commit to user menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5-b minyak
nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5-b minyak nabati untuk natrium metoksida dan 1-b minyak nabati untuk natrium hidroksida.
e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati
Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati refined. Namun apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan bakar
mesin diesel, cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang telah dihilangkan getahnya dan disaring.
f. Pengaruh temperatur
Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 – 65 °C titik didih metanol sekitar 65 °C. Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh
akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat.
5. Karakterisasi dan Analisis Hidrotalsit
a. Spektroskopi Serapan Atom SSA
Spektroskopi Serapan Atom SSA merupakan suatu metode analisis kimia untuk menentukan unsur-unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik trace.
Hasil perhitungan akan memberikan kadar total unsur logam atau semi logam dalam sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul logam tersebut dalam sampel.
Hasil ini didasarkan pada pengukuran jumlah radiasi yang diserap oleh atom-atom saat sejumlah radiasi dilewatkan melalui suatu sistem yang mengandung atom
tersebut. Prinsip kerja SSA adalah adanya interaksi antara energi sinar dan materi
atom. Ini dapat dilaksanakan dengan menghisap cuplikan melalui selang kapiler dan menyemprotkan ke dalam nyala api yang memenuhi syarat tertentu sebagai kabut
yang halus aerosol. Jumlah radiasi yang diserap tergantung pada jumlah atom-atom bebas yang terlibat dan kemampuan atom itu untuk menyerap radiasi. Dasar
perhitungan pada SSA adalah menggunakan hukum Lambert-Beer yaitu: 14
commit to user A=
ε.b.C Keterangan :
A = absorbansi ε = koefisien absorpsi molar
b = tebal kuvet C = konsentrasi.
Cuplikan harus disiapkan dalam bentuk larutan untuk analisis kuantitatif dengan menggunakan nyala. Cuplikan ini perlu perlakuan pendahuluan untuk
memperoleh bentuk larutan yang prosedurnya tergantung pada sifat dan jenis cuplikan yang akan dianalisis. Ada beberapa cara untuk melarutkan cuplikan, yaitu:
1 cuplikan langsung dilarutkan dalam pelarut yang sesuai, 2 cuplikan direaksikan dengan asam, atau 3 cuplikan dilebur dulu dengan basa kemudian hasil leburan
dilarutkan dalam asam. Prosedur yang banyak digunakan adalah dengan melarutkan sampel dengan asam murni seperti HNO
3
, H
2
SO
4
, dan HCl karena tidak menambah kadar zat padat dalam larutan. Penentuan kadar logam dari suatu sampel dengan
metode SSA, dapat dilakukan dengan cara kurva kalibrasi maupun penambahan standar Skoog et. al., 1997.
b. X-Ray Diffractometer XRD 1
Identifikasi dan Kandungan Mineral Metode yang digunakan untuk menganalisis zat padat berupa kristal secara
kualitatif dan kuantitatif adalah XRD atau difraksi sinar X. Analisis secara kualitatif bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa utama dalam sampel,
sedangkan analisis kuantitatif bertujuan untuk mengetahui persentase kandungan senyawa utama tersebut dalam sampel.
Dasar penggunaan sinar X adalah pemantulan sinar X oleh susunan sistematik atom-atom atau ion-ion dalam bidang kristal yang menghasilkan pola-
pola difraktogram khas bila direkam. Pola ini digunakan sebagai sidik jari dalam identifikasi spesies mineral Tan, 1982.
commit to user Pola difraksi dapat diperoleh apabila sinar X yang dipantulkan mengalami
penguatan pada arah tertentu. Penguatan ini hanya terjadi apabila hukum Bragg dipenuhi. Hukum Bragg didefinisikan sbb:
n λ = 2dsin θ
1 d = jarak antar bidang atom dalam kristal
n = tingkat difraksi λ = panjang gelombang sinar X
θ = sudut difraksi
Gambar skematik dari berkas sinar X yang dipantulkan bidang kristal ditunjukkan oleh Gambar 5. Hukum Bragg mengasumsikan bahwa semua
bidang-bidang dalam suatu kristal memantulkan sinar X bila kristal dimiringkan dengan sudut kemiringan
θ tertentu terhadap sinar datang. Sudut tergantung pada panjang gelombang sinar X dan harga d Tan, 1982.
Penggunaan pola difraktogram untuk identifikasi memperhatikan kesesuaian harga d dan kadang-kadang juga intensitasnya. Referensi harga d dan
intensitas suatu senyawa dapat diperoleh dari data Joint Committee on Powder Diffraction Standars JCPDS yang bersumber dari International Centre for
Difraction Data West, 1992. Hidrotalsit dengan anion antar lapisan berupa CO
3 2-
dicirikan oleh harga d sekitar 7,80 Å. Pencirian ini disebutkan pula dalam hasil penelitian yang dilakukan oleh Kloprogge, Wharton, Hickey, dan Frost
2002. Persentase kandungan senyawa dalam sampel diketahui dengan
membandingkan intensitas puncak difraksi karena intensitas tersebut sebanding dengan fraksi senyawa dalam sampel Willard et. al., 1988. Persentase
kandungan senyawa dalam sampel dihitung dengan rumus: kandungan =
100
1 1
× ⎥
⎦ ⎤
⎢ ⎣
⎡
t s
I I
I I
2 II
1 s
: jumlah intensitas relatif puncak senyawa dalam sampel. 16
commit to user II
1 t
: jumlah intensitas relatif total sampel. 2
Kristalinitas Kristalinitas Material MgAl-hidrotalsit ditentukan atas dasar posisi
berhubungan dengan nilai sudut difraksi atau 2 θ dan intensitas garis. Sudut
difraksi ditentukan oleh jarak antara bidang kristal d. Harga d dihitung dengan menggunakan hukum Bragg, berdasarkan nilai panjang gelombang yang
diperoleh dari hasil pengukuran. Intensitas garis tergantung pada nomor dan jenis fraksi atom pusat yang terdapat pada masing-masing bidang kristal.
Penelitian Rhee dan Kang 2002 mendapatkan MgAl-hidrotalsit dengan rasio 4, 3, dan 2 dengan nilai d 7,90; 7,82; dan 7,65 Å. Nilai d menurun dengan
meningkatnya kandungan Al. Difraktogramnya MgAl-hidrotalsit ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Difraktogram XRD MgAl-Hidrotalsit a rasio 2, b rasio 3, c rasio 4
Ukuran kristal MgAl-hidrotalsit dapat dihitung dari lebar garis puncak dalam difraktogram hasil XRD, dengan menggunakan persamaan Scherrer
D = 0,9 λ
B cos
θ 3
D = ukuran kristal
λ = lambda radiasi
B = full width at half maximum FWHM
commit to user c.
Spektrofotometer IR FTIR Spektrofotometer infra merah biasanya merupakan spektrofotometer berkas
ganda dan terdiri dari lima bagian utama yaitu, sumber radiasi, daerah cuplikan, kisi difraksi monokromator, dan detektor. Penggunaan spektrum infra merah untuk
penentuan struktur senyawa organik biasanya antara 650 – 4.000 cm
-1
. Daerah di bawah frekuensi 650 cm
-1
dinamakan infra merah jauh dan daerah diatas frekuensi 4.000 cm
-1
dinamakan infra merah dekat Sudjadi, 1985. Jika suatu molekul menyerap sinar infra merah, maka di dalam molekul itu
terjadi perubahan energi vibrasi dan perubahan tingkat energi rotasi. Syarat molekul dapat menyerap energi sinar infra merah adalah momen dwikutub harus tergetar
sebab dari vibrasi molekul berinteraksi dengan vektor listrik tergetar dari berkas infra merah menyebabkan perubahan netto momen dwikutub dari gerakan vibrasi dan
atau gerakan rotasi Sudjadi, 1985. Ada dua macam getaran molekul, yaitu getaran ulur dan getaran tekuk. Getaran
ulur adalah suatu gerakan berirama di sepanjang sumbu ikatan sehingga jarak antar atom bertambah atau berkurang. Sedangkan getaran tekuk dapat terjadi karena
perubahan sudut-sudut ikatan antara ikatan-ikatan pada sebuah atom atau karena gerakan sebuah gugus atom terhadap sisa molekul tanpa gerakan nisbi atom-atom di
dalam gugus. Hanya getaran yang menghasilkan perubahan momen dwikutub secara berirama saja yang teramati di dalam infra merah Silverstein et. al., 1986.
Spektra FTIR Mg-AlHidrotalsit menunjukkan adanya pita lebar pada bilangan gelombang v 3400-3500 cm
-1
yang merupakan serapan uluran OH lapisan hidroksida Mg-AlHidrotalsit dan serapan ion CO
3 2-
antar lapisan diindikasikan oleh puncak pada v sekitar 1385 cm
-1
yang merupakan serapan uluran O=C-O dan 650 cm
- 1
yang merupakan serapan tekukan O=C-O. Puncak pada v ± 550 cm
-1
merupakan uluran Al-O sehingga v 416,6 cm
-1
dimungkinkan merupakan uluran Mg-O Heraldy, 2006.
commit to user d. ThermogravimetricDifferential Thermal Analysis TGDTA
Analisis termal adalah pengukuran sifat fisika dan kimia sebagai fungsi temperatur. Skoog et. al., 1997. Dalam prakteknya, analisis termal ini meliputi
entalpi, kapasitas panas, massa, dan koefisien ekspansi termal. Ada dua teknik utama dalam analisis yaitu Thermogravimetric Analyzer TGA yang secara otomatis
mencatat perubahan berat sampel sebagai fungsi temperatur atau waktu dan Differential Thermal Analyzer DTA yang mengukur perbedaan temperatur T
antara sampel dan material pembanding inert sebagai fungsi temperatur. Oleh karena itu, DTA mendeteksi perubahan pada kandungan panasnya Susilowati, 2002.
Pada DTA, panas yang diabsorpsi dan dipancarkan oleh sistem kimia diselidiki dengan mengukur perbedaan temperatur antara sistem dan senyawa
pembanding inert alumina, aluminium, silikon, karbida, gelas, jika temperatur keduanya dinaikkan dengan kecepatan yang sama dan konstan Susilowati, 2002.
Peristiwa yang terjadi dalam sampel yaitu eksotermis dan endotermis. Kedua peristiwa ini ditampilkan dalam bentuk termogram differensial sebagai puncak
maksimum dan minimum. Puncak maksimum menunjukan peristiwa eksotermis dimana panas akan dilepaskan oleh sampel. Puncak minimum menunjukan peristiwa
endotermis dimana terjadi penyerapan panas oleh sampel. Luas area kurva DTA tergantung pada massa m sampel yang digunakan,
panas reaksi perubahan entalpi, ∆H faktor geometri sampel G dan konduktivitas
termal k. Secara matematis dirumuskan sebagai : A = -G.m.
∆Hk = -k’.m.∆H 4
Luas area tidak bisa dikonversi menjadi massa atau energi secara langsung, tanpa mengetahui nilai dari k’ pada temperatur yang berkaitan. Nilai k’ diperoleh
melalui kalibrasi alat. Jika ∆H negatif berarti proses yang terjadi eksotermis dan ∆H
positif untuk proses endotermis Susilowati, 2002. 19
commit to user Termogram hidrotalsit mempunyai puncak endotermis pada temperatur 116
°C yang menunjukkan pelepasan molekul air pada antar lapisan dan temperatur 238 °C yang menunjukkan pelepasan gugus OH Xie, An and Wang, 2003. Pelepasan
karbonat ditunjukkan oleh puncak endotermis pada temperatur 414 °C sedangkan degradasi struktur hidrotalsit terjadi pada 498 °C Frost et. al., 2005.
8. Karakterisasi Biodesel a.
Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance
1
H NMR Partikel dari atom electron-elektron, proton-proton, neutron-neutron dapat
berputar pada porosnya. Di beberapa atom seperti
12
C, perputarannya saling berpasangan dan berlawanan satu sama lain jadi inti dari atom tidak memiliki spin
pelindung. Akan tetapi di beberapa atom seperti
1
H, dan
13
C intinya hanya memiliki sebuah pelindung. Saat inti berada dalam medan magnet, populasi terinisiasi dari
tingkatan energi ditentukan oleh termodinamikanya yang didiskripsikan oleh distribusi Boltzman.
Sebuah inti dengan spin ½ dalam suatu medan magnet dimana inti ini berada dalam tingkat energi yang lebih rendah. Inti tersebut akan berputar pada porosnya.
Ketika diberi medan magnet, maka pusat rotasi akan terpresisi mengelilingi medan magnet. Jika energi magnet diserap oleh inti maka sudut presisi akan berubah dan
menyebabkan perputaran spin berlawanan arah. Medan magnet pada inti tidaklah sama dengan medan magnet yang
digunakan, elektron-elektron disekeliling inti melindunginya dari medan yang ada. Perbedaan antara medan magnet yang dipakai dengan medan magnet inti disebut
sebagai perisai inti. Medan magnet yang diberikan akan berpengaruh terhadap pergeseran kimia chemical shift karena proton yang memiliki banyak perisai
shielding akan semakin sedikit menerima medan magnet yang diberikan. Efek pergeseran kimia adalah perbedaan frekuensi absorbsi proton akibat perbedaan lokasi
letak atom terikat. Atom C yang semakin terlindung akan mengalami pergeseran kimia semakin ke kanan atau semakin terperisai sehingga spektra yang terbentuk akan
commit to user semakin mendekati TMS Tetra metil silan yang digunakan sebagai standar. Puncak
spektra
1
H NMR akan mengalami pemecahan dipengaruhi oleh jumlah atom H tetangga. Jika tidak terdapat atom H maka disebut singlet yang berarti tidak terjadi
pemecahan puncak. Satu atom H disebut duplet dengan pemecahan puncak sebanyak 2 puncak. Demikian juga untuk triplet dan kuartet menunjukkan pemecahan puncak
sebanyak 3 dan 4 Skoog, 1997. Untuk mengetahui persentase konversi metil ester yang diperoleh digunakan
1
H NMR. Proton disekitar gugus trigliseirda ditunjukkan oleh puncak pada daerah 4- 4,3 ppm. Proton disekitar gugus metil ester ditunjukkan oleh puncak pada daerah 3,7
ppm. Sedangkan proton α–CH
2
ditunjukkan oleh puncak pada daerah 2,3 ppm. Contoh spektra
1
H NMR ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Spektrum
1
H NMR hasil transesterifikasi minyak kedelai. A,G, dan M merupakan proton dari
α–CH
2,
gliserida, dan metil ester Nilai konversi metil ester yang dinyatakan sebagai konsentrasi metil ester
ditentukan dengan rumus:
TAG ME
ME ME
I 9
I 5
I 5
x 100
, C
+ =
5
Keterangan: C
ME
= konversi metil ester, 21
commit to user I
ME
= nilai integrasi puncak metil ester, , dan I
TAG
= nilai integrasi puncak triasilgliserol, . Faktor 5 dan 9 adalah jumlah proton yang terdapat pada gliseril dalam
molekul trigliserida mempunyai 5 proton dan tiga molekul metil ester yang dihasilkan dari satu molekul trigliserida mempunyai 9 proton Knothe, 2000.
b.Gas Chromatograph – Mass Spectroscopy GC-MS Kromatografi gas – spektroskopi massa atau yang lebih dikenal dengan GC-
MS merupakan suatu instrumen gabungan dari kromatografi gas dan spektroskopi massa. Instrumen GC memungkinkan untuk memisahkan molekul-molekul dari suatu
campuran, dimana hal ini tidak mungkin dipisahkan dengan cara-cara lain. Karena sensitivitasnya yang tinggi maka hanya diperlukan sejumlah kecil cuplikan
mikroliter. Pemisahan komponen-komponen dari cuplikan terjadi diantara gas pengangkut dan fasa cair Sastrohamidjojo, 2002.
Spektrometer massa merupakan alat analisis yang mempunyai kemampuan aplikasi yang paling luas, yang dapat dipergunakan untuk memperoleh informasi
mengenai komposisi sampel dasar dari suatu bahan, struktur dari molekul anorganik, organik dan biologi, komposisi kualitatif dan kuantitatif dari kompleks, struktur dan
komposisi dari permukaan padat dan perbandingan isotropik atom-atom di dalam sampel Skoog et. al., 1998.
Metode spektroskopi massa didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion gas dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap
muatan mz. Bila suatu molekul berbentuk gas disinari oleh elektron berenergi tinggi di dalam sistem hampa maka akan terjadi ionisasi, ion molekul akan terbentuk
dan ion molekul yang tidak stabil pecah menjadi ion-ion yang lebih kecil Hendayana, dkk., 1994. Lepasnya elektron dari molekul menghasilkan radikal
kation dan proses ini dapat dinyatakan sebagai berikut. M
→ M
+•
commit to user Ion molekular M
+•
biasanya terurai lagi menjadi sepasang pecahan atau fragmen yang dapat berupa radikal dan ion atau molekul yang lebih kecil dan radikal kation.
M
+•
→ M
1 +
+ M
2 •
atau M
1 +•
+ M
2
Ion molekular, ion-ion pecahan dan ion-ion radikal pecahan dipisahkan oleh pembelokkan dalam medan magnet yang dapat berubah sesuai dengan massa dan
muatan mereka dan menimbulkan arus ion pada kolektor yang sebanding dengan limpahan relatif mereka Peasock, 1976.
Spektrum massa yang diperoleh merupakan grafik perbandingan massa terhadap muatan mz dan intensitas. Di dalam spektrum massa dapat dilihat
spektrum-spektrum yang menunjukkan massa dari gugus molekul, puncak ion molekul M, puncak utama base peak dan puncak isotop. Puncak ion molekul M
terjadi pada suatu massa yang sesuai dengan berat molekul dari molekul netralnya. Sedangkan puncak dengan intensitas terbesar merupakan puncak utama base peak,
sering kali ditandai dengan tinggi 100 Hendayana, dkk., 1994.
B. Kerangka Pemikiran
