Karakteristik Dielektrik CaTiO3 Hasil Sintesis Hidrotermal Cangkang Telur dan TiO2

ABSTRAK

LINDA PERMATA SARI. Karakteristik Dielektrik Sampel CaTiO3 Hasil Sintesis Cangkang Telur
dan TiO2. Dibimbing oleh ARDIAN ARIF, MS.i dan Dr. AKHIRUDDIN MADDU, MS.i
Dalam penelitian ini dilakukan sintesis CaTiO3 dengan metode hidrotermal menggunakan
prekursor kalsium (Ca) dari cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3) diekstraksi dari cangkang
telur itik kemudian ditransformasikan menjadi CaO melalui proses pemanasan hingga 9000C di
dalam furnace. Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang seimbang masing –masing 2,0 gram
digerus dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam aquades pada volume 50 ml dicampur pada
gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama 30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan diatas
hot plate dan mulai proses hidrotermal dengan memanaskan reaktor pada suhu antara 2000C yang
menghasilkan tekanan tinggi di dalam

reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal berupa endapan

CaTiO3 disaring beberapa kali, selanjutnya sampel dipelet dan dipanaskan di dalam furnace pada
0

suhu 900 C selama 24 jam. Tujuan dari penelitian ini adalah mengukur nilai kapasitansi dan
konstanta dielektrik. Sampel yang dihasilkan dikarakterisasi meliputi analisis kristalografi dengan
difraksi sinar-X (XRD), karakterisasi morfologi dengan SEM (scanning electron microscope), Uji

Dielektrik, Uji Kapasitor.

Kata kunci: Kalsium titanat, Uji kapasitor, Uji dielektrik

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bahan – bahan alami sepeti cangkang telur
itik yang selama ini jarang dimanfaatkan dan
hanya menjadi limbah yang berpotensi
mencemari lingkungan tapi cangkang telur itik
diketahui memiliki komponen yang cukup
berguna, paling tidak sebagai sumber kalsium
(Ca) alami untuk nutrisi (Schaafsma, et al.
2000). Cangkang telur tersusun atas struktur
berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula, lapisan
spong dan lapisan lamellar.
Dengan menggunakan cangkang telur
dapat menghasilkan bahan fungsional CaTiO3

yang disintesis dengan metode hidrotermal dan
dapat dikarakterisasi struktur kristal dan
dielektriknya. Dengan menggunakan bahan
dasar dari limbah, maka biaya sintesis bahan
fungsional seperti CaTiO3 berbasis cangkang
telur ini akan menjadi lebih murah. Demikian
juga metode yang digunakan pada penelitian
ini relatif lebih sederhana sehingga secara
keseluruhan mengurangi biaya sintesis bahan.
Cangkang telur itik mengandung kalsium
karbonat yang diperoleh dari saluran telur
(http://en.wikipedia.org/wiki).
Tingginya
kandungan CaCO3 menjadikan cangkang telur
sebagai komoditas yang berpotensi sebagai
starting material biokompatibel biomaterial.
Hydroxyapatite (HAp) yang salah satu
prekursor atau komponennya berasal dari
ekstrak cangkang telur. Bahan hydroxyapatite
(HAp) merupakan bahan biokeramik yang ada

di tulang atau gigi sehingga bahan ini dapat
digunakan sebagai implant untuk tulang dan
gigi.
Para peneliti di Ohio State University telah
menemukan cara memanfaatkan cangkang
telur dalam proses produksi Hidrogen.
Cangkang telur digunakan untuk menyerap
karbon dioksida dari sebuah reaksi yang
menghasilkan bahan bakar hidrogen. Proses ini
juga
menghasilkan
membran
yang
mengandung kolagen dari bagian dalam
cangkang. Hal itu menuntun mereka ke
cangkang telur, yang paling banyak
mengandung kalsium karbonat.
Cangkang telur yang digiling bisa
digunakan pada reaksi pemisahan air gas.
Kalsium karbonat kandungan utama telur yang

menangkap 78 % dari seluruh berat karbon
dioksida. Itu berarti bahwa dari jumlah karbon
dioksida dan cangkang telur yang sama,
cangkang akan menyerap 78% karbon
dioksida. Ini menjadikannya penyerap karbon

dioksida paling efektif yang pernah diuji (L.S.
Fan, 2007).
Sebelum bisa menggiling cangkang telur
tersebut harus membuang membran yang
mengandung kolagen yang menempel di
dalamnya. Bagian itu menghasilkan asam
organik yang bisa dijual. Sekitar 10 persen
membran mengandung kolagen, yang laku
dijual seharga sekitar US$1000 per gram.
Setelah diekstrak, kolagen ini dapat digunakan
dalam makanan atau obat-obatan, atau untuk
perawatan kesehatan. Dokter menggunakan
kolagen untuk membantu regenerasi kulit pada
korban kebakaran dan juga digunakan dalam

bedah kosmetik.
Tujuan
dan
1. Sintesis CaTiO3 dari cangkang telur
TiO2 dengan metode hidrotermal
2. Mengukur nilai kapasitansi CaTiO3
3. Mengukur nilai dari konstanta dielektrik
bahan organik CaTiO3
4. Melakukan karakterisasi CaTiO 3 dengan
XRD dan SEM

TINJAUAN PUSTAKA
Cangkang Telur
Cangkang telur selama ini jarang
dimanfaatkan dan hanya menjadi limbah yang
berpotensi mencemari lingkungan. Padahal
cangkang telur itik ini diketahui memiliki
komponen yang cukup berguna, paling tidak
sebagai sumber kalsium (Ca) alami untuk
nutrisi (Schaafsma, et al. 2000).

Cangkang telur tersusun atas struktur
berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula,
lapisan spong dan lapisan lamelar. Lapisan
kutikula merepresentasikan permukaan terluar
dan terdiri dari sejumlah protein. Lapisan
spong dan lamelar membentuk matriks yang
tersusun oleh serat-serat protein yang terikat
dengan kristal kalsium karbonat (CaCO3) atau
disebut juga kalsit dengan perbandingan 1:50.
Cangkang telur memiliki bobot sebesar
11% dari bobot total seluruh telur. Komposisi
utama dalam cangkang ini adalah kalsium
karbonat (CaCO3) sebesar 94% dari total bobot
keseluruhan cangkang, kalsium fosfat (1%),
bahan-bahan organik (4%) dan magnesium
karbonat (1%).
Kandungan kalsium dari
cangkang telur itik dapat digunakan sebagai
sumber yang efektif untuk metabolisme tulang
(Sasikumar dan Vijayaraghavan, 2006).

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bahan – bahan alami sepeti cangkang telur
itik yang selama ini jarang dimanfaatkan dan
hanya menjadi limbah yang berpotensi
mencemari lingkungan tapi cangkang telur itik
diketahui memiliki komponen yang cukup
berguna, paling tidak sebagai sumber kalsium
(Ca) alami untuk nutrisi (Schaafsma, et al.
2000). Cangkang telur tersusun atas struktur
berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula, lapisan
spong dan lapisan lamellar.
Dengan menggunakan cangkang telur
dapat menghasilkan bahan fungsional CaTiO3
yang disintesis dengan metode hidrotermal dan
dapat dikarakterisasi struktur kristal dan
dielektriknya. Dengan menggunakan bahan

dasar dari limbah, maka biaya sintesis bahan
fungsional seperti CaTiO3 berbasis cangkang
telur ini akan menjadi lebih murah. Demikian
juga metode yang digunakan pada penelitian
ini relatif lebih sederhana sehingga secara
keseluruhan mengurangi biaya sintesis bahan.
Cangkang telur itik mengandung kalsium
karbonat yang diperoleh dari saluran telur
(http://en.wikipedia.org/wiki).
Tingginya
kandungan CaCO3 menjadikan cangkang telur
sebagai komoditas yang berpotensi sebagai
starting material biokompatibel biomaterial.
Hydroxyapatite (HAp) yang salah satu
prekursor atau komponennya berasal dari
ekstrak cangkang telur. Bahan hydroxyapatite
(HAp) merupakan bahan biokeramik yang ada
di tulang atau gigi sehingga bahan ini dapat
digunakan sebagai implant untuk tulang dan
gigi.

Para peneliti di Ohio State University telah
menemukan cara memanfaatkan cangkang
telur dalam proses produksi Hidrogen.
Cangkang telur digunakan untuk menyerap
karbon dioksida dari sebuah reaksi yang
menghasilkan bahan bakar hidrogen. Proses ini
juga
menghasilkan
membran
yang
mengandung kolagen dari bagian dalam
cangkang. Hal itu menuntun mereka ke
cangkang telur, yang paling banyak
mengandung kalsium karbonat.
Cangkang telur yang digiling bisa
digunakan pada reaksi pemisahan air gas.
Kalsium karbonat kandungan utama telur yang
menangkap 78 % dari seluruh berat karbon
dioksida. Itu berarti bahwa dari jumlah karbon
dioksida dan cangkang telur yang sama,

cangkang akan menyerap 78% karbon
dioksida. Ini menjadikannya penyerap karbon

dioksida paling efektif yang pernah diuji (L.S.
Fan, 2007).
Sebelum bisa menggiling cangkang telur
tersebut harus membuang membran yang
mengandung kolagen yang menempel di
dalamnya. Bagian itu menghasilkan asam
organik yang bisa dijual. Sekitar 10 persen
membran mengandung kolagen, yang laku
dijual seharga sekitar US$1000 per gram.
Setelah diekstrak, kolagen ini dapat digunakan
dalam makanan atau obat-obatan, atau untuk
perawatan kesehatan. Dokter menggunakan
kolagen untuk membantu regenerasi kulit pada
korban kebakaran dan juga digunakan dalam
bedah kosmetik.
Tujuan
dan

1. Sintesis CaTiO3 dari cangkang telur
TiO2 dengan metode hidrotermal
2. Mengukur nilai kapasitansi CaTiO3
3. Mengukur nilai dari konstanta dielektrik
bahan organik CaTiO3
4. Melakukan karakterisasi CaTiO 3 dengan
XRD dan SEM

TINJAUAN PUSTAKA
Cangkang Telur
Cangkang telur selama ini jarang
dimanfaatkan dan hanya menjadi limbah yang
berpotensi mencemari lingkungan. Padahal
cangkang telur itik ini diketahui memiliki
komponen yang cukup berguna, paling tidak
sebagai sumber kalsium (Ca) alami untuk
nutrisi (Schaafsma, et al. 2000).
Cangkang telur tersusun atas struktur
berlapis tiga, yaitu lapisan kutikula,
lapisan spong dan lapisan lamelar. Lapisan
kutikula merepresentasikan permukaan terluar
dan terdiri dari sejumlah protein. Lapisan
spong dan lamelar membentuk matriks yang
tersusun oleh serat-serat protein yang terikat
dengan kristal kalsium karbonat (CaCO3) atau
disebut juga kalsit dengan perbandingan 1:50.
Cangkang telur memiliki bobot sebesar
11% dari bobot total seluruh telur. Komposisi
utama dalam cangkang ini adalah kalsium
karbonat (CaCO3) sebesar 94% dari total bobot
keseluruhan cangkang, kalsium fosfat (1%),
bahan-bahan organik (4%) dan magnesium
karbonat (1%).
Kandungan kalsium dari
cangkang telur itik dapat digunakan sebagai
sumber yang efektif untuk metabolisme tulang
(Sasikumar dan Vijayaraghavan, 2006).

2

Pemanfaatan limbah cangkang telur
sebagai energizer alternatif pada proses
karburisasi padat. Selain itu, dikaji pula
penggunaan energizer alternatif ini pada arang
yang telah diaktifkan dan arang yang belum
diaktifkan. Metode penelitiannya dimulai
dengan penghalusan arang (sumber karbon)
dan energizer (cangkang telur), kemudian
mencampurkannya dalam berbagai komposisi
arang-energizer, dengan tujuan mengetahui
komposisi paling efektif.
Kalsium karbonat sebagai kandungan
utama di dalam cangkang telur dapat
ditransformasikan menjadi kalsium oksida
(CaO) melalui pemanasan hingga sampel
9000C. Reaksi kimia yang terjadi akibat
pemanasan ini diberikan oleh persamaan:
CaCO3

Heat

CO2 + CaO

Pada persamaan reaksi diatas tampak
bahwa dengan pemanasan hingga suhu tertentu
(9000C), CaCO3 terdekomposisi menjadi CaO
dengan membebaskan gas karbondioksida
(CO2) (Rivera, et al.1999).
CaTiO3
Kalsium Titanat (CaTiO3) adalah bahan
keramik titanat yang memiliki struktur
perovskite untuk penghentian limbah nuklir
tingkat tinggi (Ringwood, et all .1988).
Struktur perovskite Kalsium Titanat (CaTiO3)
seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.
CaTiO3 dikenal sebagai keramik dielektrik
dengan konstanta dielektrik tinggi yaitu 170
dan koefisien suhu negatif. CaTiO3 memiliki
aplikasi penting dalam sistem komunikasi
gelombang mikro (Chen, et al. 2003).
Dibawah ini adalah gambar struktur perovskite
kalsium titanat.
CaTiO3 juga digunakan sebagai bahan
keramik
elektronik
(elektrokeramik)
khususnya sebagai bahan ferolisktrik dan
bahan dielektrik secara umum (Wang, et al.
2001).

Gambar 1 Stuktur perovskite CaTiO3.

Kalsium Titanat juga acuan utama untuk
strontium, suatu unsur limbah yang penting
dan dapat menyertakan pentingnya sejumlah
lantanida dan aktinida (Hanajiri, et al. 1998).
CaTiO3 telah banyak dikaji berbagai sifat
fisikanya oleh sejumlah peneliti. Sifat-sifat
fisika CaTiO3 yang telah diteliti meliputi sifat
listrik khususnya konduktivitas (Wang, et al.
2002), sifat optik baik dengan metode absorpsi
UV-Vis maupun studi fotoluminesensi (Wang,
et al. 2002; Ueda, et al. 1999) uji sifat
termolistrik, studi sifat dielektrik (Chen, et al.
2003) dan sifat ferolistriknya (Wang, et al.
2001).
Disamping itu juga cukup banyak dikaji
tentang struktur dan mikrostrukturnya yaitu
struktur kristal dan struktur elektroniknya baik
secara teoritis maupun eksperimen (Ueda, et
al. 1999).
Hidrotermal
Sintesis hidrotermal didefinisikan sebagai
metode penumbuhan material (kristal) di
dalam air panas pada tekanan tinggi.
Penumbuhan kristal dilakukan di dalam
autoclave dari bahan stainless steel. Jika
temperatur meningkat maka tekanan akan
meningkat dalam autoclave. Temperatur dapat
dinaikkan diatas titik didih air dan pencapaian
tekanan dari saturasi uap air (Fernandes GF
dan Laranjeira MCM,1999).
Metode hidrotermal adalah suatu cara
untuk mengatasi kekurangan dari metode
basah seperti pemakaian dalam waktu lama
dan kontaminasi kimia, juga memungkinkan
sintesis CaTiO3 mempunyai kemurnian yang
tinggi untuk waktu kerja yang pendek. Metode
hidrotermal merupakan metode yang sesuai
untuk mempersiapkan kristal yang baik bentuk
dan komposisi yang dapat dicapai pada
temperatur rendah (Ashok, et al. 2007).
pada penelitian ini
Metode hidrotermal
menggunakan prekursor kalsium (Ca) dari
cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3)
diekstraksi dari cangkang telur itik kemudian
ditransformasikan menjadi CaO melalui proses
pemanasan hingga 9000C di dalam furnace.
Metode hidrotermal dipilih karena relatif
sederhana tanpa menggunakan peralatan yang
rumit dan mahal (Ding, et al. 2004), selain itu
juga mempunyai beberapa keuntungan seperti
pemanasan cepat, reaksi cepat, hasil lebih
bagus, kemurnian tinggi dan efesiensi
transformasi energi tinggi (Hanajiri Y, et
al.1998).

3

Dielektrik
Isolator elektrik memiliki beberapa
elektron
bebas
yang
berada
dalam
konduktivitas
normal
dan
membentuk
insulator ideal yang tidak memiliki elektron
bebas. Beberapa material memiliki sifat listrik
yang menarik karena kemampuan medan
listrik untuk polarisasi material yang
menghasilkan dipol listrik. Dipol adalah
susunan dua muatan positif dan negatif yang
sama dipisahkan oleh jarak yang kecil, momen
dipol listrik (p) didefenisikan sebagai p= qr,
yang diilustrasikan pada Gambar 2.

q 

q
r

Gambar 2. Pemisahan muatan membentuk
dipol.
Momen dipol listrik adalah sebuah vektor
yang secara konvensional arahnya dari muatan
negatif ke positif dan satuan momen dipol
listrik
adalah
Debye
(1
Debye
30

= 3,33  10 coulomb-meter).
Hubungan antara Q dan medan E diperoleh
dari faktor dimensi  0 , permitivitas dari

++++++++++++++++++

V

- - - - - - - - - - - - - - - - ++++++++++++++++++
- - - - - - - - - - - - - - - - ++++++++++++++++++

-----------------

Q  0E ,

vakum:

dimana  0  8,854  10 Farad/meter dan Q
sebagai sumber dari
garis flux elektrik
dipermukaan antara plat, rapat garis flux
disebut perpindahan elektrik (D).
12

D= Q

positif dibawah. Muatan permukaan akan
menarik dan menahan kumpulan muatan yang
berlawanan diatas plat, tidak seperti dipol
yang dapat berpindah secara bebas.
Kenaikan kapasitansi disebabkan oleh
melemahnya medan listrik diantara keping
kapasitor
akibat
kehadiran
dielektrik.
Dielektrik dapat memperlemah medan listrik
antara keping-keping suatu kapasitor, karena
dengan hadirnya medan listrik, molekulmolekul dalam dielektrik akan menghasilkan
medan listrik tambahan yang arahnya
berlawanan dengan medan listrik luar (Tipler,
1998). Pada Gambar 4 akan terlihat perbedaan
antara keping kapasitor tanpa dielektrik dan
diberi dielektrik dimana setelah diberi
dielektrik akan muncul dipol-dipol listrik
sehingga menghasilkan medan induksi.

Gambar 3 Kapasitor dengan dielektrik padat.

  0 E ..............................(1)

Selama muncul di dalam material pada saat
kehadiran medan, dipol hadir sebagai bentuk
permanen dari struktur molekul yang disebut
dipol permanen. Material yang di dalamnya
ada pengaruh polarisasi disebut dielektrik.
Medan listrik menghasilkan polarisasi listrik
dalam material. Kerja dari kapasitor akan
menggambarkan pengaruh dari polarisasi
listrik
dan
memungkinkan
dielektrik
diperkenalkan secara makroskopi tanpa
mempertimbangkan secara detail apa yang
terjadi pada skala atomik (M.C.Lovell, et
al.1976).
Kapasitor dengan dielektrik padat seperti
yang diilustrasikan pada Gambar 4, anggap
baterai masih dihubungkan medium dielektrik
dengan mengisi permukaan antar plat. Medium
menjadi terpolarisasi oleh medan dan dipol
muncul di keseluruhan material sesuai arah
medan. Semua dipol dari muatan berlawanan
di dalam material akan dihilangkan tetapi akan
ada muatan ketidakseimbangan permukaan,
muatan negatif disebelah atas dan muatan

Gambar 4.1 Tanpa dielektrik.

Gambar 4.2 Diberi dielektrik (terjadi dipol
dipol kecil).

4

dikali jarak pemisah d. Jadi besarnya beda
potensial yang melewati suatu kapasitor
adalah:

V  Ed 

Gambar

4.3

Dielektrik yang
medan induksi.

memiliki

Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronik
yang dapat menyimpan muatan jika diberi
medan listrik, kapasitor keping sejajar yang
diilustrasikan pada Gambar 5. Kemampuan
kapasitor untuk menyimpan muatan listrik ini
disebut sebagai kapasitansi. Sebagian besar
kapasitor memiliki lembar isolator (misalnya
kertas atau plastik) yang disebut dielektrikum
yang diletakan diantara plat-platnya (Giancoli,
2005).
Suatu material nonkonduktor seperti kertas,
kaca atau kayu disebut dielektrik. Ketika ruang
diantara dua konduktor diisi dengan
dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan
faktor K yang merupakan karakteristik
dielektrik dan disebut konstanta dielektrik.
Besar muatan yang tersimpan dalam
kapasitor sebanding dengan beda potensialnya.
(1)
Q  CV
dimana: V= beda potensial (Volt)
C=kapasitansi kapasitor(Farad)

Karena medan listrik antara bidang–bidang
kapasitor bersifat seragam, maka perbedaan
potensial antara bidang sama dengan medan

.............

(2)

Nilai kapasitansi dari suatu kapasitor
ditentukan oleh faktor geometris dan jenis
bahan dielektriknya. Untuk kapasitor plat
sejajar, faktor geometris ditentukan oleh luas
permukaan plat elektroda serta tebal bahan
dielektrik. Sedangkan sifat bahan dielektrik
ditentukan oleh konstanta dielektrik pada
frekuensi tertentu.
Pada ruang hampa udara kapasitansi kapasitor
diberikan oleh:

C0   0

A
................................. (3)
d

dimana:
C o  kapasitansi ruang hampa

 o  permitivitas ruang hampa
A =luas permukaan elektroda
d = jarak antar elektroda
Jika di antara plat elektroda
ditempatkan suatu bahan dielektrik, maka
kapasitansinya akan bertambah besar :

C 

A
A
  0k
d
d

............

(4)

   0k
 adalah permitivitas bahan yang nilainya
sebanding dengan permitivitas ruang hampa
dengan konstanta pembanding yang disebut
konstanta dielektrik. Dari persamaan 3 dan 4,
konstanta dielektrik dapat dinyatakan sebagai
perbandingan kapasitansi bahan C terhadap
kapasitansi ruang hampa C 0

k

Gambar 5 Kapasitor keping sejajar.


d
0

C
C0

atau

k


0

.........(5)

Pengisian kapasitor adalah Jika kapasitor
yang dihubungkan dengan terminal terminal
baterai akan terjadi pengisian (muatan) pada
keping-keping kapasitor yang diilustrasikan
pada Gambar 6 dan kurva pengisian kapasitor
yang diilustrasikan pada Gambar 7

5

 ln(CV  Q ) 

t
 k .......... ...(3)
RC

k adalah konstanta integrasi, dari syarat t = 0
muatan Q = 0, akan didapat k   ln(CV ) .
Ketika kapasitor terisi penuh, beda
tegangan di ujung ujung kapasitor adalah V
dan muatan di kapasitor adalah

Qm  CV ........................(4)

Gambar 6 Pengisian kapasitor.

Persamaan (1) menjadi

(C   Q )
t

C
RC
Q
t
ln(1 
)
Qm
RC
ln

(1 

t
Q
)  e  RC .......... ..................( 5)
Qm

Gambar 7 Kurva pengisian kapasitor.
Medan
listrik
dapat
menimbulkan
polarisasi muatan, menyebabkan molekul
mempunyai
muatan
dipol
permanen.
Sebaliknya, akan polarisasi menimbulkan
kerapatan muatan pada kapasitor. Hal ini dapat
diketahui dengan memisahkan dua plat
kapasitor sejauh d meter dan diantara plat
diberikan tegangan sebesar V volt sehingga
terjadi medan listrik.
Pada saat t = 0 dan saklar ditutup maka
pada kapasitor C tidak ada muatan sehingga
tak ada beda potensial di ujung ujung
kapasitor. Beda potensial di ujung ujung R
adalah  dan arus maksimum I0 =  / R. Jika
pada saat t = t dan saat setelah S ditutup, di
kapasitor sudah ada muatan Q (+Q di keping +
dan –Q di keping -). Beda tegangan di ujung
ujung kapasitor menjadi Q/C Akibatnya beda
tegangan di ujung ujung R dan arus turun
(Sugata,1994).
Dari hukum Kirchoff:

V  iR 

Jadi besarnya
kapasitor adalah:

Q  Qm (1  e



muatan pada pengisian

t
RC

)......... ..............(6)

Pengosongan kapasitor adalah Jika ujungujung kapasitor yang bermuatan dihubungkan
dengan kawat konduktor, pada kapasitor akan
segera terjadi pengosongan muatan yang
diilustrasikan pada Gambar 8.
Selama S tertutup, tegangan di ujung ujung
R dan C adalah sama dengan  dan muatan di
kapasitor adalah Q0 = C. Ketika S dibuka
pada t = 0, muatan di kapasitor mulai
berkurang dan terjadi arus melalui resistor.
Dari hukum Kirchoff untuk loop (Saklar
terbuka) : iR 

Q
0
C

Q
 0.......... .......... .......(1)
C

dan hubungan

i

dq
.......... .......... .......... .......( 2)
dt

didapat persamaan :

dq
RC
dt
dq
1
 CV  Q  RC  dt

CV  Q 

Gambar 8 Pengosongan kapasitor.
Dan hubungan I = -dq/dt didapat persamaan:

6

dq
Q

dt
RC

dq

Q



t
1
k
dt  ln(Q ) 

RC
RC

k adalah konstanta integrasi, dari syarat t = 0 ,
k=ln Q0 Arus pada
muatan Q = Q0 ,didapat
saat t = 0 adalah I0 = /R
Jadi besarnya muatan pada pengosongan
kapasitor adalah:

Q  Q0 e



t
RC

.......... .......... .....( 7)

Pengisian dan pengosongan muatan dalam
plat kapasitor berlangsung secara cepat.
Akibatnya muatan yang tersimpan dalam plat
makin berkurang dan kemampuan kapasitor
dalam menyimpan muatan semakin kecil
(Sutrisno,1984). Bahan dielektrik
yang
terdapat antara plat akan memperlemah medan
listriknya. Bahan dielektrik tersebut akan
terpolarisasi ketika diberi medan listrik
sehingga akan timbul kerapatan muatan yang
tinggi pada sisi plat.
Pengisian dan pengosongan kapasitor
berlangsung cepat dengan naiknya frekuensi.
Kapasitor dengan cepat melepaskan dan
mengisi muatan dengan tingkat resistansi yang
rendah. Muatan-muatan yang tersimpan dalam
kapasitor
akan
berkurang
dengan
meningkatnya frekuensi.

Gambar
10
Pembangkit
ac
yang
dihubungkan secara seri dengan kapasitor.
Beda tegangan pada kapasitor adalah

VC  V  V 

Q
C

Dari kaidah simpal Kirchhoff diperoleh

  VC  0

atau

   maks cos t 

Q
C

Dengan demikian

Q   maks C cos t

Arusnya sama dengan

i

dq
  maks C sin t
dt

Nilai

maksimum
sin t  1 , maka

I

terjadi

I maks   maks C

apabila

Arus ditulis menjadi

I  t maks C sin t   I maks sin t

Dengan menggunakan persamaan trigonometri


) , diperoleh:
2

I  I maks cos(t  ) ............................(8)
2

sin t   cos(t 

Gambar 9 Kurva pengosongan kapasitor.
Gambar 10 menunjukkan kapasitor yang
dihubungkan pada terminal generator, arusnya
dihubungkan dengan muatan oleh:

i

dq
dt

Gambar 11 menunjukkan kurva arus dan
tegangan suatu kapasitor terhadap waktu,
dimana nilai maksimum tegangan terjadi 90°
atau seperempat perioda setelah nilai
maksimum arus. Dengan demikian beda
tegangan pada kapasitor terlambat terhadap
arus sebesar 90°. Muatan pada plat kapasitor
meningkat, arus berkurang hingga muatannya
maksimum ( sehingga Vc maksimum) dan
arusnya nol.

7

Diffraction(XRD),
Scanning
Electron
Microscopy (SEM), Uji Kapasitor, Uji
Dielektrik.
Metodologi Penelitian
Sintesis CaTiO3

Gambar 11 Kurva arus dan tegangan suatu
kapasitor terhadap waktu.
Hubungan antara arus maksimum dan
tegangan maksimum untuk kapasitor dapat
ditulis dalam bentuk persamaan:

I maks  C maks 

 maks  maks

1 C
XC

........ (9)

dimana XC disebut reaktansi kapasitif yang
mana bergantung pada frekuensi.Dalam hal ini
semakin tinggi frekuensi, semakin kecil
reaktansinya.
Jika sumber ggl-nya berupa pembangkit ac,
perbedaan potensial berubah tanda setiap
setengah perioda dan seandainya ggl
pembangkitnya konstan sambil meningkatkan
frekuensinya. Untuk setiap setengah siklus,
muatan Q  2C maks yang sama berpindah
ke kapasitor tetapi jumlah siklus per detik
bertambah dimana kapasitor meningkat
sebanding dengan frekuensi. Jadi, semakin
tinggi frekuensi, kapasitornya semakin kurang
menghambat aliran muatan.

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian
akan
dilaksanakan
di
laboratorium Fisika Material dan laboratorium
Biofisika Departemen Fisika IPB Darmaga.
Waktu penelitian dimulai dari Bulan
November 2008 sampai April 2009.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah cangkang telur yang ditransformasikan
menjadi CaO, plat pcb dengan lapisan
tembaga, aquades, bubuk TiO2 . Alat - alat
yang digunakan adalah crucible (cawan
keramik), sudip, gelas ukur, kertas saring,
furnace, magnetic stirer, hot plate, alumunium
foil.
Karakteristik menggunakan X-Ray

Dalam penelitian ini dilakukan sintesis
dengan
metode
hidrotermal
CaTiO3
menggunakan prekursor kalsium (Ca) dari
cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3)
diekstraksi dari cangkang telur itik kemudian
ditransformasikan menjadi CaO, dimana
CaTiO3 terbentuk melalui proses pemanasan
hingga 7000C selama 3 jam, 8000C selama 5
selama 5 jam
jam, dan 9000C(PH)
menggunakan furnace.
Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang
seimbang masing –masing 2,0 gram digerus
dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam
aquades pada volume 50 ml dicampur pada
gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama
30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan
diatas hot plate dan mulai proses hidrotermal
dengan memanaskan reaktor pada suhu antara
2000C yang menghasilkan tekanan tinggi di
dalam reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal
berupa endapan CaTiO3 disaring beberapa
kali, selanjutnya sampel dipelet dan
dipanaskan di dalam furnace pada sampel
0

900 C selama 5 jam.
Sintesis kalsium titanat terbentuk melalui 2
metode yaitu metode dimana sampel
dihidrotermal dan dipelet °C(PH) yaitu pada
suhu 900°C(PH). Selain itu sintesis kalsium
titanat diperoleh dengan hidrotermal saja(°C)
Karakterisasi XRD(X-Ray Difraction)
dapat memberi
Karakterisasi XRD
informasi secara umum baik secara kuantitatif
maupun secara kualitatif untuk mengetahui
fasa yang terdapat dalam sampel, menentukan
ukuran kristal dan kristalinitas. Hal yang perlu
diperhatikan pada metode ini adalah posisi
difraksi maksimum, intensitas puncak dan
distribusi intensitas sebagai fungsi dari sudut
difraksi. Tiga informasi tersebut dapat
digunakan untuk mengidentifikasi fasa-fasa
yang terdapat dalam suatu bahan. Salah satu
analisis komposisi fasa dalam suatu bahan
adalah dengan membandingkan pola XRD
terukur dengan data tersebut. Sampel
dikarakterisasi menggunakan alat XR dengan
sumber Cu yang memiliki panjang gelombang
1,54060  10 1 nm .

7

Diffraction(XRD),
Scanning
Electron
Microscopy (SEM), Uji Kapasitor, Uji
Dielektrik.
Metodologi Penelitian
Sintesis CaTiO3

Gambar 11 Kurva arus dan tegangan suatu
kapasitor terhadap waktu.
Hubungan antara arus maksimum dan
tegangan maksimum untuk kapasitor dapat
ditulis dalam bentuk persamaan:

I maks  C maks 

 maks  maks

1 C
XC

........ (9)

dimana XC disebut reaktansi kapasitif yang
mana bergantung pada frekuensi.Dalam hal ini
semakin tinggi frekuensi, semakin kecil
reaktansinya.
Jika sumber ggl-nya berupa pembangkit ac,
perbedaan potensial berubah tanda setiap
setengah perioda dan seandainya ggl
pembangkitnya konstan sambil meningkatkan
frekuensinya. Untuk setiap setengah siklus,
muatan Q  2C maks yang sama berpindah
ke kapasitor tetapi jumlah siklus per detik
bertambah dimana kapasitor meningkat
sebanding dengan frekuensi. Jadi, semakin
tinggi frekuensi, kapasitornya semakin kurang
menghambat aliran muatan.

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian
akan
dilaksanakan
di
laboratorium Fisika Material dan laboratorium
Biofisika Departemen Fisika IPB Darmaga.
Waktu penelitian dimulai dari Bulan
November 2008 sampai April 2009.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah cangkang telur yang ditransformasikan
menjadi CaO, plat pcb dengan lapisan
tembaga, aquades, bubuk TiO2 . Alat - alat
yang digunakan adalah crucible (cawan
keramik), sudip, gelas ukur, kertas saring,
furnace, magnetic stirer, hot plate, alumunium
foil.
Karakteristik menggunakan X-Ray

Dalam penelitian ini dilakukan sintesis
dengan
metode
hidrotermal
CaTiO3
menggunakan prekursor kalsium (Ca) dari
cangkang telur. Kalsium karbonat (CaCO3)
diekstraksi dari cangkang telur itik kemudian
ditransformasikan menjadi CaO, dimana
CaTiO3 terbentuk melalui proses pemanasan
hingga 7000C selama 3 jam, 8000C selama 5
selama 5 jam
jam, dan 9000C(PH)
menggunakan furnace.
Bubuk CaO dan TiO2 dengan massa yang
seimbang masing –masing 2,0 gram digerus
dalam waktu 30 menit dimasukkan ke dalam
aquades pada volume 50 ml dicampur pada
gelas beaker yang di stiring 1000 rpm selama
30 menit pada hot plate. Reaktor diletakkan
diatas hot plate dan mulai proses hidrotermal
dengan memanaskan reaktor pada suhu antara
2000C yang menghasilkan tekanan tinggi di
dalam reaktor. Hasil perlakuan hidrotermal
berupa endapan CaTiO3 disaring beberapa
kali, selanjutnya sampel dipelet dan
dipanaskan di dalam furnace pada sampel
0

900 C selama 5 jam.
Sintesis kalsium titanat terbentuk melalui 2
metode yaitu metode dimana sampel
dihidrotermal dan dipelet °C(PH) yaitu pada
suhu 900°C(PH). Selain itu sintesis kalsium
titanat diperoleh dengan hidrotermal saja(°C)
Karakterisasi XRD(X-Ray Difraction)
dapat memberi
Karakterisasi XRD
informasi secara umum baik secara kuantitatif
maupun secara kualitatif untuk mengetahui
fasa yang terdapat dalam sampel, menentukan
ukuran kristal dan kristalinitas. Hal yang perlu
diperhatikan pada metode ini adalah posisi
difraksi maksimum, intensitas puncak dan
distribusi intensitas sebagai fungsi dari sudut
difraksi. Tiga informasi tersebut dapat
digunakan untuk mengidentifikasi fasa-fasa
yang terdapat dalam suatu bahan. Salah satu
analisis komposisi fasa dalam suatu bahan
adalah dengan membandingkan pola XRD
terukur dengan data tersebut. Sampel
dikarakterisasi menggunakan alat XR dengan
sumber Cu yang memiliki panjang gelombang
1,54060  10 1 nm .

8

Scanning Elektron Microscopy(SEM)
SEM
digunakan
untuk
mengamati
morfologi dari suatu bahan. Prinsipnya adalah
sifat gelombang dari elektron yakni difraksi
pada sudut yang sangat kecil. Elektron
dihamburkan oleh sampel yang bermuatan.
Jika sampel yang digunakan tidak brsifat
konduktif, maka sampel terlebih dahulu harus
dilapisi (coating) dengan emas. Citra yang
terbentuk menunjukkan struktur dari sampel
yang diuji.
Prinsip kerja SEM mirip dengan mikroskop
optik, hanya saja berbeda dalam perangkatnya.
Pertama berkas elektron disejajarkan dan
difokuskan oleh magnet yang didesain khusus
berfungsi sebagai lensa. Energi elektron
biasanya 100 keV, yang menghasilkan panjang
gelombang kira-kira 0,04 nm. Spesimen
sasaran sangat tipis agar berkas yang
dihantarkan tidak diperlambat
atau
dihamburkan terlalu banyak.
Uji Dielektrik
Karakterisasi sifat dielektrik bahan, melalui
pengukuran kapasitansi dengan menggunakan
LCR meter Hitester 3522-50 produk Hiokl E.E
Coorporation yang diilustrasikan pada Gambar
10.
Sampel
yang
berbentuk
lingkaran
diletakkan pada PCB yang berbentuk
lingkaran dengan ketebalan pelet (A) adalah
1,32665cm dengan D = 1,11mm dihubungkan
dengan LCR , dapat diukur nilai kapasitansi
sampel. Dari nilai kapasitansi dapat dihitung
pula nilai konstanta dielektrik sebesar:

k

0A
..........................................(10)
Cd

dimana:
o permitivitas ruang hampa
A
d
k
C

= luas permukaan elektroda
= jarak antar elektroda
= Konstanta dielektrik
= Kapasitansi kapasitor

Kapasitansi naik sebanding dengan faktor
K yang merupakan karakteristik dielektrik
yang disebut konstanta dielektrik, Kenaikan
kapasitansi ini disebabkan oleh melemahnya
medan listrik diantara keping kapasitor akibat
kehadiran dielektrik.
Uji Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronik
yang dapat menyimpan muatan jika diberi
medan listrik. Kemampuan kapsitor untuk
menyimpan muatan listrik ini disebut sebagai
kapasitansi, dimana kapasitansi dipengaruhi
oleh bahan dielektrik.
Pengisian kapasitor terjadi pada saat
sampel
dihubungkan
dengan
function
generator dengan
resistor 1 M dan
frekuensi 1kHz dimana pada osiloskop digital
akan
muncul
proses
pengisian
dan
pengosongan kapasitor yang dihubungkan
dengan Komputer dengan software wavestar
osiloskop. Data yang muncul diolah dengan
microsoft excel sehingga diperoleh hasil
pengisian dan pengosongan kapsitor.
Prinsip kerja pengisian dan pengosongan
kapasitor yang diilustrasikan pada Gambar 11.
1 M
Osiloskop digital
F

Gambar 12 Rangkaian kapasitor.

Function
generator

Gambar

13

CaTiO3
3

Rangkaian Pengisian dan
Pengosongan kapasitor.

9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil XRD
Karakterisasi dengan difraktometer sinar-X
bertujuan untuk mengetahui fasa kristal yang
terdapat dalam sampel, mengetahui parameter
kisi dan menentukan ukuran kristal.
Sebelum pembuatan CaTiO3 , terlebih
dahulu
dilakukan
karakterisasi
kedua
prekursor yang akan digunakan, yaitu TiO2
dan CaO yang diperoleh dari kalsinasi
cangkang telur itik. Pola XRD TiO2
diperlihatkan pada Gambar 14. Gambar
tersebut menunjukkan adanya puncak- puncak
difraksi dengan intensitas cukup tinggi pada
sudut 2θ = 25,46°, 37,94°, 48,18°, 54°, 55,2°
dan 62,8° yang merupakan puncak TiO2
anatase yang bersesuaian dengan data JCPDS
pada
TiO2 (29-1360) yang diperlihatkan
Lampiran 8.
Pola XRD CaO diperlihatkan pada Gambar
15. Gambar tersebut menunjukkan masih
terdapat CaCO3 pada sudut 2θ = 22,96°,
29,28°, 39,26°, 42,94°, 47,26°, 48,46°, 50,74°,
57,24° yang bersesuaian dengan data JCPDS
CaCO3 (04-0636). Sedangkan CaO dapat
dilihat pada sudut 2θ = 17,88°, 34,02°, 35,82°,
54,22°, 50,74°, 64,44°.
Gambar 16 pola XRD CaTiO3 pada sampel
800°C(PH) bisa diamati bahwa puncak
kalsium titanat lebih banyak terbentuk yaitu
pada sudut 2θ = 33,18°, 47,6°, 59,28°,
69,58°.Gambar 17 memperlihatkan pola XRD
sampel 900°C(PH) dimana lebih banyak
terbentuk kalsium titanat dengan intensitas
tinggi pada 2θ = 23,4°, 33,3°, 47,66°, 54,42°,
69,92° yang bersesuaian dengan data JCPDS

A =Anatase

Gambar 14 Pola XRD TiO2.

CaTiO3 (08-0091) yang diperlihatkan pada
Lampiran 8, walaupun masih terdapat sedikit
fasa CaO dan TiO2.
Gambar 18 memperlihatkan pola XRD
sampel 700°C dimana paling sedikit terbentuk
kalsium titanat yaitu pada sudut 2θ = 34.12°
dan 47.42° dan banyak terdapat fasa TiO2.
Gambar 19 memperlihatkan pola XRD
sampel 800°C banyak terbentuk kalsium
titanat pada sudut 2θ = 23,1° ,32,98°, 47,46°,
59,2°, 69,24°, dimana intensitasnya lebih
rendah dan fasa TiO2 dan CaO lebih sedikit
terbentuk dibandingkan sampel 700°C.
Gambar 20 memperlihatkan pola XRD sampel
900°C banyak terbentuk
Dari pola XRD, kelima sampel memiliki
puncak CaTiO3. Puncak tertinggi dari setiap
sampel
adalah milik CaTiO3..Sampel
800°C(PH) pada sudut 2θ = 25.36°, sampel
900°C(PH) pada sudut 2θ = 33.27°, sampel
700°C pada sudut 2θ = 25.34°, sampel 800°C
pada sudut 2θ = 32.95°, sedangkan sampel
suhu 900°C pada sudut 2θ = 25.46°.
Pola XRD yang dihasilkan memperlihatkan
bahwa lebih banyak terbentuk kalsium titanat
dengan menggunakan metode sintering.
dibandingkan diberi pemberat logam. Metode
sintering menyebabkan terbentuknya ikatan
antara CaO dan TiO2, dimana dipengaruhi juga
oleh faktor suhu dapat diamati pada sampel
900°C(PH) lebih banyak terbentuk kalsium
titanat dengan intensitas tinggi dibandingkan
sampel 700°C, 800°C(PH), 900°C, dan 800°C
yang memiliki kalsium titanat dengan
intensitas rendah.

10

Gambar 15 Pola XRD CaO.

Gambar 16 Pola XRD 800°C(PH).

11

Gambar 17 Pola XRD 900°C(PH).

Gambar 18 Pola XRD 700°C.

12

Gambar 19 Pola XRD 800°C.

Gambar 20 Pola XRD 900°C.

13

Hasil XRD sampel dengan suhu dan
metode yang digunakan bervariasi dan
kenaikan suhu yang sama, masing – masing
sampel memiliki puncak CaTiO3 dengan
intensitas yang berbeda, walaupun masih
muncul puncak TiO2 dan CaO pada masing
– masing sampel. Artinya dalam semua
sampel telah terbentuk kalsium titanat.
Pola difraksi dipengaruhi oleh ukuran
kristal, semakin kecil ukuran kristal maka
pola difraksi akan semakin lebar. Ukuran
kristal dihitung menggunakan formula
Scherrer, dengan persamaan
.............................(11)
t(hkl) = 0,9 λ
BCosθ
dimana t adalah ukuran kristal (nm) pada
bidang hkl , λ adalah panjang gelombang
sinar-x(nm), B adalah FWHM (Full Width at
Half Maximum) dalam radian, dan θ adalah
setengah sudut difraksi. Bidang yang sering
digunakan untuk menghitung ukuran kristal
adalah bidang yang memiliki puncak yang
cukup tinggi. Data ukuran kristal dari kelima
sampel dapat dilihat pada Tabel 1.
Dari Tabel 1 ukuran kristal CaTiO3
dihitung menggunakan formula Scherrer.
Ukuran kristal berbanding terbalik dengan
harga FWHM. Semakin kecil nilai FWHM
menunjukkan ukuran kristal yang semakin
besar. Hal ini menunjukan bahwa pada suhu
tinggi menghasilkan ukuran kristal yang
lebih besar.
Tabel 1 Ukuran kristal sampel
No Sampel
1 9800°C(PH)
2 900°C(PH)
3 700°C
4 800°C
5 900°C

2θ
25,3630
33,2723
25,3413
32,9575
25,4601

cosθ
0,9756
0,9581
0,9756
0,9589
0,9754

FWHM
(rad)
7,875E-3
5,569E-3
7,656E-3
7,250E-3
6,786E-3

t(nm)
36,09
51,96
37,12
39,88
41,89

Tabel 2 Parameter kisi CaTiO3 yang
dihitung dengan metode Cohen
No

1
2
3
4
5

Sampel

Parameter
Kisi
a(Å)
800°C( PH) 115,30
900°C(PH) 15,24
700°C
15,16
800°C
15,23
900°C
15,26

Persen
Ketepatan
a
99,653 3
99,963
99,426
99,912
99,907

Perhitungan
parameter
kisi
menggunakan metode Cohen berdasarkan
data 2θ, hkl, dan panjang gelombang. Data
parameter kisi dari 5 serbuk CaTiO3 yang
dapat dilihat pada Tabel 2. Persen ketepatan
dihitung dengan membandingkan hasil
hitungan dengan nilai literatur, yaitu
a=b=c=15,25Å . Persen ketepatan meningkat
dengan meningkatnya suhu dan dipengaruhi
juga dengan metode sintering. Hasil
perhitungan menunjukkan bahwa parameter
kisi berada pada kisaran nilai parameter
CaTiO3, sehingga dapat dikatakan bahwa
fasa yang terbentuk adalah kalsium titanat.
Data parameter kisi dari kelima sampel
dapat dilihat pada Tabel 2. Persen ketepatan
yang paling tinggi untuk parameter kisi
diperoleh
pada
sampel
900°C(PH),
sedangkan pada sampel hasil pemanasan
700°C memiliki persen ketepatan yang
kurang baik yaitu 99,426% karena suhu
yang rendah diantara pemanasan dan tidak
menggunakan metode sintering tapi hanya
diberi pemberat logam sehingga terdapat
sedikit kalsium titanat . Secara keseluruhan
hasil pemanasan 900°C(PH) memiliki hasil
terbaik jika dilihat dari ketepatan parameter
kisi.
Analisis Morfologi sampel
Hasil observasi sampel dengan SEM
diamati pada bagian permukaan pelet yang
dapat dilihat dalam Gambar 21. Perbesaran
yang digunakan adalah 30.000  .
Hasil observasi sampel 700°C, sampel
800°C dan sampel 900°C(PH). Ukuran butir
pada sampel 900°C(PH) bagian permukaan
terlihat lebih besar dibandingkan dengan
sampel 800°C dan 700°C. Hal ini diperkuat
dengan hasil perhitungan ukuran kristal dari
hasil pola XRD. Ukuran Kristal sampel
900°C(PH) adalah 51,96 nm sedangkan
sampel 800°C adalah 39,88 nm dan sampel
700°C adalah 37,12 nm.
Berdasarkan hasil SEM pada Gambar 21,
bagian permukaan sampel 700°C memiliki
ukuran butir yang berdiameter 0,2 m dan
sampel
800°C
berdiameter
0,3 m
sedangkan sampel 900°C(PH) berdiameter
0,4 m . Kenaikan suhu mengakibatkan
meningkatnya energi getaran termal, yang
kemudian mempercepat difusi atom melalui
batas butir, dari butiran yang kecil menuju
yang lebih besar (Vlack V. 1995).

14

(a)

(b)
Gambar 22 Perubahan nilai kapasitansi
kalsium titanat terhadap variasi frekuensi
pada sampel 700°C.

(c)

Gambar 23 Perubahan nilai kapasitansi
kalsium titanat terhadap variasi frekuensi
pada sampel 800°C.

Gambar 21 Morfologi (a) 700°C, (b) 800°C,
(c) 900°C(PH).
Nilai Kapasitansi Kalsium titanat
Pengukuran ini bertujuan
mencari
pengaruh frekuensi terhadap kapasitansi dan
konstanta dielektrik kalsium titanat dengan
variasi sampel 900°C(PH), 800°C dan
700°C. Tabel hasil pengukuran dan
perhitungan nilai kapasitansi kalsium titanat
dapat ditampilkan pada Lampiran 2, 3 dan 4,
sedangkan
grafik
hubungan
antara
kapasitansi dengan frekuensi ditunjukkan
pada Gambar 22, 23 dan 24.

Gambar 24 Perubahan nilai kapasitansi
kalsium titanat terhadap variasi frekuensi
pada sampel 900°C(PH).

15

Gambar 22 memperlihatkan nilai
kapasitansi pada sampel 700°C dalam
kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada
frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi
5,507 nF dan frekuensi 5 KHz nilai
kapasitansinya adalah 0,108206667 nF. Dari
gambar terlihat bahwa pada sampel 700°C
memiliki nilai kapasitansi paling kecil pada
frekuensi yang sama. Jadi semakin besar
suhu maka kapasitansi semakin besar.
Gambar 23 memperlihatkan nilai
kapasitansi pada sampel 800°C dalam
kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada
frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi
35,24633 nF dan frekuensi 5 KHz nilai
kapasitansinya adalah 0.224657 nF. Dari
gambar terlihat bahwa nilai kapasitansi
semakin kecil dibandingkan sampel 900°C
(PH).
Gambar 24 memperlihatkan nilai
kapasitansi pada sampel 900°C(PH) dalam
kisaran frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada
frekuensi 20 Hz dengan nilai kapasitansi
75,259 nF dan frekuensi 5 KHz nilai
kapasitansinya adalah 0,35924 nF. Dari
gambar terlihat bahwa semakin besar
frekuensi maka nilai kapasitansi semakin
kecil.
.
Dari Gambar 22, 23, dan 24 terlihat
bahwa hasil pengukuran dari nilai
kapasitansi terhadap variasi frekuensi yang
digunakan cenderung mengalami penurunan,
dengan kata lain semakin meningkatnya
frekuensi yang diberikan maka kapasitansi
yang dihasilkan
semakin kecil. Hasil
pengukuran kapasitansi dengan LCR meter
pada sampel 700°C, 800°C dan 900°C(PH)
dapat dilihat pada Lampiran 2, 3 dan 4.

Gambar 25
Perubahan nilai konstanta
dielektrik kalsium titanat terhadap variasi
frekuensi pada sampel 700°C.

Gambar 26 Perubahan nilai konstanta
dielektrik kalsium titanat terhadap variasi
frekuensi pada sampel 800°C.

Konstanta Dielektrik Kalsium Titanat
Pengukuran ini bertujuan melihat
perubahan frekuensi terhadap konstanta
dielektrik dan
membandingkan nilai
konstanta dielektrik hasil perhitungan LCR
meter dengan osiloskop digital melalui
proses pengisian dan pengosongan kapasitor
pada sampel
700°C, 800°C, dan
900°C(PH).
Gambar 25 memperlihatkan hubungan
konstanta dielektrik dengan frekuensi
dengan frekuensi 20 Hz – 5 KHz. Pada
frekuensi 20 Hz nilai konstanta dielektrik
5,20  10 dan
3

frekuensi

5

KHz

konstanta dielektriknya 1,02  10 .
2

nilai

Gambar 27
Perubahan nilai konstanta
dielektrik kalsium titanat terhadap variasi
frekuensi pada sampel 900°C(PH).

16

KHz

nilai

konstanta

dielektrik

adalah

3,39  10 nF. Dari Hasil pengukuran
konstanta dielektrik pada sampel 700°C,
800°C dan 900°C(PH) dapat dilihat pada
Lampiran 2, 3 dan 4.
Dari grafik dapat terlihat jelas bahwa
semakin besar frekuensi maka nilai
konstanta dielektrik semakin kecil.Nilai
konstanta dielektrik dapat berubah karena
perubahan frekuensi
yang diberikan
sehingga perubahan tegangan AC nya cepat
dimana polaritas dan dipol akan berubah
atau dipengaruhi juga oleh energi yang
hilang dari sinyal AC akibat melewati
keseluruhan bahan dielektrik sehingga nilai
konstanta dielektrik berubah (Bob Neves.
1996), yang dapat dilihat dari persamaan
dibawah ini:
2

Gambar 28 Pengisian dan Pengosongan
kapasitor pada sampel 700°C.

XC 

1
………………
C
dimana:   2fc

(1)

Dari persamaan (1) didapat hubungan
frekuensi dan kapasitansi

f 

Gambar 29 Pengisian dan Pengosongan
kapasitor pada sampel 800°C.

Gambar 26 dengan frekuesi 20 Hz nilai
konstanta
dielektrik
3,33  10 dan
frekuensi 5 KHz nilai konstanta dielektrik
4

adalah 2,12  10 . Gambar 27 dengan
frekuensi 20 Hz dengan nilai konstanta
2

dielektriknya 6,83  10

4

dan frekuensi 5

(2)

Dari persamaan (2) didapat hubungan
frekuensi dan konstanta dielektrik

f 

Gambar 30 Pengisian dan Pengosongan
kapasitor pada sampel 900°C(PH).

1
………………….
2CX C
dimana: C  k  C0
1
…………………..
2kC0 X C

(3)

Perbedaan nilai konstanta dielektrik
dengan frekuensi 1 KHz dari LCR meter
tidak jauh berbeda dengan osiloskop digital
yaitu: pada sampel 700°C konstanta
dielektrik adalah 220 sedangkan pada
osiloskop digital adalah 147. Pada sampel
800°C konstanta dielektik LCR meter adalah
1190 sedangkan pada osiloskop digital 1010,
pada sampel 900°C(PH) konstanta dielektrik
LCR meter adalah 1580 sedangkan pada
osiloskop digital 1620.
Dari gambar terlihat
pada sampel
900°C(PH) konstanta dielektriknya lebih
bagus dibandingkan suhu 800°C dan 700°C
karena pada sampel 900°C(PH) lebih banyak
terdapat kalsium titanat dan proses nya
dengan metode sintering. Hasil perhitungan
konstanta dielektrik dengan osiloskop pada
sampel 700°C, 800°C dan 900°C(PH)
selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran
5, 6, dan 7.

17

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Karakterisasi XRD menunjukkan fasa
kalsium titanat lebih banyak terbentuk pada
suhu anneling yang tinggi dengan metode
sintering dibandingkan dengan diberi
pemberat logam saja. Hasil SEM
memperlihatkan semakin tinggi suhu maka
semakin besar ukuran butirnya.
Hasil yang diperoleh adalah semakin
besar frekuensi maka kapasitansi semakin
kecil. Konstanta dielektrik berubah terhadap
frekuensi karena perubahan dipol dan
perubahan tegangan AC yang cepat sehingga
polaritas
berubah
dimana
konstanta
dielektrik akan berubah
pula dan
dipengaruhi juga oleh energi yang hilang
dari sinyal AC akibat melewati keseluruhan
bahan dielektrik. Pada sintesis kalsium
titanat menggunakan metode sintering yaitu
sampel ditekan sambil dipanaskan karena
ada ikatan antara TiO2 dan CaO sehingga
hasilnya lebih bagus.
Hasil perhitungan LCR meter dan
osiloskop digital pada frekuensi 1 Khz nilai
konstanta
dielektrik
tidak
berbeda
signifikan. Konstanta dielektrik yang paling
tinggi yaitu pada sampel 900°C(PH) dengan
konstanta dielektrik 1580 sedangkan pada
osiloskop digital adalah 1620.
Saran
Untuk penelitian selanjutnya disarankan
untuk mengganti jenis pelarutnya dengan
amoniak sehingga mendapatkan hasil
kalsium titanat yang lebih bagus dan dapat
diukur sifat optiknya maupun fotokatalisis
kalsium titanat.

DAFTAR PUSTAKA
[Anonim]. Cangkang Telur terhubung
berkala.
http://en.wikipedia.org/wiki.
2009.
Ashok M, Kalkura SN, Sundaram NM,
Arivuoli
D.
Growth
and
Characterization of
Hydroxyapatite
Crystals
by
Hydrotermal Method. Journal
Material Science. 2007;18:895898.
Bob Neves. Dielectric Constant..1996.

Chen XM, Li L, Liu XQ. Layered Complex
Structures of MgTiO3 and CaTiO3
Dielectric Ceramics. Mater. Sci. Eng.
B,2003; 99: 255-258.
Ding T. et al. Solid State Commun ., 2004.
hlm 232,815.
Douglas C.Giancoli.Physics Principles with
applications. Jakarta:Erlangga.2005.
Fernandes GF, Laranjeira MCM. Calcium
Phosphate Biomaterial from Marine
Algae, Hydrotermal Synthesis and
Characterization.
Journal
of
Federal
de
Sta
Univeridade
Catarina,Florianopolis.1999;23.
French AP. Are the Textbook Writes Wrong
about
Capacitor
The
Physics
Teacher?. 1993; 31.
Hanajiri Y. et al. Solid State Ionics. 1998.
hlm 108.
Lovell MC. et al. Elecrical Properti
Physical. 1976.
Pikatan S. Fisika II(diktat ). Surabaya :
Fakultas Teknik Universitas Surabaya.
1994.
Ringwood AE. et al. Radioactive Waste
Forms for Future (eds) W Lutreand RC
Ewing (Amsterdam: Elsevier).1988;
233.
Rivera EM, Curiel R, dan Rodriguez J R.
Selectivity in the Hydroxyapatite
Synthesis from Eggshells using
Different
Thermal
Treatments,
Innovation.
Materials
Research
2003;7: 85-90.
Sasikumar S. and Vijayaraghavan R. Low
Temperature
Synthesis
of
Nanocrystalline Hydroxyapatite from
Eggshells by Combustion Method.
Trends Biomater. Artif. Organs. 2006;
19(2):70-73.
Schaafsma A. et al. Mineral, Amino Acid,
and Hormonal Composition of
Chicken Eggshell Powder and the
Evaluation of its Use in Human
Nutrition. Poultry Science. 2000;79:
1833-1838.
Tipler. ’Fisika untuk Sains dan Teknik’,
Edisi 3 jilid 1. Dra. Lea Presetio, M.Sc.
dan Rahmat W. Adi, Ph.D.,
penerjemah. Jakarta: Erlangga. 1998.
Ueda K. et al. Study on Electronic Structure
by
Spectroscopic
of
CaTiO3
Measurements and Energy Band
Calculations,
J.Phys.:
Condens.
Matter, 1999; 11: 3535-3545.
Vlack V. Ilmu dan Teknologi Bahan.
Jakarta: Erlangga. 1995.

Karakteristik Dielektrik Sampel CaTiO3 Hasil Sintesis
Hidrotermal Cangkang Telur dan TiO2

LINDA PERMATA SARI

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009

17

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Karakterisasi XRD menunjukkan fasa
kalsium titanat lebih banyak terbentuk pada
suhu anneling yang tinggi dengan metode
sintering dibandingkan dengan diberi
pemberat logam saja. Hasil SEM
memperlihatkan semakin tinggi suhu maka
semakin besar ukuran butirnya.
Hasil yang diperoleh adalah semakin
besar frekuensi maka kapasitansi semakin
kecil. Konstanta dielektrik berubah terhadap
frekuensi karena perubahan dipol dan
perubahan tegangan AC yang cepat sehingga
polaritas
berubah
dimana
konstanta
dielektrik akan berubah
pula dan
dipengaruhi juga oleh energi yang hilang
dari sinyal AC akibat melewati keseluruhan
bahan dielektrik. Pada sintesis kalsium
titanat menggunakan metode sintering yaitu
sampel ditekan sambil dipanaskan karena
ada ikatan antara TiO2 dan CaO sehingga
hasilnya lebih bagus.
Hasil perhitungan LCR meter dan
osiloskop digital pada frekuensi 1 Khz nilai
konstanta
dielektrik
tidak
berbeda
signifikan. Konstanta dielektrik yang paling
tinggi yaitu pada sampel 900°C(PH) dengan
konstanta dielektrik 1580 sedangkan pada
osiloskop digital adalah 1620.
Saran
Untuk penelitian selanjutnya disarankan
untuk mengganti jenis pelarutnya dengan
amoniak sehingga mendapatkan hasil
kalsium titanat yang lebih bagus dan dapat
diukur sifat optiknya maupun fotokatalisis
kalsium titanat.

DAFTAR PUSTAKA
[Anonim]. Cang