11 Adanya gugus aktif dan sifat-sifat fisik silika gel tersebut maka silika
gel secara umum sering digunakan sebagai adsorben, desikan dan pengisi pada kromatografi sebagai fase diam Ishizaki et. al., 1998. Kelemahan
silika gel adalah jenis situs aktif silika gel hanya berupa gugus silanol -SiOH dan siloksan Si-O-Si. Silika gel murni dengan adanya gugus
silanol dan siloksan telah dilaporkan dapat mengabsorbsi ion logam keras seperti Na
+
, Mg
2+
, Ca
2+
, dan Fe
2+
Cestari, 2000. Menurut Tokman, gugus silanol ini mempunyai sifat keasaman yang rendah, disamping mempunyai
oksigen sebagai atom donor yang sifatnya lemah Siti dan Susila, 2010. Menurut Morrow dan Gay gugus siloksan ada dua macam, yaitu Si-O-Si
rantai lurus dan gugus siloksan yang membentuk struktur lingkar dengan empat anggota Siti dan Susila, 2010,. Jenis Si-O-Si rantai lurus tidak
reaktif dengan pereaksi pada umumnya, tetapi sangat reaktif terhadap senyawa logam alkali. Jenis gugus siloksan yang membentuk lingkar dengan
empat anggota mempunyai reaktivitas yang tinggi, dapat mengadakan kemisorpsi dengan air, amoniak dan metanol. Reaksi dengan air akan
menghasilkan dua gugus Si-OH, reaksi dengan amonia akan menghasilkan gugus Si-NH
2
dan silanol, sedangkan reaksi dengan metanol akan menghasilkan gugus silanol dan Si
–O-CH
3
. Jumlah gugus silanol dan gugus siloksan yang ada pada permukaan silika gel tidak sebanding dengan
kemampuan adsorpsi. Kemampuan adsorpsi silika gel tergantung pada distribusi gugus OH per unit area adsorben.
12
4. Metode Sol-Gel
Metode sol-gel adalah metode preparasi padatan dengan teknik temperatur rendah yang melibatkan transisi dari suatu sistem dengan
partikel-partikel mikroskopik yang terdispersi dalam suatu cairan sol menjadi material makroskopik gel. Prinsip dari metode sol gel yaitu
penambahan bahan yang dimobilisasikan pada saat matriks berbentuk sol menuju ke arah pembentukan padatan gel Agus dkk., 2013.
Menurut Ihda dkk. 2012, silika dapat disintesis dengan metode sol- gel karena metode ini pembuatannya mudah. Selain itu, hasil sintesis
dengan metode sol gel juga memiliki homogenitas yang tinggi Sriyanti, 2005. Penelitian tentang sol-gel yang telah ada menunjukkan bahwa proses
sol-gel tidak hanya menghasilkan material yang homogen, tetapi dapat juga digunakan untuk sintesis berbagai macam material campuran antara organik
dan anorganik Bandyopadhyay et al., 2005. Metode sol-gel juga lebih unggul dibandingkan dengan metode yang lain karena untuk memperoleh
komposit padat yang homogen dilakukan melalui proses gelasi sol pada suhu ruang Lee Chou dkk., 2007.
Proses sol-gel diawali dengan mengasamkan larutan natrium silikat hingga terbentuk gel karena silika memiliki kelarutan yang tinggi, yaitu
pada pH lebih dari 10 Scott, 1993. Penambahan asam bertujuan untuk mendapatkan silika hidrosol H
2
SiO
3
diikuti reaksi pembentukan sol asam SiOH
4
selanjutnya dikeringkan akan membentuk silika gel. Reaksi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut:
13 Na
2
SiO
3
+ 2HCl H
2
SiO
3
+ 2NaCl 1
H
2
SiO
3
+ H
2
O SiOH
4
2 Penambahan HCl pada larutan Na
2
SiO
3
mengakibatkan terjadinya penurunan pH, sehingga konsentrasi H
+
dalam Na
2
SiO
3
semakin meningkat. Hal ini menyebabkan silikat berubah menjadi asam silikat H
2
SiO
3
. Pada kondisi ini sebagian gugus siloksan S-O- membentuk gugus silanol
Si-OH
4
. Gugus ini terpolimerasi membentuk ikatan silang Si-O-Si hingga terbentuk gel silika melalui proses kondensasi.
Pada penelitian ini, pengasaman natrium silikat yang dilakukan menggunakan asam klorida. Menurut Sriyanti 2005, pengasaman natrium
silikat dengan HCl menyebabkan pembentukan gel yang sangat cepat, hal ini terjadi di sekitar pH 9-7. Penambahan HCl terus menerus akan
menyebabkan gel melarut kembali.
5. Adsorpsi
Adsorpsi adalah peristiwa menempelnya atom atau molekul suatu zat pada permukaan zat lain karena ketidakseimbangan gaya dalam permukaan.
Zat yang teradsorpsi disebut adsorbat dan zat pengadsorpsi disebut adsorben Atkins, 1997. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik menarik antara
molekul adsorbat dengan tempat-tempat aktif di permukaan adsorben. Mekanisme peristiwa adsorpsi berlangsung sebagai berikut: molekul
adsorbat berdifusi melalui suatu lapisan batas ke permukaan luar adsorben difusi eksternal, sebagian ada yang teradsorpsi di permukaan luar,
14 sebagian besar berdifusi lanjut ke dalam pori-pori adsorben difusi internal.
Bila kapasitas adsorpsi masih sangat besar, sebagian besar akan teradsorpsi dan terikat di permukaan, namun bila permukaan sudah jenuh atau
mendekati jenuh dengan adsorbat, dapat terjadi dua hal. 1. Terbentuk lapisan adsorpsi kedua dan seterusnya di atas adsorbat yang
telah terikat di permukaan, gejala ini disebut adsorpsi multilayer. 2. Tidak terbentuk lapisan kedua dan seterusnya sehingga adsorbat yang
belum teradsorpsi berdifusi keluar pori dan kembali ke arus fluida Sihombing, 2007.
Terdapat dua jenis adsorpsi, yaitu adsorpsi secara fisik fisisorpsi dan adsorpsi secara kimia kimisorpsi. Kedua metode ini terjadi apabila
molekul-molekul dalam fase cair diikat pada permukaan suatu fase padat sebagai akibat dari gaya tarik-menarik pada permukaan padatan adsorben.
Bila gaya pengikatan pada permukaan merupakan gaya van der Waals, reaksinya dapat balik, multilayer, dan tidak ada transfer elektron, maka
peristiwa adsorpsinya disebut fisisorpsi. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJmol
Castellan, 1983. Bila gaya pengikatannya merupakan interaksi kimiawi ikatan kimia atau ikatan kovalen, artinya terjadi rekonfigurasi dan transfer
elektron antara adsorbat dan adsorben, monolayer, dan reaksinya tidak dapat balik, maka peristiwa adsorpsinya disebut kemisorpsi. Molekul yang
terkemisorpsi dapat terpisah karena valensi atom permukaan yang tak terpenuhi Atkins, 1997.
15 Beberapa faktor yang mempengaruhi adsorpsi antara lain Asep
Saepudin, 2009: 1. Sifat fisika dan kimia adsorben, yaitu luas permukaan, pori-pori, dan
komposisi kimia. Semakin luas permukaan adsorben maka semakin banyak adsrobat
yang teradsorpsi sebab semakin banyak pula situs-situs aktif yang tersedia pada adsorben untuk kontak dengan adsorbat. Luas permukaan
sebanding dengan jumlah situs aktif adsorben. 2. Sifat fisika dan kimia adsorbat, yaitu ukuran molekul, polaritas
molekul, dan komposisi kimia. Molekul yang besar akan lebih mudah teradsorpsi daripada
molekul yang kecil, namun pada difusi pori molekul-molekul yang besar akan mengalami kesulitan untuk teradsorpsi akibat konfigurasi
yang tidak mendukung. Sehingga adanya batas ukuran molekul tertentu pada setiap adsorpsi.
3. Konsentrasi adsorbat dalam fase cair larutan. Konsentrasi adsorbat yang tinggi akan menghasilkan daya dorong
driving force yang tinggi bagi molekul adsorbat untuk masuk ke dalam situs aktif adsorben.
4. Sifat fase cair, seperti pH dan temperatur. Suhu akan mempengaruhi kecepatan proses adsorpsi. pH
mempengaruhi terjadinya ionisasi ion hidrogen dan ion ini sangat kuat
