan
dopan metil trioktil amonium nitrat sebagai
ionofor (Buchari & Irdhawati 2002).
Elektrode membran berbeda dengan
elektrode kaca. Membran pada elektrode
berfungsi membiarkan ion-ion spesifik
melewatinya dan mencegah ion lain masuk.
Salah satu aplikasi elektrode kaca, yaitu
digunakan untuk mengukur pH. Berdasarkan
jenis membran yang digunakan ESI dibedakan
menjadi lima, yaitu elektrode gelas, elektrode
membran cair, elektrode membran padat,

elektrode penunjuk gas, dan elektode enzim
atau biosensor (Laksminarayinaiah 1976).
ESI-NO3 dibuat dengan elektrode kawat
terlapis (EKT) bermembran alikuot 336 NO3merupakan suatu inovasi dalam bidang sensor
elektrokimia potensiometrik, dibuat dengan
mengganti sistem elektode pembanding oleh
suatu konduktor elektronik berupa kawat
platina yang dilapisi oleh membran. Beberapa
faktor yang memengaruhi kinerja ESI antara
lain koefisien selektivitas, pH, dan tipe
elektrode. Pembuatan dan pencirian ESI-NO3
telah dilakukan dengan menggunakan ionofor
Alikuot 336 (yang terlebih dahulu diekstraksi
dengan penukaran ion Cl- dengan NO3-), DOP
sebagai pemlastis, dan PVC sebagai
pendukung membran.
Membran selektif ion adalah membran
yang mempunyai matriks dengan gugus ionik
tetap, sehingga membran bermuatan tetap.
Membran merupakan media transpor ion
tertentu sehingga dapat melewatkan ion secara
spesifik. Salah satu faktor yang memengaruhi
proses pertukaran ion atau transpor ion adalah
porositas. Porositas membran kecil maka ion
akan semakin tidak bebas mengadakan reaksi
pertukaran ion. Polietilena glikol (PEG)
adalah molekul sederhana dengan struktur
molekul linear dan bercabang, PEG juga dapat
digunakan sebagai pembentuk pori pada
membran polimer (Fadillah 2003), dengan
penambahan PEG diharapkan proses transpor
ion dan pertukaran ion melalui membran akan
optimum, sehingga kinerja elektrode selektif
ion semakin baik, yaitu dilihat dari usia,
waktu respons, sensitivitas dan selektivitas
elektrode. Penelitian ini bertujuan melihat
kinerja elektrode selektif ion nitrat (ESI-NO3-)
dengan penggunaan PEG sebagai pembentuk
pori pada membran ESI-NO3- tipe kawat
platina terlapis.

TINJAUAN PUSTAKA
Metode Potensiometri
Walter Nernst (1864-1941) merupakan
salah seorang yang memprakarsai dasar-dasar
kesetimbangan elektrokimia dan potensial
elektrode. Persamaan Nernst digunakan untuk
perhitungan semua potensial setengah sel,
yaitu pada fenomena yang terjadi selama
reaksi setengah sel oksidasi reduksi (Skoog et
al. 1980). Sedangkan potensiometri itu sendiri
merupakan salah satu teknik analisis
elektrokimia yang didasarkan pada hubungan
antara potensial sel dengan konsentrasi spesi

2

kimia dari potensial antara dua elektrode
(Fardiyah 2003).
Metode analisis potensiometri didasarkan
pada pengukuran arus listrik sebagai fungsi
perubahan potensial listrik yang diterapkan
pada sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri
atas elektrode kerja (working electrode),
elektrode pembanding (reference electrode),
dan
elektrode
pendukung
(auxiliary
electrode).
Metode potensiometri merupakan teknik
analisis elektrokimia berdasarkan hubungan
potensial sel dengan konsentrasi atau aktivitas
senyawa kimia dalam suatu sel. Teknik ini
juga didasarkan pada fenomena yang terjadi
pada reaksi elektrode, yaitu saat arus melewati
suatu larutan dan elektrode. Informasi tentang
komposisi
contoh
dalam
metode
potensiometri ditentukan dari potensial antara
dua elektrode.
Elektrode Selektif Ion (ESI)
ESI adalah suatu sensor kimia untuk
analisis ion-ion dalam suatu analat yang
dianalisis. ESI adalah elektrode penunjuk
(kerja) yang mampu mengukur secara selektif
terhadap ion tertentu. Potensial yang diukur
akan berubah secara reversibel terhadap
keaktifan dari ion yang ditentukan (Fardiyah
2003). ESI mempunyai membran, membran
adalah benda yang tipis yang memisahkan dua
fasa cairan yang mengandung minimal satu
komponen dapat melaluinya (Mulder 1996).
ESI harus dapat menghantarkan listrik
agar dapat memiliki sensitivitas dan
selektivitas yang baik terhadap kation dan
anion. Selain itu sifat yang harus dimiliki ESI
tidak larut dalam air, dan bereaksi dengan
analat melalui pertukaran ion, kristalisasi, atau
kompleksasi (Bailey 1983 dalam Fardiyah
2003).
Membran Selektif Ion
Membran selektif ion adalah membran
yang mempunyai matriks dengan gugus ionik
tetap, sehingga membran bermuatan tetap.
Membran ini dapat menjadi media transpor
ion tertentu sehingga dapat ditukar secara
spesifik. Berdasarkan jenis membran yang
digunakan ESI dibedakan menjadi lima, yaitu
elektrode gelas, elektrode membran cair,
elektrode membran padat, dan elektrode
penunjuk gas, dan elektrode biosensor
(Lakshminarayinaiah 1976).
Membran memberikan respons selektif
terhadap spesi ion tertentu dan bagian luarnya
mengadakan kontak dengan ion yang akan

ditentukan
ESI.
ESI-NO3
dengan
menggunakan alikuot 336 nitrat sebagai
ionofor
(CH3N[(CH2)7CH3]NO3),
DOP
sebagai pemlastis, dan PVC sebagai
pendukung membran.
Pemlastis merupakan zat yang apabila
ditambahkan ke dalam polimer akan
menurunkan gaya akumulasi antar molekul
pada rantai panjang polimer, sehingga polimer
akan menjadi lunak, lentur, dan dapat
dipanjangkan sesuai dengan aplikasi yang
diinginkan. Komponen lain yang dapat
ditambahkan pada membran adalah porogen,
berfungsi sebagai pembentuk pori pada
membran. PEG merupakan biopolimer
bersifat degradabel. PEG berupa cairan kental
tak berwarna dengan rumus molekul HO(CH CH O)n-H
(Rohaeti
2003).
PEG
2

2

digunakan sebagai pembentuk pori. Adanya
pori pada membran akan memengaruhi
pertukaran ion dan proses transpor ion melalui
membran. Porositas membran kecil akan
menyebabkan ion tidak bebas bergerak untuk
mengadakan reaksi pertukaran ion (Buchari &
Irdhawati 2002). Membran selektif ion dengan
penambahan porogen akan dicirikan dengan
mikroskop elektron susuran (SEM), untuk
mengetahui permukaan membran dan pori
yang dapat dilalui ion nitrat.
Polietilena Glikol (PEG)
PEG adalah molekul sederhana dengan
struktur molekul linear atau bercabang,
polieter netral, sesuai dengan beberapa ragam
bobot molekul, dan larut dalam beberapa
pelarut organik. PEG dengan bobot molekul
dibawah 700 berwujud cair pada suhu ruang,
sedangkan PEG dengan bobot molekul 700900 berwujud semi padat, dan PEG dengan
bobot molekul 900-1000 atau lebih berwujud
padat pada suhu ruang (Fadillah 2003).
Berikut merupakan struktur PEG (Gambar 1)

n
Gambar 1 Struktur PEG.

3

Mikroskop Elektron Susuran (SEM)
SEM merupakan alat untuk melihat benda
yang sangat kecil dalam bentuk stereo dengan
skala pembesaran tinggi. Alat tersebut
menggunakan sinar elektron berenergi tinggi
untuk melihat objeknya yang sangat kecil.
Prinsip kerja SEM adalah mendeteksi
elektron yang dipancarkan oleh suatu sampel
padatan ketika ditembakkan oleh berkas
elektron berenergi tinggi secara kontinu yang
dipercepat di dalam electromagnetic coil yang
dihubungkan dengan tabung sinar katode
sehingga dihasilkan suatu informasi mengenai
keadaan permukaan suatu sampel senyawa.
Sebelum analisis dengan SEM dilakukan
preparasi spesimen meliputi penghilangan
pelarut, pemipihan contoh, dan pelapisan.
Jika sampel yang akan diamati bukan
merupakan konduktor yang baik, maka perlu
dilapisi dengan bahan konduktor seperti emas,
perak, atau karbon. Pelapisan dilakukan
dengan menempatkan sampel pada ruang
penguapan vakum tinggi (Steven 2003).
Prinsip Pengukuran dengan ESI
Menurut Strobel & Heineman (1992), ESI
terdiri atas sebuah membran dan satu
elektrode pembanding yang tercelup pada
larutan dalam membran (ai int). Elektrode
dicelupkan dalam larutan contoh yang
mengandung analat dengan aktivitas contoh
(ai). Sedangkan elektrode pembanding luar
adalah bagian membran yang langsung
berinteraksi dengan larutan contoh (ai ext).
Kedua elektrode ini merupakan penyusun
setengah reaksi sel elektrokimia. Potensial
yang terukur merupakan selisih potensial
antara elektrode pembanding luar (Eref ext)
dengan elektrode pembanding dalam (Eref int)
ditambah potensial membran (Ememb) dan
potensial sambungan cair (Elj). E1j adalah
potensial pada pertemuan antara Eref ext.
dengan larutan contoh. Hubungan tersebut
dapat ditulis:
Esel = Eref ext - Eref int + Ememb + E1j
(1)
Membran yang dipakai bersifat selektif
terhadap ion tertentu (i) sehingga potensial
yang dihasilkan antara kedua sisi membran
akan bergantung pada aktivitas ion (i) pada
kedua sisi.
Ememb = RT/nF ln (ai contoh/ ai ln t)
n = muatan ion

(2)

Bila persamaan (2) di atas disubstitusikan ke
persamaan (1) maka akan menghasilkan
persamaan (3):
Esel = Eref ext - Eref int + RT/nF ln (1/ ai ln t)+
RT/nF ln (ai contoh) + E1j
(3)
Potensial setengah sel kedua elektrode
pembanding bersifat konstan. Kondisi larutan
contoh dapat dikontrol sehingga E1j akan
konstan demikian juga kondisi larutan di
dalam membran. Persamaan di atas dapat
disederhanakan lagi menjadi:
Esel = K − RT ln ai sampel
nF

(4)

Keterangan:
K = Ketetapan, R = Konstanta molar gas
(8.314 J/K mol), T = Temperatur (K),
ai = Aktifitas ion , n = Muatan ion
Hubungan antara potensial ESI dan aktivitas
analat ini merupakan dasar kerja ESI sebagai
alat analisis.
Potensial suatu ESI dapat ditentukan
menggunakan
elektrode
pembanding
perak/perak klorida (Ag/AgCl), elektrode
kalomel jenuh (Hg/Hg2Cl2), atau elektrode gas
hidrogen. Beda potensial antara ESI dengan
elektrode pembanding merupakan potensial
yang terukur. Rangkaian pengukuran dapat
dilihat pada Gambar 2.
Elektrode
Pembanding

Larutan
sampel
Membran
ESI

Gambar 2 Rangkaian Pengukuran dengan
ESI.
Faktor Nernst, Trayek Pengukuran, dan
Limit Deteksi
Penentuan Faktor Nernst menggunakan
ESI yang tercelup dalam larutan ion (i)
biasanya dilakukan dengan membuat kurva
hubungan potensial elektrode (E) terhadap
logaritma bernilai negatif dari aktifitas ion (log a) yang ada dalam larutan. Faktor Nernst
pada temperatur 25oC untuk ion monovalen
bernilai 59,20 mV/dekade. Bentuk kurva dari

4

persamaan Nernst berupa daerah linear. Bila
kurva yang dihasilkan mulai tidak linear lagi
pada konsentrasi yang encer, maka kurva ini
tidak memenuhi persamaan Nernst. Kurva
linear merupakan trayek pengukuran, dan
batas dari daerah linear dengan non-linear
disebut limit deteksi dari ESI.
Waktu Respons
Waktu respons adalah waktu yang
diperlukan ESI untuk memberikan potensial
yang konstan, semakin cepat suatu elektrode
memberikan potensial yang konstan, maka
akan semakin baik elektrode tersebut. Waktu
respons dipengaruhi oleh konsentrasi dan
pengadukan
yang
berfungsi
untuk
mempercepat proses kesetimbangan (Fardiyah
2003).
Koefisien Selektivitas
ESI tidak hanya merespons ion utama
yang ditentukan, walaupun elektrode tersebut
telah dirancang sebaik mungkin untuk
memberi respons pada ion utama saja. Adanya
ion pengganggu menyebabkan persamaan 4
menjadi:
−

K NO − / X − m = (10 ΔE / S − 1)(
3

[ NO3 ]
)
[ X −m ]1 / m

(5)

Keterangan:
KNO 3 -/X − m = Koefisien selektivitas
[NO3-]
[X-m]
m

= Aktifitas ion utama
= Aktifitas ion pengganggu
= Muatan ion pengganggu

Jika KNO 3 -/X − m < 1 berarti elektrode lebih
selektif terhadap ion utama daripada ion

tertentu larutan ion penganggu ke dalam
larutan yang mengandung ion utama.
Usia Pemakaian ESI
Usia pemakaian ESI adalah lamanya suatu
ESI masih layak digunakan. Usia pemakaian
dapat dilihat dari nilai faktor Nernst ESI yang
penyimpangnya tidak terlalu besar dari nilai
teoritis dan dengan nilai koefisien korelasi (R)
mendekati satu. Lama pemakaian ESI
bermembran dipengaruhi oleh suhu, pH,
pelarut organik, dan stabilitas mekanik
(Atikah 1994).

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan diantara-nya
adalah air bebas ion, KNO3, metil trioktil
ammonium klorida (alikuot 336), dioktilftalat
(DOP),
Polivinil
klorida
(PVC),
Tetrahidrofuran (THF), Polietilena glikol
(PEG) 6000, H3PO4, KOH, Ag2SO4,
Al2(SO4)3, Brusin, asam sulfanilat, asam
sulfamat, H2SO4, kawat Platina (Pt) diameter
0.5 mm dan plastik polietilen.
Metode Penelitian
Tahapan yang akan dilakukan dalam
penelitian ini (Lampiran 1) terdiri atas
pembuatan badan ESI, pembuatan larutan
Alikuot 336 Nitrat, pembuatan membran,
yang kemudian dicirikan dengan SEM, dan
digunakan untuk pembuatan ESI, dan
pencirian secara analitik untuk mengetahui
kinerja ESI-NO3. Adapun metodenya adalah
sebagai berikut

pengganggu. Nilai KNO 3 -/X − m > 1 berarti

Pembuatan Badan ESI

elektrode lebih selektif terhadap ion
pengganggu (Buchari & Irdhawati 2002).
Pengukuran potensial dilakukan terhadap
larutan yang mengandung ion utama terlebih
dahulu dengan konsentrasi yang berragam
pada metode terpisah. Pengukuran potensial
untuk ion-ion pengganggu dengan konsentrasi
tertentu, dilakukan terpisah terlebih dahulu
mengukur potensial larutan standar (larutan
yang mengandung ion utama) yang memiliki
konsentrasi yang sama dengan larutan ion
pengganggu. Pada metode tercampur,
pengukuran potensial dilakukan terhadap
larutan yang mengandung ion utama dan
pengganggu tertentu. Pengukuran potensial
dilakukan setelah penambahan setiap volume

Kawat Pt berdiameter 0,5 mm untuk
masing-masing elektrode 2 cm disambungkan
dengan 5 cm kawat tembaga. Kawat tersebut
ditutup dengan plastik polietilen dengan
panjang 1 cm pada bagian bawah (kawat
platina) dibiarkan terbuka untuk tempat
menempelnya membran dan 1,5 cm ujung
kawat bagian atas (kawat tembaga)
dihubungkan dengan potensiometer.
Pembuatan Larutan Alikuot 336 nitrat
Sebanyak 15 ml alikuot 336 diekstraksi
dengan 20 ml KNO3 1 M menggunakan
corong pisah, dan dikocok selama 10 menit,
kemudian
didiamkan
sampai
terjadi

5

ESI yang telah jadi diprekondisikan dalam
larutan KNO3 0,1 M selama 12 jam, kemudian
ESI disimpan dalam oven pada suhu 40ºC
selama 24 jam, dan disimpan di tempat kering.
ESI
yang
akan
digunakan
harus
diprekondisikan lagi dalam KNO3 0,1 M
minimal 2 jam sebelum digunakan dalam
pengukuran. ESI-NO3 yang dibuat sebanyak 6
buah, untuk setiap komposisi membran, dan
potensial
larutan
ditentukan
dengan
menggunakan elektrode kalomel jenuh
sebagai elektrode pembanding.

pemisahan fase minyak dan air. Fase minyak
diekstraksi kembali dengan KNO3 1 M
sampai fase air tidak mengandung klorida
(diuji dengan AgNO3 0.01 M). Fase minyak
yang sudah bebas dari klorida adalah larutan
alikuot 336 nitrat (Fardiyah 2003).
Pembuatan Membran
Larutan
membran
dibuat
dengan
melarutkan PVC, alikuot 336 nitrat, DOP,
dan PEG dalam 5 ml THF pada berbagai
komposisi keenam komponen membran
tersebut. Tabel 1 menjelaskan komposisi
membran yang digunakan.

Pembuatan Larutan KNO3
Larutan KNO3 yang digunakan sebagai
standar memiliki konsentrasi 1 M. Larutan
baku nitrat ini dibuat dari kristal KNO3 yang
dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC
selama 2 jam. Padatan tersebut didinginkan
dalam eksikator selama 30 menit, kemudian
sebanyak 10.1 gram kristal tersebut dilarutkan
dalam 100 ml air bebas ion.

Pencirian Membran dengan SEM
Analisis SEM dilakukan pada film tipis
dari membran. Sebelum dianalisis membran
diusahakan dalam keadaan kering dan bebas
uap air juga pelarut. Sampel dianalisis dengan
ukuran 0.5 cm x 0.5 cm berbentuk film tipis.
Sampel ditempelkan pada sel holder dengan
perekat ganda, kemudian dilapisi dengan
logam emas dalam keadaan vakum. Setelah
itu, sampel dimasukkan pada tempat sampel di
dalam alat SEM. Gambar topografi diamati
pada perbesaran 500 sampai 1500 kali.

Pencirian ESI-NO3
Pencirian yang dilakukan terhadap
terhadap ESI-NO3 antara lain, yaitu:
Faktor Nernst dan trayek pengukuran
Dibuat beberapa konsentrasi NO3-, mulai
dari 10-6 M sampai 10-1 M. Potensial
elektrodenya diukur berturut-turut, dimulai
dari larutan paling encer sampai paling pekat.
Hasil pengukuran tersebut dibuat menjadi
kurva hubungan antara –log a [nitrat] terhadap
potensial (E). Kurva yang diperoleh
merupakan garis linear pada selang
konsentrasi
tertentu
(dalam
trayek
pengukuran) dengan kemiringan sebesar
2,303RT/nF (nilai faktor Nernst). Ekstrapolasi
ke sumbu-Y (E) akan menghasilkan nilai
intersep (K) (Fardiyah 2003).

Pelapisan Membran pada Badan ESI
Pembuatan membran untuk setiap
campuran membran pada elektrode diaduk
dengan menggunakan pengaduk magnet
selama 2 jam. Kawat Pt pada elektrode
dibersihkan kemudian dicelupkan ke dalam
larutan membran yang telah dibuat sampai
membran menempel pada kawat secara merata
dan tipis, kemudian dikeringkan pada
temperatur 40oC selama 24 jam (modifikasi
dari metode Buchari & Irdhawati. 2002).

Tabel 1 Komposisi membran ESI-NO3 termodifikasi PEG
Kode Elektrode
ESIESIESIESIESIESIPEG0% PEG6% PEG8% PEG10% PEG12% PEG14%
PVC
Alikuot
336 (%)
DOP (%)
PEG (%)
THF (ml)

35

35

35

35

35

35

7
58
0
5

7
58
6
5

7
58
8
5

7
58
10
5

7
58
12
5

7
58
14
5

6

Limit deteksi
Limit deteksi ditentukan dengan membuat
garis singgung pada fungsi garis lurus dan
garis melengkung kurva antara -log a
dengan E (mV) yang saling memotong. Jika
titik potong dari kedua garis singgung tersebut
merupakan limit deteksi pengukuran.

Pengukuran
menggunakan
ESI-NO3
dilakukan dengan mengukur larutan standar
nitrat, dimulai dari konsentrasi 10-4 M sampai
10-1 M. Uji statistika dilakukan terhadap hasil
(uji-t) dan ketelitian (uji-F) konsentrasi dari
kedua metode.

Waktu respons
Waktu respons ESI ditentukan dengan
membuat beberapa konsentrasi larutan standar
dan setiap konsentrasi larutan tersebut diukur
waktunya, dimulai elektrode bersentuhan
dengan larutan sampai E yang terukur pada
potensiometer menunjukan nilai yang konstan.
(Modifikasi dari metode Buchari & Irdhawati.
2002).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Koefisien selektivitas
Ditentukan dengan mengukur E ion utama
[NO3-] 10-4 M, kemudian mengukur E yang
mengandung campuran [NO3-]
10-4 M
2dengan ion penganggu (SO4 ) mulai dari
konsentarsi 10-1 M sampai 10-4 M. Nilai
koefisien selektivitas ditentukan dengan
persamaan 5. Koefisien selektivitas juga
ditentukan terhadap ion pengganggu H2PO4-,
CH3COO-, ClO4-, dan terhadap ion Cl(Modifikasi dari metode Buchari & Irdhawati.
2002).
Usia pemakaian
Usia pemakaian ESI ditentukan dengan
menghitung nilai faktor Nernst selama 1
bulan. Semakin jauh penyimpangan dari nilai
faktor Nernst teoritis (59,2 mV/dekade, pada
25oC), yaitu nilai faktor Nernst menyimpang
sekitar 50%, maka semakin rendah kualitas
ESI (Atikah 1994).
Pengukuran Pengaruh pH dan Konsentrasi
Nitrat pada Contoh dengan ESI terbaik
Ditentukan dengan membuat beberapa
konsentrasi standar nitrat dengan berbagai pH
mulai dari pH 1 sampai pH 14, kemudian
ditambahkan larutan penahan fosfat. Besar
penyimpangan
harga
faktor
Nernst
menunjukan adanya pengaruh nilai pH
(Modifikasi dari metode Fardiyah 2003).
Pengukuran konsentrasi contoh diawali
dengan metode brusin sebagai metode
pembanding. Brusin-asam sulfanilat sebanyak 0,5 ml ditambahkan pada larutan
standar nitrat, mulai dari konsentrasi 10-4 M
sampai 10-2 M dan larutan sampel, kemudian
ditentukan
serapan-nya
pada
panjang
gelombang 410 nm.

Kinerja ESI-NO3 dengan membran
termodifikasi PEG dipelajari beberapa faktor
seperti linearitas, waktu respons, selektivitas,
sensitivitas, usia elektrode, dan limit deteksi.
Enam komposisi membran ESI-NO3 dilihat
kualitasnya terhadap faktor tersebut, sehingga
diperoleh ESI-NO3 dengan kinerja yang
terbaik.
Pengaruh Penambahan PEG pada Faktor
Nernst ESI
Kelima elektrode dipelajari kinerja
analitisnya, salah satunya nilai faktor Nernst,
dan dibandingkan dengan ESI-NO3 tanpa
modifikasi PEG. Faktor Nernst diperoleh
melalui pembuatan grafik antara –log[NO3]
dengan nilai potensial yang terukur.
Pengamatan nilai faktor Nernst pada
penelitian dilakukan sampai nilai faktor
Nernst menyimpang sekitar 50%. Gambar 3
menunjukkan perbandingan nilai faktor
Nenrst antara ESI-PEG0% tanpa modifikasi
PEG dengan ESI-PEG6%, ESI-PEG8%, ESIPEG10%, ESI-12%, dan ESI-14%, yang
berturut-turut merupakan ESI termodifikasi
PEG 6%, 8%, 10%, 12%, dan 14%.
Kecenderungan penambahan PEG pada semua
komposisi terhadap membran ESI dapat
menstabilkan nilai faktor nernst dan nilai
linearitas (Gambar 4) tiap pengukuran.
Hasil pengukuran tiap ESI pada usia
pemakaian ESI dapat dilihat pada Lampiran 2.
Setiap ESI digunakan mengukur standar nitrat
pada tiap konsetrasi 10-6 sampai 10-1 M. Nilai
faktor Nenrst yang diperoleh tiap pengukuran
diamati, setelah faktor Nernst menyimpang
hingga 50%, diasumsikan elektrode tidak
dapat digunakan lagi. Kisaran usia tiap ESI
dan pengukuran faktor Nernst dapat dilihat
pada kurva hubungan nilai faktor Nernst
terhadap waktu (tiap hari pengukuran),
Gambar 3.

faktor Nenrst (mV/decade)

7

80
60
40
20
0
0

5

10

15

20

25

30

35

wakt u (hari)

Gambar 3 Nilai Faktor Nernst ESI-NO3 selama satu bulan pada usia pemakaian
ESI-A (nonPEG)
ESI-E.(PEG 12%)

ESI-B (PEG 6%)
ESI-F (PEG 14%)

Pengaruh Penambahan PEG pada
Linearitas ESI
Faktor lain adalah nilai linearitas ESI.
Linearitas dilihat dari garis linear pada selang
konsentrasi
tertentu
(dalam
trayek
pengukuran) dengan kemiringan sebesar
2,303RT/nF (nilai faktor Nernst). Ekstrapolasi
ke sumbu-Y (E) akan menghasilkan nilai
intersep (K) (Fardiyah 2003).
Nilai linearitas terbaik ditunjukkan
dengan koefisien korelasi (R) mendekati satu.
Hasil perbandingan nilai koefisien korelasi
tiap ESI diperlihatkan pada Gambar 4. Nilai R
pada
ESI
dengan
modifikasi
PEG
menunjukkan nilai yang stabil pada tiap hari
pengukuran dibandingkan dengan ESI tanpa
modifikasi PEG.
Trayek pengukuran tiap ESI ditentukan
pada selang konsentrasi tertentu, saat grafik
hubungan –log[NO3] terhadap potensial masih
diperoleh garis yang lurus. Trayek
pengukuran ESI termodifikasi dengan ESI
tanpa modifikasi tidak berbeda, yaitu berkisar
antara konsentrasi nitrat 10-4 sampai 10-1 M.
Limit deteksi tiap elektrode dihitung
berdasarkan perpotongan kurva linear dengan
kurva yang tidak linear lagi (Lampiran 3).
Nilai limit deteksi berbeda-beda pada tiap
ESI, hal ini mengindikasikan bahwa pada
konsentrasi nitrat lebih kecil dari limit deteksi
sudah tidak dapat ditentukan dengan ESI. Dari
keenam elektrode tersebut, ESI-PEG10%,
memiliki kinerja yang baik, sesuai
pengamatan terhadap faktor Nernst, usia ESIPEG10% lebih lama dibandingkan ESI
termodifikasi PEG dengan komposisi lain.

ESI-C (PEG 8%)

ESI-D (PEG 10%)

Pengaruh Modifikasi pada Waktu Respons
dan Sensitivitas
Waktu respons merupakan waktu yang
diperlukan
elektrode
untuk
mencapai
pembacaan
potensial
yang
konstan,
pembacaan yang konstan tersebut dikarenakan
telah tercapai kesetimbangan ion pada
membran ESI. Waktu respons sangat
dipengaruhi
oleh
tebalnya
membran,
konsentrasi larutan, dan umur pakai dari ESI
(Buchari & Irdhawati 2002).
Hasil yang diperoleh dari perbandingan
modifikasi membran ESI dengan PEG, ESIPEG10% memberikan waktu respons tercepat
pada tiap konsentrasi nitrat, 10-4 M sampai
10-1 M. Semakin tinggi konsentrasi nitrat yang
diukur waktu respons ESI semakin cepat.
Perbandingan waktu repon ESI, tiap
konsentrasi PEG dan ESI tanpa PEG
dibandingkan (Lampiran 4). Sensitivitas suatu
ESI ditunjukkan dengan pembacaan potensial
pada larutan elektrolit. Setelah diteliti
modifikasi membran ESI dengan PEG dapat
menstabilkan pembacaan potensial pada
larutan, Gambar 5.
Pembacaan potensial dipengaruhi oleh
adanya gangguan dari ion lain sehingga
mengakibatkan cross sensitivity dan dapat
menurunkan aktivitas ion utama (Buchari &
Irdhawati 2002). Pembacaan aktivitas ion
yang akurat sangat diperlukan untuk
penentuan konsentrasi ion tersebut. Pada
penelitian ESI dengan modifikasi PEG lebih
cepat konstan dan fluktuatif nilai yang terbaca
tidak ada lagi seperti pada ESI tanpa PEG.

8
LINIERITAS

1.05
linieritas

1
0.95
0.9
0.85
0

5

10

15

20

25

30

35

w aktu (hari)

Gambar 4 Koefisien korelasi ESI termodifikasi PEG tanpa PEG selama usia pemakaian
ESI-PEG0%
ESI-PEG12%

ESI-PEG6%
ESI-PEG14%

ESI-PEG8%

ESI-PEG10%

510

410

310
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

wakt u r espon ( det )

Gambar 5 Perbandingan pembacaan potensial pada tiap ESI
ESI-A (NONP EG)

ESI-B (P EG 6%)

ESI-C (P EG 8%)

ESI-D(P EG 10%)

ESI-P EG 12%

ESI-F(P EG 14%)

Pengaruh Modifikasi terhadap Koefisien
Selektivitas ESI
Perubahan nilai potensial pada saat
pengukuran diakibatkan karena belum
tercapai kesetimbangan ion pada membran.
Sedangkan dengan adanya penambahan PEG
pada membran nilai potensial pada saat
pembacaan selalu konstan. Hal ini disebabkan
oleh kemampuan PEG sebagai pembentuk
pori dan penyeragam pori, sehingga
kesetimbangan ion nitrat pada membran cepat
tercapai. Gambar 5 menunjukkan kestabilan
pembacaan potensial ESI-PEG10% lebih baik
dan lebih sensitif terhadap aktivitas ion.
Pemilihan komposisi modifikasi PEG
terhadap matriks membran, berdasarkan nilai
fluks air dan protein pada membran.
Komposisi yang digunakan, konsentrasi PEG
6% sampai 14% menghasilkan membran
mikrofiltrasi (Fadillah 2003). Sehingga pori
yang terbentuk pada membran merupakan pori
yang spesifik terhadap difusi ion nitrat.

Koefisien selektivitas dari masing-masing
ESI-NO3 yang termodifikasi dengan yang
tidak termodifikasi dipelajari terhadap
beberapa ion seperti: SO42-, H2PO4-, Cl-,
CH3COO-, dan ClO4-, ion-ion tersebut dipilih
berdasarkan
kesamaan
muatan
dan
keberadaannya
dalam
larutan
nutrisi
hidroponik, yang biasa mengandung ion-ion,
sehingga dimungkinkan dapat memengaruhi
hasil pengukuran. Jika K NO − / X − m < 1 berarti
3

elektrode lebih selektif terhadap ion utama
daripada ion pengganggu. Sedangkan jika
K NO − / X − m > 1 berarti elektrode lebih selektif
3

terhadap ion pengganggu (Umezawa Y et al.
1995).
Metode yang dilakukan pada pengukuran,
yaitu metode tercampur. Pengukuran potensial
dilakukan pada larutan yang mengandung ion
utama dengan aktivitas yang tetap dan ion

9

pengganggu
dengan
berbagai
ragam,
konsentrasi ion utama yang digunakan yaitu
10-4 M, dan ion pengganggu diragamkan,
yaitu 10-4 M sampai 10-1 M. Nilai koefisien
selektivitas saat konsentrasi nitrat dan ion
pengganggu sama, dapat dilihat pada Gambar
6,

2 .0 0 E - 0 8

Uji kinerja analitik pada tiap ESI dapat
disimpulkan bahwa ESI-PEG10% dengan
komposisi membran 35% PVC, 7% alikuotNO3, 58% DOP, dan modifikasi dengan PEG
10% merupakan Elektrode dengan modifikasi
PEG optimum. Kemudian ESI-PEG10% diuji
pengaruh pH-nya dan digunakan mengukur
contoh nitrat. Hasil pengukuran ESI kemudian
dibandingkan
dengan
pengukuran
menggunakan metode spektrofotometer UVVis, yang merupakan metode standar
digunakan pada analisis nitrat.

1 .5 0 E - 0 8

Pengaruh pH dan Pengukuran Contoh

2 .5 0 E - 0 8

1 .0 0 E - 0 8

5 .0 0 E - 0 9

0 .0 0 E + 0 0
0

0 .0 2 0 .0 4 0 .0 6 0 .0 8 0 .1 0 .1 2 0 .1 4 0 .1 6
K O NS ENTRA S I PEG

Gambar 6 Koefisien selektivitas tiap ESI nitrat ion
H2 PO 4 Cl-

SO42ClO 4 -

CH3 CO O -

Terdapat gangguan pembacaan potensial
saat adanya ion pengganggu, sehingga perlu
dihitung nilai koefisien selektivitas ESI
terhadap ion lain. Gambar 6 memperlihatkan
bahwa nilai koefisien tiap ESI kurang dari
satu, pada saat konsentrasi ion utama sama
dengan ion pengganggu, yaitu 10-4 M,
sehingga dapat dikatakan bahwa semua ESI
selektif pada kondisi tersebut. Tetapi dengan
adanya modifikasi pada membran dengan
PEG dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi
kosentrasi PEG koefisien selektivitas untuk
ion H2PO4-, Cl-, CH3COO-, dan ClO4cenderung turun, sedangkan koefisien
selektivitas terhadap SO42- cenderung naik.
Penurunan koefisien selektivitas pada
penambahan PEG juga ditunjukkan saat
konsentrasi ion pengganggu lebih besar
(Lampiran 6). Elektrode yang paling baik
selektivitasnya yaitu ESI-PEG10%. Pada ESI
dengan penambahan PEG yang lebih besar
nilai koefisien selektivitas naik kembali.
Kenaikan koefisien selektivitas terhadap ion
pengganggu tersebut karena ukuran pori pada
modifikasi PEG, lebih tinggi konsentarsi PEG
menghasilkan pori yang besar. Pori yang
terlalu
besar
mengurangi
selektivitas
membran terhadap ion nitrat.

Faktor lain yang harus dipelajari untuk
menentukan kinerja ESI-NO3 adalah pengaruh
pH.
Pengaruh
pH
dipelajari
untuk
menentukan, kisaran pH saat elektrode masih
dapat digunakan. Pada penelitian pengamatan
kinerja elektrode dilihat faktor nernst, pada
saat nilai faktor nernst menyimpang sekitar
50% elektrode tidak dapat digunakan, selain
itu juga dilihat koefisien korelasinya.
Hasil pengukuran pada beberapa pH,
disimpulkan bahwa pengukuran ESI masih
dapat digunakan pada kisaran pH 5 sampai 12,
Tabel 2. Hal ini dikarenakan nilai koefisien
korelasi masih mendekati satu, lebih besar
dari 0.9500. Dari hasil tersebut jelas bahwa
nilai pH memengaruhi pengukuran nitrat pada
larutan elektrolit. Pada pH rendah, konsentrasi
H+ pada larutan tinggi, H+ dapat mengikat ion
nitrat sehingga aktivitas nitrat yang terukur
sedikit. Lain halnya dengan pH tinggi ion OHberkompetisi dengan ion nitrat untuk berdifusi
pada
membran,
sehingga
selektivitas
membran berkurang.
Tabel 2 Pengaruh pH terhadap kinerja ESI
nitrat

pH

Faktor Nerst
(mV/dekade)

Linearitas

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

16.40
21.40
31.90
37.00
54.60
53.00
46.20
46.00
42.60
43.60
26.25

0.9185
0.9984
0.9933
0.9941
0.9867
0.9856
0.9925
0.9967
0.9965
0.9978
0.9591

10

Konsentrasi nitrat pada contoh ditentukan
dengan ESI-PEG10% dan metode baku
(spektrofotometri dengan brusin-sulfanilat).
ESI-PEG10%, menujukan hasil pengukuran
konsentrasi nitrat hampir sama dengan nilai
konsentrasi nitrat yang diperoleh dengan
metode spektrofitometri brusin-sulfanilat,
Tabel 3.
Tabel 3 Konsentrasi nitrat pada contoh
menggunakan metode ESI dan
spektrofotometri
[NO3-] (M)
Ulangan
Spektrofotometri
ESI
1
0.0066
0.0061
2
0.0069
0.0061
3
0.0069
0.0066
4
0.0067
0.0069
Rerata
0.0068
0.0064

Kemudian hasil pengukuran kedua metode
diuji secara statistik menggunakan uji-t,
dengan pengambilan dua contoh bebas. Nilai
konsentrasi dari kedua metode tersebut sama
dengan diterimanya H0 (p = 0,148 > α = 0,05)
pada tingkat kepercayaan 95%. Jadi, metode
ESI-NO3 dapat digunakan dalam penentuan
konsentrasi nitrat pada contoh. Kelebihan
pengukuran nitrat dengan ESI, pengukuran
lebih praktis, tidak memerlukan pemisahan,
tidak diperlukan pereaksi spesifik, dan dapat
dilakukan secara rutin selama usia ESI masih
dapat digunakan.

Morfologi Membran Termodifikasi PEG

Beberapa sifat membran yang harus
dimiliki oleh membran selektif untuk
elektrode, yaitu menghantarkan listrik dan
nilai kelarutan pada pelarut ion, yang
umumnya air, adalah nol. Selain itu juga
membran ESI harus stabil terhadap pH dan
memiliki stabilitas mekanik yang cukup
fleksibel, sehingga tahan terhadap keretakan.
Modifikasi membran yang dilakukan pada
penelitian
bertujuan
meningkatkan
sensitivitas, selektivitas, dan respons ESI. Hal
tersebut dipengaruhi pertukaran ion atau
transpor ion pada membran ESI. Dan proses
tersebut dijembatani oleh adanya pori pada
membran. Porositas membran kecil maka ion
akan semakin tidak bebas mengadakan reaksi
pertukaran ion. PEG merupakan polimer
hidrofilik nonionik, biasa digunakan untuk
aplikasi biokimia dan industri, bersifat
nontoksik. PEG adalah molekul sederhana
dengan struktur
molekul linear dan

bercabang, PEG juga dapat digunakan sebagai
pembentuk pori pada membran polimer
(Fadillah 2003).
PEG pada membran PVC merupakan
bahan aditif untuk memodifikasi sifat polimer
PVC, sifat yang diharapkan ialah pada
membran PVC terbentuk pori yang dapat
dilewati oleh ion nitrat, tanpa mengurangi
sensitivitas dan selektivitas membran PVC.
Komponen membran lain, yaitu ionofor.
Fungsi ionofor pada membran adalah sebagai
penukar ion, dapat menghasilkan pori, dan
jembatan pergerakan ion melintasi membran
(Shim et al. 2004). Bahan aditif lain yang
dapat merubah sifat membran adalah
pemelastis. PVC dapat dicampur dengan
bermacam-macam pemelastis, salah satunya
adalah dioktilftalat (DOP) (Katherine 2003).
Membran ESI dengan modifikasi PEG
memiliki pori seragam dibandingkan dengan
ESI tanpa modifikasi PEG. Hal ini disebabkan
PEG pada matriks polimer PVC-alikuot-DOP
akan larut dalam THF, sebagai pelarut
membran utama, dan pada saat prekondisi 12
jam dalam larutan KNO3 0.1 M, PEG akan
larut dan meninggalkan rongga berupa pori
pada membran. Secara visual perbedaan
keenam membran dapat dilihat pada Lampiran
9.
Sifat morfologi membran dilihat dengan
menggunakan scanning electron microscope
(SEM). SEM merupakan mikroskop elektron
yang dapat memperbesar objek hingga
perbesaran 100.000 kali, pancaran cahaya
elektron dengan fokus yang sangat tajam
disapukan pada objek sehingga menghasilkan
elektron sekunder, elektron sekunder yang
terpental kembali lalu menyebar dan
karakteristik seperti sinar-X. Sinyal-sinyal ini
dideteksi terus menerus selama pancaran
cahaya elektron bergerak menyapu permukaan
objek. Sinyal elektron sekunder menghasilkan
permukaan gambar morfologi elektron yang
terpental
kembali
lalu
menyebar
menghasilkan distribusi komposisi dan
karakteristik sinar-X, menghasilkan distribusi
element pada objek. Sifat membran yang
berupa objek tersebut diamati dengan SEM,
JSM-5310LV.
Keseragaman pori yang dibentuk PEG
dapat dilihat pada hasil SEM, Gambar 7,
dengan perbesaran gambar 50 kali.
Perbandingan membran tanpa penambahan
PEG dan dengan penambahan PEG, pada
membran A perbesaran 50 kali belum terlihat
adanya pori. Membran A merupakan
membran ESI tanpa penambahan PEG, pori

10 µm

11

pada membran tersebut dibentuk oleh ionofor,
alikuot-NO