STUDI KEMAMPUAN ADSORPSI KOMPLEKS cis-[Co(en) 2 O TERHADAP GAS NO 2 (CN) 2 MENGGUNAKAN MATRIKS PENDUKUNG Al 2 ].2H 2 O 3
ABSTRAK
STUDI KEMAMPUAN ADSORPSI KOMPLEKS cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O
TERHADAP GAS NO2 MENGGUNAKAN MATRIKS PENDUKUNG Al2O3
Oleh
Edwin Rizki Safitra
Nitrogen oksida (NO2) adalah bahan pencemar yang berbahaya, beracun terutama
terhadap paru-paru. Konsentrasi gas NO2 yang tinggi dapat menyebabkan
gangguan pada sistem syaraf yang mengakibatkan kejang-kejang, dan penyakit
pada saluran tenggorokan. Oleh sebab itu diperlukan adanya bahan atau senyawa
kimia yang dapat mengadsorpsi gas NO2. Dalam penelitian ini telah disintesis
senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O yang dapat mengadsorbsi gas NO2
melalui reaksi pergantian ligan dengan menggunakan Al2O3 sebagai matriks
pendukung.
Senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O disintesis dengan mencampurkan
Co(CN)2.6H2O dan etilendiamin (1 : 2) dengan 30 mL pelarut etanol 95 % .
Dihasilkan senyawa kompleks berwarna coklat tua sebanyak 1,9805 gram
(rendemen 79,54 %). Dengan melihat data IR dan UV disimpulkan bahwa
senyawa yang disintesis adalah senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O.
Kompleks yang dihasilkan kemudian dibuat pellet dengan menambahkan Al2O3
sebagai matriks pendukung dengan variasi komposisi kompleks - Al2O3 (b/b) :
0:2, 0,1:2, 0,3:2, 0,5:2, dan 1:0 gram. Selanjutnya pellet yang dibentuk
diinteraksikan dengan gas NO2 dan dikarakterisasi menggunakan
spektrofotometer UV-Vis dan IR baik sebelum maupun sesudah interaksi.
Interaksi pellet Al2O3 - kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan gas NO2 (1 :
4) pada wadah tertutup (desikator) dengan waktu tercepat pada variasi komposisi
0,1 gram kompleks yang berlangsung selama 36 jam. Hal ini sesuai dengan
perubahan warna kompleks dan absorbansi yang memiliki intensitas warna merah
kekuningan dan absorbansi sebesar 0,252 . Karakterisasi senyawa ini
menggunakan IR dan UV-Vis menunjukan perubahan struktur kompleks karena
reaksi pergantian ligan dimana 1 mol etilendiamin digantikan oleh 2 mol NO2.
Struktur yang dari senyawa kompleks hasil interaksi adalah
cis-[Co(en)(NO2)2(CN)2]. H2O yang sesuai dengan struktur senyawa hasil sintesis
oleh Apriani (2009).
42
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan:
1. Campuran antara kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O yang berwarna
coklat tua dengan Al2O3 yang berwarna putih dapat dibuat pellet pada
tekanan 10 ton
2. Terjadi perubahan warna yang menandakan terbentuknya senyawa
kompleks cis-[Co(en)(CN)2(NO2)2].H2O dari coklat tua menjadi merah
kekuningan setelah adsorben dari senyawa kompleks
cis-[Co(en)2(CN) 2].2H2O dan matriks pendukung Al2O3 diinteraksikan
dengan gas NO2
3. Interaksi terbaik antara adsorben dari senyawa kompleks cis[Co(en)2(CN)2].2H2O dan matriks pendukung Al2O3 dengan gas NO2
terjadi pada variasi komposisi 0,1 gram kompleks cis[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan waktu tercepat perubahannya pada 36 jam.
B. Saran
43
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan disarankan terlebih dahulu untuk
memodifikasi matriks pendukung (Al2O3) yang akan digunakan agar pellet yang
dihasilkan dapat memiliki kekerasan yang baik sehingga dapat digunakan sebagai
adsorben gas NO2. Selain itu, disarankan dalam proses interaksi dengan gas NO2
menggunakan sistem laju alir (injeksi) sehingga dari segi kuantitatif dapat
ditentukan.
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pencemaran udara merupakan masalah penting yang ada di lingkungan untuk
segera diatasi. Menurut definisinya, pencemaran udara diartikan sebagai
masuknya, atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam atmosfir yang
dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan, gangguan pada kesehatan
manusia secara umum serta menurunkan kualitas lingkungan (Sudrajat, 2002).
Adanya pencemaran udara ini menimbulkan efek negatif yang dapat mengganggu
keberlangsungan makhluk hidup. Pencemaran udara dapat disebabkan oleh gasgas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar baik pada industri maupun
kendaraan bermotor, salah satunya adalah gas nitrogen oksida (Septiana, 2004).
Nitrogen oksida atau NOx mempunyai dua bentuk yang sifatnya berbeda, yaitu
gas NO2 dan gas NO. Gas NO2 adalah gas yang berwarna merah kecoklatan dan
berbau, sedangkan gas NO tidak berwarna dan berbau (Saputra, 2008). Nitrogen
oksida adalah bahan pencemar yang berbahaya, beracun terutama terhadap paruparu. Konsentrasi gas NOx yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sistem
syaraf yang mengakibatkan kejang-kejang, penyakit pada saluran tenggorokkan.
Bila keracunan ini terus berlanjut dapat menyebabkan kelumpuhan (Tugaswati,
1995).
Banyak upaya telah dilakukan untuk mengurangi pencemaran NOx, diantaranya :
2
Pembuatan adsorben untuk menyerap NOx seperti pembuatan TiO2 lokal
pada karbon aktif yang disisipkan pada pembuangan gas (Basuki, 2007).
Mengurangi pembentukan NOx misalnya dengan penggunaan bahan bakar
nabati seperti minyak jarak (Ebenezer dkk., 2006).
Pembuatan Magic Box (campuran TiO2 dan Al2O3) sebagai pereduksi
polutan udara (Messayu dkk., 2008).
Upaya lain yang dilakukan untuk mengurangi pencemaran NOx adalah dengan
cara susbtitusi ligan dengan gas NOx pada kompleks (Rilyanti, 2009).
Dalam kimia koordinasi, NO2 dapat berperan sebagai ligan (Saito, 1996).
Beberapa ligan dideretkan dalam suatu deret spektrokimia berdasarkan kekuatan
medannya, yang tersusun sebagai berikut; I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < NO3- < F- <
OH- < Ox 2- < H2O < NCS- < NH3 < en < bipy < phen < NO2- < CN- < CO, dengan
-bipyridin dan phen = fenantrolin
(Huheey et al., 1993). Ligan terikat dengan ion logam melalui ikatan kovalen
koordinasi dimana salah satu mekanisme reaksi yang terjadi adalah reaksi
substitusi. Hal ini dapat diketahui dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya, yaitu kompleks cis- [Co(phen)2(CN)2].2EtOH.7H2O (Defrianti,
2007), kompleks cis- [Co(bipy)2(CN)2].4H2O (Handayani, 2008), dan kompleks
cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O (Apriani, 2009) telah berinteraksi dengan gas NO2
dengan waktu tercepat ± 1,5 jam terjadi pada kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O
(Apriani, 2009).
Data IR kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O menunjukkan serapan pada daerah
1368,82 cm-1 dan 1761,01 cm-1 yang karakteristik untuk ikatan M
NO2. Hasil
karakterisasi dengan DTA-TG juga menunjukkan gas NO2 tersubstitusi ke dalam
3
senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dimana terjadi pengurangan berat
pada suhu 132,68-540,28oC yang menunjukkan terdapatnya satu molekul
etilendiamin dan dua molekul NO2 (Apriani, 2009).
Dalam penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, fungsi kompleks sebagai
adsorben gas NO2 belum dapat diaplikasikan secara langsung untuk mengurangi
emisi gas NO2. Sifat mekanik kompleks tidak tinggi bila digunakan seluruhnya
sebagai adsorben gas NO2. Oleh karena itu, diperlukan suatu matriks pendukung
senyawa kompleks sehingga dapat mengadsorpsi gas NO2. Dalam teknik material,
Al2O3 sering digunakan karena memiliki sisi aktif yang berfungsi sebagai poros
dan memungkinkan senyawa atau logam teradsorpsi sehingga membentuk suatu
komposit (Buscaglia, 1997). Selain itu powder Al2O3 merupakan bahan yang
mudah dibentuk (Tomas et al, 2006) dan memiliki sifat kekerasan tinggi
(Anonim, 2008).
Pada penelitian ini telah dipelajari lebih lanjut mengenai kemampuan adsorpsi
kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan menggunakan matriks pendukung
Al2O3. Adsorben dibuat dengan metode pelapisan dengan memvariasikan
komposisi kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O dan matriks pendukung.
Keberhasilan interaksi ditunjukkan melalui analisis karakterisasi meliputi UV-Vis
dan IR.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :
4
1. Membuat adsorben gas NO2 dari senyawa kompleks
cis-[Co(en)2(CN)2] .2H2O menggunakan matriks pendukung Al2O3
dengan variasi komposisi.
2. Menguji kemampuan adsorben secara kualitatif terhadap gas NO2.
3. Menentukan variasi komposisi terbaik untuk mengadsorpsi gas NO2.
C. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan pemahaman mengenai
interaksi senyawa kompleks dengan berbagai ligan melalui suatu media yang
dapat mengoptimalkan proses adsorpsi gas NO2, sehingga dapat mengurangi
dampak negatif dari pencemaran udara.
STUDI KEMAMPUAN ADSORPSI KOMPLEKS cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O
TERHADAP GAS NO2 MENGGUNAKAN MATRIKS PENDUKUNG Al2O3
Oleh
Edwin Rizki Safitra
Nitrogen oksida (NO2) adalah bahan pencemar yang berbahaya, beracun terutama
terhadap paru-paru. Konsentrasi gas NO2 yang tinggi dapat menyebabkan
gangguan pada sistem syaraf yang mengakibatkan kejang-kejang, dan penyakit
pada saluran tenggorokan. Oleh sebab itu diperlukan adanya bahan atau senyawa
kimia yang dapat mengadsorpsi gas NO2. Dalam penelitian ini telah disintesis
senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O yang dapat mengadsorbsi gas NO2
melalui reaksi pergantian ligan dengan menggunakan Al2O3 sebagai matriks
pendukung.
Senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O disintesis dengan mencampurkan
Co(CN)2.6H2O dan etilendiamin (1 : 2) dengan 30 mL pelarut etanol 95 % .
Dihasilkan senyawa kompleks berwarna coklat tua sebanyak 1,9805 gram
(rendemen 79,54 %). Dengan melihat data IR dan UV disimpulkan bahwa
senyawa yang disintesis adalah senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O.
Kompleks yang dihasilkan kemudian dibuat pellet dengan menambahkan Al2O3
sebagai matriks pendukung dengan variasi komposisi kompleks - Al2O3 (b/b) :
0:2, 0,1:2, 0,3:2, 0,5:2, dan 1:0 gram. Selanjutnya pellet yang dibentuk
diinteraksikan dengan gas NO2 dan dikarakterisasi menggunakan
spektrofotometer UV-Vis dan IR baik sebelum maupun sesudah interaksi.
Interaksi pellet Al2O3 - kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan gas NO2 (1 :
4) pada wadah tertutup (desikator) dengan waktu tercepat pada variasi komposisi
0,1 gram kompleks yang berlangsung selama 36 jam. Hal ini sesuai dengan
perubahan warna kompleks dan absorbansi yang memiliki intensitas warna merah
kekuningan dan absorbansi sebesar 0,252 . Karakterisasi senyawa ini
menggunakan IR dan UV-Vis menunjukan perubahan struktur kompleks karena
reaksi pergantian ligan dimana 1 mol etilendiamin digantikan oleh 2 mol NO2.
Struktur yang dari senyawa kompleks hasil interaksi adalah
cis-[Co(en)(NO2)2(CN)2]. H2O yang sesuai dengan struktur senyawa hasil sintesis
oleh Apriani (2009).
42
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan:
1. Campuran antara kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O yang berwarna
coklat tua dengan Al2O3 yang berwarna putih dapat dibuat pellet pada
tekanan 10 ton
2. Terjadi perubahan warna yang menandakan terbentuknya senyawa
kompleks cis-[Co(en)(CN)2(NO2)2].H2O dari coklat tua menjadi merah
kekuningan setelah adsorben dari senyawa kompleks
cis-[Co(en)2(CN) 2].2H2O dan matriks pendukung Al2O3 diinteraksikan
dengan gas NO2
3. Interaksi terbaik antara adsorben dari senyawa kompleks cis[Co(en)2(CN)2].2H2O dan matriks pendukung Al2O3 dengan gas NO2
terjadi pada variasi komposisi 0,1 gram kompleks cis[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan waktu tercepat perubahannya pada 36 jam.
B. Saran
43
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan disarankan terlebih dahulu untuk
memodifikasi matriks pendukung (Al2O3) yang akan digunakan agar pellet yang
dihasilkan dapat memiliki kekerasan yang baik sehingga dapat digunakan sebagai
adsorben gas NO2. Selain itu, disarankan dalam proses interaksi dengan gas NO2
menggunakan sistem laju alir (injeksi) sehingga dari segi kuantitatif dapat
ditentukan.
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pencemaran udara merupakan masalah penting yang ada di lingkungan untuk
segera diatasi. Menurut definisinya, pencemaran udara diartikan sebagai
masuknya, atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam atmosfir yang
dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan, gangguan pada kesehatan
manusia secara umum serta menurunkan kualitas lingkungan (Sudrajat, 2002).
Adanya pencemaran udara ini menimbulkan efek negatif yang dapat mengganggu
keberlangsungan makhluk hidup. Pencemaran udara dapat disebabkan oleh gasgas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar baik pada industri maupun
kendaraan bermotor, salah satunya adalah gas nitrogen oksida (Septiana, 2004).
Nitrogen oksida atau NOx mempunyai dua bentuk yang sifatnya berbeda, yaitu
gas NO2 dan gas NO. Gas NO2 adalah gas yang berwarna merah kecoklatan dan
berbau, sedangkan gas NO tidak berwarna dan berbau (Saputra, 2008). Nitrogen
oksida adalah bahan pencemar yang berbahaya, beracun terutama terhadap paruparu. Konsentrasi gas NOx yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sistem
syaraf yang mengakibatkan kejang-kejang, penyakit pada saluran tenggorokkan.
Bila keracunan ini terus berlanjut dapat menyebabkan kelumpuhan (Tugaswati,
1995).
Banyak upaya telah dilakukan untuk mengurangi pencemaran NOx, diantaranya :
2
Pembuatan adsorben untuk menyerap NOx seperti pembuatan TiO2 lokal
pada karbon aktif yang disisipkan pada pembuangan gas (Basuki, 2007).
Mengurangi pembentukan NOx misalnya dengan penggunaan bahan bakar
nabati seperti minyak jarak (Ebenezer dkk., 2006).
Pembuatan Magic Box (campuran TiO2 dan Al2O3) sebagai pereduksi
polutan udara (Messayu dkk., 2008).
Upaya lain yang dilakukan untuk mengurangi pencemaran NOx adalah dengan
cara susbtitusi ligan dengan gas NOx pada kompleks (Rilyanti, 2009).
Dalam kimia koordinasi, NO2 dapat berperan sebagai ligan (Saito, 1996).
Beberapa ligan dideretkan dalam suatu deret spektrokimia berdasarkan kekuatan
medannya, yang tersusun sebagai berikut; I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < NO3- < F- <
OH- < Ox 2- < H2O < NCS- < NH3 < en < bipy < phen < NO2- < CN- < CO, dengan
-bipyridin dan phen = fenantrolin
(Huheey et al., 1993). Ligan terikat dengan ion logam melalui ikatan kovalen
koordinasi dimana salah satu mekanisme reaksi yang terjadi adalah reaksi
substitusi. Hal ini dapat diketahui dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya, yaitu kompleks cis- [Co(phen)2(CN)2].2EtOH.7H2O (Defrianti,
2007), kompleks cis- [Co(bipy)2(CN)2].4H2O (Handayani, 2008), dan kompleks
cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O (Apriani, 2009) telah berinteraksi dengan gas NO2
dengan waktu tercepat ± 1,5 jam terjadi pada kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O
(Apriani, 2009).
Data IR kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O menunjukkan serapan pada daerah
1368,82 cm-1 dan 1761,01 cm-1 yang karakteristik untuk ikatan M
NO2. Hasil
karakterisasi dengan DTA-TG juga menunjukkan gas NO2 tersubstitusi ke dalam
3
senyawa kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dimana terjadi pengurangan berat
pada suhu 132,68-540,28oC yang menunjukkan terdapatnya satu molekul
etilendiamin dan dua molekul NO2 (Apriani, 2009).
Dalam penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, fungsi kompleks sebagai
adsorben gas NO2 belum dapat diaplikasikan secara langsung untuk mengurangi
emisi gas NO2. Sifat mekanik kompleks tidak tinggi bila digunakan seluruhnya
sebagai adsorben gas NO2. Oleh karena itu, diperlukan suatu matriks pendukung
senyawa kompleks sehingga dapat mengadsorpsi gas NO2. Dalam teknik material,
Al2O3 sering digunakan karena memiliki sisi aktif yang berfungsi sebagai poros
dan memungkinkan senyawa atau logam teradsorpsi sehingga membentuk suatu
komposit (Buscaglia, 1997). Selain itu powder Al2O3 merupakan bahan yang
mudah dibentuk (Tomas et al, 2006) dan memiliki sifat kekerasan tinggi
(Anonim, 2008).
Pada penelitian ini telah dipelajari lebih lanjut mengenai kemampuan adsorpsi
kompleks cis-[Co(en)2(CN)2].2H2O dengan menggunakan matriks pendukung
Al2O3. Adsorben dibuat dengan metode pelapisan dengan memvariasikan
komposisi kompleks cis- [Co(en)2(CN)2].2H2O dan matriks pendukung.
Keberhasilan interaksi ditunjukkan melalui analisis karakterisasi meliputi UV-Vis
dan IR.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :
4
1. Membuat adsorben gas NO2 dari senyawa kompleks
cis-[Co(en)2(CN)2] .2H2O menggunakan matriks pendukung Al2O3
dengan variasi komposisi.
2. Menguji kemampuan adsorben secara kualitatif terhadap gas NO2.
3. Menentukan variasi komposisi terbaik untuk mengadsorpsi gas NO2.
C. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan pemahaman mengenai
interaksi senyawa kompleks dengan berbagai ligan melalui suatu media yang
dapat mengoptimalkan proses adsorpsi gas NO2, sehingga dapat mengurangi
dampak negatif dari pencemaran udara.