Sintesis Senyawa Kalsium Fosfat Dengan Teknik Presipitasi Single Drop

SINTESIS SENYAWA KALSIUM FOSFAT DENGAN TEKNIK

PRESIPITASI

SINGLE DROP

IRMA PURNAMA RAMADHANI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

Teknik Presipitasi

Single Drop. Supervised by

SETYANTO TRI WAHYUDI

dan

SETIA UTAMI DEWI.

The high damage of bone trigger a variety of research about bone biomaterial. So far,

compliance for this needed done import materials. The material which used for bone

biomaterial is calcium phosphate. In this research used synthesis of calcium phosphate.

Synthesis of calcium phosphate performed using precipitation method single drop and

wise drop at room temperature with sintering themperature 900

o

_{C, themperature 70}

o

_C

with sintering time variation (110

o

_{C, 300}

o

_{C, 600}

o

_{C, and 900}

o

_{C). Results obtained from}

sintering is fluffy white powder. Result from x-ray diffraction characteristic for all sample

with themperature sintering 900

o

_{C show the phase formed is calcium pyrophosphate and}

other phase from calcium phosphate that is hydroxyapatite, tricalcium phosphate,

octacalcium phosphate, carbonate apatite type-A and carbonated apatite type-B. The

longer stirring time so the phase of calcium pyrophosphate formed the less. Reaction

themperature is very effect in formation of phase calcium pyrophosphate, because

calcium pyrophosphate which the resulting in room themperature is more than in

themperature 70

o

_{C. Beside that precursor compound that has not reacted in}

themperature70

o

_{C more less from room themperature, this is because precursor}

compound is more faster when heated. In sintering variationthemperature 110

o

_{C and}

300

o

_{C the precursor formed is more and the best sintering themperature is 900}

o

_C.

Keywords: calcium pyrophosphate, calcium phosphate, hydroxyapatite, tricalcium

phosphate, octacalcium phosphate

ii

ABSTRAK

IRMA PURNAMARAMADHANI

. Sintesis Senyawa Kalsium Fosfat dengan

Teknik Presipitasi

Single Drop. Dibimbing oleh

SETYANTO TRI WAHYUDI

dan

SETIA UTAMI DEWI.

Tingginya kerusakan tulang memicu adanya berbagai penelitian mengenai

biomaterial tulang. Sejauh ini, pemenuhan akan kebutuhan ini dilakukan dengan

bahan-bahan impor. Bahan yang digunakan untuk biomaterial tulang adalah

kalsium fosfat. Pada penelitian ini dilakukan sintesis kalsium fosfat. Sintesis

kalsium fosfat dilakukan dengan menggunakan metode presipitasi

single drop

dan

wise drop

pada suhu ruang dengan suhu

sintering

900

o

C, pada suhu 70

o

C

dengan suhu

sintering

900

o

C dan metode

single drop pada suhu 70

o

C dengan

variasi

sintering

(110

o

C,300

o

C,600

o

C, 900

o

C). Hasil yang diperoleh dari

sinteringberupa serbuk putih halus. Hasil dari karakterisasi x-ray diffractionuntuk

semua sampel hasil sintering 900

o

Cmenunjukkan fase yang terbentuk adalah

calcium pyrophosphate

dan fase kalsium fosfat lainnya yaitu

hydroxyapatite,

tricalcium phosphate, octacalcium phosphate,

carbonate apatite type-A

dan

carbonate apatite type-B. Semakin lama waktu

stirring

maka fase

calcium

pyrophosphate

yang terbentuk semakin sedikit. Suhu reaksi sangat berpengaruh

dalam terbentuknya fase

calcium pyrophosphate, karena

calcium pyrophosphate

yang dihasilkan pada suhu ruang lebih banyak dari suhu 70

o

C. Namun senyawa

prekursor yang belum bereaksi pada suhu 70

o

C lebih sedikit dari suhu ruang, hal

ini dikarenakan senyawa prekursor lebih cepat bereaksi bila dipanaskan. Pada

variasi suhu

sintering

110

o

C dan 300

o

C prekursor yang terbentuk masih banyak

dan suhu sintering yang paling bagus adalah 900

o

C.

Kata kunci: calcium pyrophosphate,

kalsium fosfat, hydroxyapatite,

tricalcium

phosphate, octacalcium phosphate.

SINTESIS SENYAWA KALSIUM FOSFAT DENGAN TEKNIK

PRESIPITASI

SINGLE DROP

IRMA PURNAMA RAMADHANI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat Sarjana Sains pada

DepartemenFisika

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

iv

LEMBAR PENGESAHAN

Judul : Sintesis Senyawa Kalsium Fosfat Dengan Teknik Presipitasi

Single

Drop

Nama

: Irma Purnama Ramadhani

NIM : G74080042

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Setyanto Tri Wahyudi, M.Si

Setia Utami Dewi, M.Si

Diketahui

Kepala Bagian Biofisika

Dr. Kiagus Dahlan

KATA PENGANTAR

Asslamu’alaikum Wr. Wb, ucapan terima kasih yang pertama penuli

s ucapkan

kehadirat Allah SWT karena dengan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian ini

yang berjudul

Sintesis Senyawa Kalsium Fosfat dengan dengan teknik presipitasi Single

Drop

. Penelitian ini sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen

Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.

Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada pihak-pihak yang telah

membantu dalam penyelesaian skripsi ini:

1.

Bapak dan Ibu serta kedua adik penulis Adi dan Geri dan keluarga besar di

Bandung yang selalu memberikan doa dan support selama penulis menempuh

pendidikan di IPB.

2.

Bapak Setyanto Tri Wahyudi, M.Si selaku pembimbing pertama yang telah

memberikan banyak masukan, bimbingan, motivasi dan yang telah mendanai

penelitian ini.

3.

Ibu Setia Utami Dewi, M.Si selaku pembimbing kedua yang telah memberikan

masukan, motivasi dan membantu dalam mempelajari biomaterial.

4.

Seluruh dosen fisika yang telah memberikan ilmu selama penulis menempuh

pendidikan di IPB.

5.

Pak Didikatas kerjasamanya selama karakterisasi XRD.

6.

Dani Yosmanyang selalu memberikan

support

, do’a dan selalu membantu saat

suka dan duka.

7.

Ajeng selaku rekan kerja penulis dalam penelitian ini serta towil yang selalu

menemani kita bermain uno.

8.

Seluruh teman-teman Fisika 45tiada kesan tanpa kebersamaan selama ini.

9.

Adik-adik angkatan 46 dan 47 yang selalu mendoakan penulis.

10.

Teman-teman lukita (Pingkan, Herni dan Aliya) yang selalu menemani di kosan

dikala malam datang.

11.

Teman-teman asrama212 (Muti, Rita dan Ratu) yang selalu hadir dalam canda

dan tawa.

12.

Mba aisyah yang selalu membantu dalam pengolahan data.

13.

Pak Jun yang selalu membantu dalam proses pemakaian laboratorium.

14.

Pak Firman yang selalu membantu dalam hal administrasi.

15.

Pak Indro selaku editor.

16.

Pak Faozan dan Pak Ardian selaku penguji.

Akhir kata, dengan adanya hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan

manfaat yang besar. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk

kemajuan dari penerapan biomaterial yang akan dilakukan penelitian saat ini.

vi

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandung, Jawa Barat pada tanggal 15 April

1990 dari pasangan Abdul Firman dan Tetty Setyawati. Penulis

merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis

menyelesaikan pendidikan di TK Ananda, SD Kartika XI-II, MTS

Zakaria, SMAN 12 Bandung dan melanjutkan ke perguruan tinggi

S1 di Departemen fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor melalui jalur USMI. Selama menempuh pendidikan penulis aktif dalam

bidang organisasi, penulis aktif sebagai anggota UKM Taekwondo IPB dan penulis pun

pernah menjabat sebagai sekretaris departemen kominfo BEM FMIPA Totalitas

Kebangkitan. Selain itu penulis juga aktif dalam acara kepanitiaan seperti panitia pesta

sains 2009 sebagai logstran, pesta sains 2010 sebagai kestari, panitia MPF sebagai MOD,

panitia G-Expo sebagai sekretaris, panitia seminar sains sebagai kestari. Penulis pun

pernah mendapat juara 3 dalam perlombaan atletik

sprint

putri dalam acara

SPIRIT-FMIPA.

DAFTAR ISI

Hal.

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 1

1.3. Perumusan Masalah ... 1

1.4. Hipotesis ... 1

2.1. Senyawa Kalsium Fosfat ... 1

2.1.1.

Tricalcium Phosphate

... 2

2.1.2.

Hydroxyapatite

... 2

2.1.3.

Octacalcium Phosphate

... 2

2.1.4.

Dicalcium Phosphate Dihydrate

... 2

2.1.5.

Calcium Pyrophosphate

... 3

2.2. Difraksi sinar-X ... 3

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 4

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 4

3.2. Alat dan Bahan ... 4

3.3. Prosedur Penelitian ... 4

3.3.1.

Persiapan Bahan ... 4

3.3.2.

Pembuatan kalsium fosfat pada suhu ruang ... 4

3.3.3.

Pembuatan kalsium fosfatpada suhu 70

o

_{C ... 4}

3.3.4.

Pembuatan kalsium fosfat metode single drop suhu 70

o

_{C dengan variasi}

sintering (110

o

_{C, 300}

o

_{C, 600}

o

_{C, dan 900}

o

_{C) ... 5}

3.3.5.

Karakterisasi XRD ... 5

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 6

4.1. Persiapan Bahan ... 6

4.2. Hasil Kalsium Fosfat Pada Suhu Ruang ... 6

4.3. Hasil Kalsium Fosfat Pada Suhu 70

o

_{C. ... 6}

4.4. Hasil Kalsium Fosfat Metode

Single Drop

Pada Suhu 70

o

C dengan Variasi

Sintering

(110

o

C, 300

o

C, 600

o

C, 900

o

C) ... 7

viii

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 15

5.1. Kesimpulan ... 15

5.2. Saran ... 15

DAFTAR PUSTAKA ... 16

DAFTAR TABEL

Hal.

1. Penamaan kode sampel kalsium fosfat

………

.

…

5

2. Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu ruang ... 6

3. Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu 70

o

_{C ... 6}

4. Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu 70

o

_{C dengan variasi}

sintering

... 6

5.

Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat suhu ruang ... 9

6. Perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatan

calcium pyrophosphate

pada suhu

ruang ... 10

7.

Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat ... 11

8. Perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatan

calcium pyrophosphate

pada suhu

70

o

_{C ... 11}

9. Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat ... 13

10. Perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatanCa

2

P

2

O

7

pada suhu 70

o

C dengan

variasi

sintering

... 14

11. Hasil pengukuran derajat kristalinitas pada suhu 70

o

_{C dengan variasi}

x

DAFTAR GAMBAR

Hal.

1.

Struktur molekul TCP.

6

_{... 2}

2.

Struktur unit sel kristal HAp.

9

_{... 3}

3.

Struktur molekul OCP.

12

_{... 3}

4.

Struktur molekul DCPD.

13

_{... 3}

5.

Struktur molekul Ca

2

P

2

O

7

.

14

... 3

6.

Skema sinar datang dan sinar terdifraksi oleh kisi kristal.

15

_{... 3}

7.

Skema Difraktometer sinar-x.

15

_{... 3}

8.

Hasil XRDsampel denganmetode

single drop

dan

wise drop

pada suhu ruang

yang di-

sintering

900

o

C ... 8

9.

Hasil XRD sampel dengan metode

single drop

dan

wise drop

pada suhu 70

o

yang

di-

sintering

900

o

. ... 11

10.

Hasil XRD sampel dengan metode

single drop

pada suhu 70

o

C yang dengan

variasi suhu

sintering.

... 13

DAFTAR LAMPIRAN

Hal

1.

Diagram alir penelitian……

...

………

... 18

2.

Tabel JCPDS fasa HA

…………

...

………...

...

19

3.

Tabel JCPDS fasa Octa-Calcium Phosphate

………

...

19

4.

Tabel JCPDS Type A Carbonated Apatite

………

...

20

5.

Tabel JCPDS fasa Type-B Carbonated Apatite

………

...

20

6.

Tabel JCPDS fasa TCP...

21

7.

Tabel JCPDS CaCl

2.

………

...

21

8.

Tabel JCPDS Na

2

HPO

4

………

...

22

9.

Tabel JCPDS Ca

2

P

2

O

7………

...

22

10.

Foto Penelitian………

...

23

11.

Perhitungan komposisi seny

awa yang dihasilkan………

...

24

BAB I. PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Tingginya kerusakan tulang memicu adanya berbagai penelitian mengenai biomaterial tulang. Sejauh ini, pemenuhan akan kebutuhan ini dilakukan dengan bahan-bahan impor.Biomaterial adalah suatu material alami maupun buatan (sintetis) yang dapat diimplantasikan ke dalam sistem atau jaringan hidup sebagai pengganti fungsi jaringan yang mengalami kerusakan. Material ini harus bersifat biokompatibel dengan tubuh manusia. Saat ini, biomaterial yang banyak dikembangkan adalah biomaterial subtitusi tulang.1_{Tulang merupakan jaringan keras dari} tubuh manusia selain gigi. Tulang merupakan organ biologi dinamik yang tersusun oleh sel aktif metabiologi yang terintegrasi ke dalam rangka yang kaku.2

Secara umum penyusun dasar komponen anorganik dalam jaringan keras khususnya tulang adalah kalsium fosfat. Kalsium fosfat terdapat dalam dua bentuk yaitu fase amorf dan fase kristal. Senyawa kalsium fosfat kristal sintetis mempunyai 4 fase yaitu CaHPO2 (dicalcium phosphate dehydrate / DCPD), Ca8H2(PO4)6 octacalcium phosphate / OCP), Ca3(PO4)2 (tricalcium phosphate/TCP), dan Ca10(PO4)6(OH)2 (hydroxyapatite / HA). Hydroxyapatitemerupakan kristal paling stabil

dibandingkan 3 fase lainnya.4

Biomaterial pengganti tulang pada umumnya berasal dari senyawa kalsium fosfat diantaranyaHydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) dan tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2 karena kedua material ini memiliki komposisi kimia yang mendekati dengan komponen-komponen yang terdapat di dalam tulang. Hydroxyapatite

(HA)merupakan senyawa kalsium fosfat yang paling stabil, tetapi tingkat kelarutannya paling rendah jika dibandingkan dengan tricalcium phosphate (TCP). Salah satu polymorpf TCP

yang banyak digunakan untuk rekontruksi

tulang yaitu -TCP karena memiliki tingkat biodegradasi yang sesuai dengan laju pertumbuhan tulang dan memiliki sifat

osteoconductive.3

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan kalsium fosfat dengan metode presipitasi secara

single drop dansebagai kontrolnya digunakan wise dropyang telah biasa dilakukan di Lab

Biofisika IPB. Metode single drop,

mencampurkan langsung larutan kimia

sedangkan wise drop mencampurkan larutan

kimia tetes demi tetes. Bahan yang digunakan pada penelitian ini, adalah larutan kalsium klorida (CaCl2) dan dinatrium hidrogen fosfat (Na2HPO4). Serbuk putih yang dihasilkandianalisis menggunakan x-ray diffraction (XRD) untuk mengindentifikasi

kristal kalsium fosfat, parameter kisi dan ukuran kristal.

1.2.

Tujuan Penelitian

1. Melakukan sintesis senyawa kalsium fosfat dengan metode single drop dan

membandingkan hasilnya dengan metodewise drop.

2. Mempelajari pengaruh waktu stirring dan

suhu reaksi pada proses single drop

terhadap pembentukan kalsium fosfat. 3. Mempelajari variasi suhu sintering terhadap

pembentukan senyawa kalsium fosfat.

1.3.

Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh suhu reaksi terhadap pembentukan kalsium fosfat pada metode

single drop dan wise drop?

2. Bagaimana pengaruh waktu stirring pada

proses single dropterhadap pembentukan

kalsium fosfat?

3. Bagaimana perbandingan kalsium fosfat yang terbentuk dari proses single drop dan wise drop?

4. Bagaimana pengaruh suhu sintering pada

kalsium fosfat yang terbentuk?

1.4.

Hipotesis

Senyawa kalsium fosfat yang dibuat dengan menggunakan metode single drop tidak akan

berbeda dengan senyawa kalsium fosfat yang dibuat dengan menggunakan metode

wisedroppada suhu yang sama. Namun

perbedaan suhu reaksi akan menghasilkan data yang berbeda.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Senyawa Kalsium Fosfat

Secara umum penyusun dasar komponen anorganik dalam jaringan keras khususnya tulang adalah kalsium fosfat. Kalsium fosfat terdapat dalam dua bentuk yaitu fase amorf dan fase kristal. Senyawa kalsium fosfat kristal sintetis mempunyai 4 fase yaitu CaHPO2 (dicalcium phosphate dehydrate / DCPD),

Ca8H2(PO4)6 octacalcium phosphate/OCP), Ca3(PO4)2 .

( tricalciumphosphate / TCP), dan

Ca10(PO4)6(OH)2 Hydroxyapatite / HA).

Dalam proses pembuatan senyawa biomaterial yang menyerupai jaringan keras, proses kristalisasi dapat ditingkatkan dengan

menaikkan aktivitas ion yang terlibat dengan cara meningkatkan laju pengadukan, menaikkan pH, menaikkan suhu atau menghilangkan penghambat.5

Sintesis senyawa kalsium fosfat dengan cara presipitasi pada umumya melalui amorf sebagai fase sementara. Fase amorf ini, sama halnya terjadi selama mineralisasi dalam jaringan keras. Senyawa kalsium fosfat amorf yang terbentuk masih mungkin tersusun oleh kristal yang mempunyai ukuran yang sangat kecil.4

2.1.1.

Tricalcium Phosphate

Tricalcium phosphate (TCP) adalah

material biokeramik yang dapat digunakan untuk rekontruksi tulang.6 _{Kombinasi TCP dari} kalsium dan senyawa fosfat dengan rumus Ca3(PO4)2. TCP memiliki 4 polymorf yaitu α, , dan super α. Polymorf α teramati pada suhu

1120o_{C - 1500}o_{C, polymorf teramati sekitar} suhu 1120o_{C, polymorf berada pada fase} tekanan tinggi, dan polymorf super α teramati

pada suhu diatas 1500o_C.6 _{Struktur molekul} TCP dapat dilihat pada Gambar 1.

2.1.2.

Hydroxyapatite

Hydroxyapatite (HA) merupakan senyawa

kalsium fosfat yang merupakan komponen utama dari tulang dan gigi yang mempunyai sifat dapat berikatan dengan tulang natural.7 Hidroksiapatit merupakan senyawa mineral dan anggota kelompok mineral apatit dengan rumus kimia Ca10(PO4)6(OH)2 dan mempunyai struktur heksagonal dengan parameter kisi a = 9,433Å danc = 6,875Å serta rasio Ca/P sekitar 1,67.7_{Struktur unit sel Kristal HA dapat dilihat} pada Gambar 2.

Mineral HA dapat disintesis dengan mereaksikan senyawa kalsium(Ca) dan fosfor(P) pada suhu dan tekanan tertentu. Sintesis HA dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode basah dan metode kering. Metode basah menggunakan prinsip presipitasi dan sol-gel sedangkan metode kering

menggunakan prinsip pencampuran sumber senyawa Ca dan P pada suhu dan tekanan tinggi. Namun, metode yang sering digunakan dalam mensintesis HA adalah metode basah, yaitu dengan menggunakan metode presipitasi sebab metode ini menghasilkan HA yang memiliki kemurnian yang cukup tinggi (90%). Proses pada metode ini, HA disintesis dengan cara mentitrasi larutan yang mengandung Ca dengan larutan yang mengandung P. Nisbah Ca/P agar material HA terbentuk adalah 1,67. Perbedaan nisbah Ca/P akan menimbulkan hasil sintesis senyawa yang berbeda. Sintesis

apatit tidak hanya dipengaruhi oleh nisbah Ca/P tetapi juga sumber senyawa Ca dan P. Paduan Ca/P yang bersumber dari sumber Ca dan P yang berbeda tidak hanya menghasilkan HA tetapi juga senyawa-senyawa campurannya yang bergantung pada senyawa sumber Ca dan P tersebut. Misalnya, sumber Ca yang berasal dari CaCl2.2H2Oakan memiliki kemungkinan menghasilkan apatit yang mengandung klorin.8

2.1.3.

Octacalcium Phosphate

Octacalcium phosphate(OCP) adalah

kalsium fosfat yang mempunyai rumus Ca8H2(PO4)6.5H2O. OCP dapat menjadi prekursor dari pembuatan email gigi, dentin dan dan tulang dalam kehidupan organisme.10

OCP telah terbukti menjadi prekursor dari hidroksiapatit, yaitu biomineral anorganik yang sangat penting dalam pertumbuhan tulang. Determinasi dari struktur kristal OCP dan kristal apatit sehingga muncul menjadi prasyarat untuk mempelajari sifat pembentukan dan sifat kimia dari jaringan tulang.Suatu saat OCP dapat menggantikan HAp dalam pencangkokan tulang dan implant karena

strukturnya mirip dengan struktur apatit. Menurut Weissenberg OCP mempunyai parameter kisi a = 19,7 Å, b = 9,59 Å, c = 6,87

Å, α = = 90,7o_{dan = 71,8}o_.11_{Struktur OCP} dapat dilihat pada Gambar 3.

2.1.4.

Dicalcium Phosphate Dihydrate

Dicalcium Phosphate Dihydrate (DCPD)

juga dikenal sebagai brushite, adalah mineral kalsium fosfat yang terhidrasi dengan komposisi CaHPO4.2H2O. Struktur DCPD hampir identik dengan dimensi gipsum yang masing-masing unit selnya sangat mirip.Tulang punggung dari DCPD terdiri dari kalsium dan atom fosfor yang membentuk rantai melalui berbagai oksigen (empat oksigen fosfat).13_{Struktur DCPD dapat dilihat pada} Gambar 4.

3

Gambar 2Struktur unit sel kristal HAp.9

Gambar 3Struktur molekul OCP.11

Gambar 4Struktur molekul DCPD.12

Gambar 5 Struktur kristalβ- Ca2P2O7 dan α -Ca2P2O7.14

2.1.5. Calcium Pyrophosphate

Calcium pyrophosphate (CPP) yang mempunyai rumus kimia Ca2P2O7adalah

senyawa kimia yang dapat dibentuk oleh reaksi asam pirofosfat dan kalsium dengan cara memanaskan kalsium fosfat. Biasanya digunakan sebagai agen abrasif ringan dalam pasta gigi.13_Ca

2P2O7 memiliki tiga bentuk yaitu

, , dan α. Bentuk -Ca2P2O7 terbentuk pada

suhu rendah, sedangkan - Ca2P2O7 terbentuk

pada suhu 750oC dan α-Ca2P2O7 terbentuk pada

suhu 1171o_C13_{. Struktur kristal - Ca}

2P2O7 dan

α-Ca2P2O7dapat dilihat pada Gambar 5.

2.2.

Difraksi sinar-X

Difraksi sinar-X yaitu metode yang digunakan untuk mengetahui nilai parameter kisi, struktur kristal, dan derajat kekristalan. Derajat kekristalan adalah besaran yang menyatakan banyaknya kandungan kristal dalam suatu materi dengan membandingkan luasan kurva puncak dengan total luasan amorf dan kristal.16

Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi periodik yang dapat dilihat seperti

pada Gambar 5. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan Bragg :

..……...(1)

Dengan λ adalah panjang gelombang

sinar-X yang digunakan, d adalah jarak antara dua

bidang kisi, θ adalah sudut antara sinar datang

dengan bidang normal, dan n adalah bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan.16

Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang yang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Setiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini kemudian dicocokkan dengan standar difraksi snar-X untuk hampir semua jenis material. Standar ini disebut JCPDS.16

Gambar 6Skema sinar datang dan sinar terdifraksi oleh kisi kristal.15

Gambar 7 Skema Difraktometer sinar-x.16 Komponen difraktometer sinar-X: 17

1. Tabung sinar-X, merupakan tempat produk sinar-X, berisi katoda filament

tungsten sebagai sumber elektron dan anoda yang berupa logam target.

2. Goniometer, merupakan unit dengan tempat sampel dan detektor yang bergerak

memutar selama alat dioperasikan. Sampel diisikan dalam lempeng logam atau plat kaca yang cekung atau diisikan dalam lubang yang berada ditengah. Sampel berputar bersama goniometer dan membentuk sudut terhadap sinar-X yang datang.

3. Tempat sampel, berupa lempengan logam atau plat kaca yang cekung atau berlubang ditengahnya, dimana sampel serbuk diisikan. Sampel akan berputar bersama goniometer dan membentuk sudut terhadap sinar-X yang datang.

4. Detektor gas, berisi gas yang sensitif terhadap sinar-X, katoda dan anoda. Atom-atom gas akan terionisasi saat dikenai sinar-X (yang terdifraksi oleh sampel). menuju anoda sehingga menghasilkan arus listrik. Arus listrik diubah menjadi pulsa yang akan dihitung oleh counter dan scaler.

5. Difraktometer (scaler and counter),

berfungsi mendeteksi posisi sudut difraksi dan intensitasnya terlihat seperti pada Gambar 6.

6. Rekorder, berfungsi menampilkan pola difraksi atau difraktogram. Posisi sudut difraksi menggambarkan jenis kristal. Intensitas dapat mewakili konsentrasi kristal maupun tingkat kekristalan suatu sampel. Sampel dengan kekristalan tinggi meskipun jumlahnya sedikit akan memberikan intensitas yang tinggi dan tajam.

BAB III. METODOLOGI

PENELITIAN

3.1.

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dari bulan November 2011 sampai dengan bulan Oktober 2012.

3.2.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini ialah peralatan preparasi, neraca analitik, labu ukur 100 ml, labu ukur 500 ml, hotplate, kertas

saring,corong, crussible, alat furnacedengan

merk lamberthem dan alat karakterisasi XRD merk Shimadzu tipe XRD-6000.Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah CaCl2 Merck kGaA dengan No. Produk 1.06580.0500, Na2HPO4 Merck kGaA dengan

No. Produk 1.02382.0500, alumunium foil dan

aquades.

3.3.

Prosedur Penelitian

3.3.1.

Persiapan Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini berupa serbuk CaCl2 dan Na2HPO4 dengan perbandingan konsentrasi molarnya sebesar 0,5 M CaCl2 dan 0,3M Na2HPO4. Kedua bahan dihitung massanya sehingga didapatkan massa untuk CaCl2 sebesar 7,351 gram per 100 ml dan massa untuk Na2HPO4 sebesar 5,339 grapm per 100 ml.

3.3.2.

Pembuatan kalsium fosfat pada

suhu ruang

Sintesis kalsium fosfat pada suhu ruang menggunakan metode single drop dan wise drop. Sintesis kalsium fosfat diawali dengan

pembuatan larutan 0,5M CaCl2 dan 0,3M Na2HPO4. Pada metode single drop kedua larutan tersebut dicampurkan langsung ke dalam labu erlenmeyer dan di-strirring dengan

menggunakan variasi waktu 3 jam, 6 jam, 12 jam, 18 jam, dan 24 jam. Sintesis kalsium fosfat dengan menggunakan metode wise drop

dilakukan dengan cara meneteskan larutan 0,5M CaCl2secara perlahan kedalam larutan 0,3M Na2HPO4sambil dilakukan stirring selama 90 menit. Setelah kedua larutan tersebut tercampur,stirringdilanjutkan selama 1

jam.Kemudian larutan di-aging selama 12 jam

dan disaring menggunakan kertas saring.Selanjutnya adalah proses pengeringan dengan menggunakan furnace pada suhu 110oC

dengan waktu penahanan5 jam dan prosessintering pada suhu 900oC dengan waktu

penahanan 5 jam. Sampel yang telah

di-sintering di timbang dan sampel siap untuk

dikarakterisasi.

3.3.3.

Pembuatan kalsium fosfatpada

suhu 70

o

C

Larutan 0,5M CaCl2 dan 0,3M Na2HPO4 yang telah dibuat dengan metode single dropdicampurkan secara langsung. Larutan

CaCl2 dipanaskan dengan menggunakan hotplate pada suhu 70oC selama 1 jamdan

dicampurkan dengan larutan Na2HPO4secara langsung dan di stirringselama 3 jam

menggunakanhotplatepada suhu 70oC. Pada wise drop dengan cara meneteskan larutan

0,5M CaCl2 kedalam larutan0,3M Na2HPO4.Larutan CaCl2 dipanaskan dengan menggunakan hotplate pada suhu 70oC selama

1 jam dan dicampurkan dengan larutan Na2HPO4dengan cara diteteskan. Setelah

5

selesai diteteskan larutan di-stirring selama 1

jam. Larutan di aging selama 12 jam dan

disaring menggunakan kertas saring. Selanjutnya adalah proses pengeringan dengan menggunakan furnace pada suhu 110oCdengan

waktu penahanan 5 jam dan proses sintering

pada suhu 900o_{Cdengan waktu penahanan 5} jam. Timbang massa sampel yang sudah

di-sintering dan sampel siap untuk dikarakterisasi.

3.3.4.

Pembuatan kalsium fosfat metode

single drop suhu 70

o

C dengan

variasi sintering (110

o

C, 300

o

C,

600

o

C, dan 900

o

C)

Larutan 0,5M CaCl2 dan 0,3M Na2HPO4 yang telah dibuat dengan metode single dropdicampurkan secara langsung. Larutan

CaCl2 dipanaskan dengan menggunakan hotplate pada suhu 70oC selama 1 jamdan

dicampurkan dengan larutan Na2HPO4secara langsung dan di stirringselama 3 jam

menggunakan hotplatepada suhu 70oC. Larutan

di-aging selama 12 jam dan disaring

menggunakan kertas saring. Selanjutnya adalah proses pengeringan dengan menggunakan

furnace pada suhu 110oCdengan waktu

penahanan 5 jam dan proses sintering pada

suhu 300o_{C, 600}o_{C, dan 900}o_{Cdengan waktu} penahanan masing-masing 5 jam. Timbang massa sampel yang sudah di-sintering dan

sampel siap untuk dikarakterisasi. Penamaan sampel menggunakan kode yang dapat dilihat pada Tabel 1.

3.3.5.

Karakterisasi XRD

Setelah sampel selesai dibuat dengan menggunakan metode single drop dan wise drop, kemudian sampel tersebut dikarakterisasi

menggunakan XRD yang bertujuan untuk mengetahui nilai parameter kisi, struktur kristal, dan derajat kekristalan. Sudut βθ yang digunakan dalam pengujian fasa pada sampel antara 10o– 80o.

Tabel 1 Penamaan kode sampel kalsium fosfat

No Kode sampel Nama sampel

1 KF_SR(3) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring 3 jam pada suhu ruang 2 KF_SR(6) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring 6 jam pada suhu ruang 3 KF_SR(12) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring 12 jam pada suhu ruang 4 KF_SR(18) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring 18 jam pada suhu ruang 5 KF_SR(24) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring 24 jam pada suhu ruang 6 KF_WR Kalsium Fosfat metode wise drop variasi stirring pada suhu ruang 7 KF_s70 Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring pada suhu 70oC 8 KF_W70 Kalsium Fosfat metode wise drop variasi stirring pada suhu 70oC 9 KF_s70(110) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring pada suhu 70oC suhu

sintering 110

10 KF_s70(300) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring pada suhu 70oC suhu sintering 300

11 KF_s70(600) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring pada suhu 70oC suhu sintering 600

12 KF_s70(900) Kalsium Fosfat metode single drop variasi stirring pada suhu 70oC suhu sintering 900

Pencampuran 0,5 M CaCl2 sebanyak 7,351 gram dan 0,3 M Na2HPO4 sebanyak 5,339 gram dalam aquades menghasilkan larutan kalsium fosfat 200 ml yang berwarna putih seperti susu.

4.2.

Hasil Kalsium Fosfat Pada Suhu

Ruang

Hasil dari proses sintering 900oC selama

5 jam adalah kalsium fosfat berupa serbuk putih halus.Sintesis kalsium fosfat dilakukan dengan menggunakan metode presipitasi yaitu

single drop dan wise drop. Pada single drop

dilakukan variasi waktu stirring 3 jam, 6jam,

12 jam, 18 jam, dan 24 jam. Dari hasil sintesis kalsium fosfat didapatkan datamassa Ca dan fosfat sebelum dan sesudah sintering dan hasil

tersebut dapat dilihat pada Tabel 2. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa massa hasil sintering

lebih kecil dari massa awal, hal ini dikarenakan

dimana m’ adalah massa hasil sintering,

m1 adalah massa Ca dan m2 adalah massa fosfat.

4.3.

Hasil Kalsium Fosfat Pada Suhu

70

o

C

Hasil dari proses sintering 900oC selama 5

jam adalah kalsium fosfat berupa serbuk putih halus.Sintesis kalsium fosfat dilakukan dengan menggunakan metode presipitasi yaitu single drop dan wise drop. Dari hasil sintesis kalsium

fosfatdidapatkan data massa Ca dan fosfat sebelum dan sesudah sintering dan hasil

tersebut dapat dilihat pada Tabel 3. Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa massa hasil sintering

lebih kecil dari massa awal, hal ini dikarenakan adanya pelepasan uap air selama proses

sintering berlangsung. Efisiensi pada Tabel 3

diperoleh dari persamaan 2. Tabel 2 Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu ruang

Tabel 3Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu 70o_C

No Kode sampel massa Ca _(gram) massa fosfat _(gram) massa hasil sintering _(gram) Efisiensi _(%)

1 KF_S70 7,34 5,34 3,22 25,39

2 KF_W70 7,35 5,36 3,04 23,91

Tabel 4 Efisiensi massa Ca dan fosfat pada suhu 70o_{C dengan variasi sintering}

No Kode sampel massa Ca _(gram) massa fosfat _{(gram) sintering(gram)} massa hasil Efisiensi _(%)

1 KF_s70(110) 7,36 5,34 4,04 31,85

2 KF_s70(300) 7,36 5,34 3,96 31,18

3 KF_s70(600) 7,35 5,35 3,73 29,37

4 KF_s70(900) 7,35 5,35 2,74 21,57

No Kode sampel _Ca(gram) massa _fosfat(gram) massa _{sintering(gram)} massa hasil Efisiensi(%)

1 KF_SR(3) 7,35 5,33 2,78 21,92

2 KF_SR(6) 7,34 5,34 3,29 25,95

3 KF_SR(12) 7,34 5,34 2,93 23,08

4 KF_SR(18) 7,34 5,34 4,46 35,20

5 KF_SR(24) 7,35 5,33 3,50 27,60

4.4.

Hasil Kalsium Fosfat Metode

Single

Drop

Pada Suhu 70

o

C dengan

Variasi

Sintering

(110

o

C, 300

o

C,

600

o

C, 900

o

C)

Hasil dari proses sintering110oC selama 5

jam adalah kalsium fosfat berupa serbuk putih namun tidak terlalu halus, sedangkan hasil dari proses sintering 300oCselama 5 jam adalah

kalsium fosfat berupa serbuk putih yang sangat halus. Hasil dari proses sintering600oC selama

5 jam adalah berupa serbuk putih halus dan hasil dari prosessintering 900oC selama 5 jam

adalah kalsium fosfat berupa serbuk putih halus. Dari hasil sintesis kalsium fosfatdidapatkan data massa Ca dan fosfat sebelum dan sesudah sintering dan hasil

tersebut dapat dilihat pada Tabel 4. Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa massa hasil sintering

lebih kecil dari massa awal, hal ini dikarenakan adanya pelepasan uap air selama proses

sintering berlangsung.Efisiensi pada Tabel 4

diperoleh dari persamaan 2.

4.5.

Hasil Karakterisasi XRD

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_SR(3) Gambar 7 menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphate karena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000o_{Cnamun terdapat fase lain dari}

kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, octacalcium phosphate, carbonate apatite type-A dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) untuk Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 0169, HA No. 09-0432, CAA dengan No. 35-0180, CAB dengan No. 19-0272 dan Ca2P2O7 dengan No. 09-0346.

Pada Gambar 7 hasil XRD sampel KF_SR(3) puncak tertinggi dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7

29,58o_{, CAB 33,8}o_{, CAA 39,68}o_{, dan HA 41,7}o_.

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_SR(6) Gambar 8menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphate karena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite dan tricalcium phosphate. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) untuk CaCl2 No.24-0223,Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432 dan Ca2P2O7 dengan

No. 09-0346. Pada Gambar 7 hasil XRD sampel KF_SR(6) puncak tertinggi dengan

nilai βθ untuk Ca2P2O7 29,58o dan

Gambar 8Hasil XRDsampel denganmetode single drop dan wise drop pada suhu ruang yang di-sintering 900oC

9

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_SR(12) Gambar 8 menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphatekarena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate, carbonate apatite type-A dan carbonate apatite type-B.Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan dataJoint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS) untuk CaCl2 No.24-0223,Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180, CAB dengan No. 19-0272 dan Ca2P2O7

dengan No. 09-0346. Pada Gambar 7 hasil XRD sampel KF_SR(12) puncak tertinggi

dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7 29,6o, OCP

26,66o_{, HA 32,58}o _{dan CAB 49,72}o_.

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_SR(18) Gambar 8menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphate karena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan dataJoint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) untuk Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180, CAB dengan No. 19-0272 dan Ca2P2O7

dengan No. 09-0346. Pada Gambar 7 hasil XRD sampel KF_SR(18) puncak tertinggi

dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7 29,6o, 32,54o,

OCP 26,68o _{dan CAB 49,72}o_.

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_SR(24) Gambar 8menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphatekarena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan dataJoint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) untuk CaCl2 No.24-0223,Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432, CAA dengan No. 35-0180dan Ca2P2O7 dengan No. 09-0346.

Pada Gambar 7hasil XRD sampel KF_SR(24) puncak tertinggi dengan nilai βθCa2P2O7

29,62o_{, OCP 27,72}o_{, HA 32,58}o _{dan CAB 49,}

52o_.

Hasil karakterisasi XRD pada sampel

KF_WR Gambar 8menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphatekarena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan dataJoint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS) untuk CaCl2 No.24-0223, Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180 dan Ca2P2O7 dengan

No. 09-0346. Pada Gambar 7puncak tertinggi

dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7 29,66o, OCP

28,98o_{, CaCl}

2 42,74o dan CAB 49,24o

Tabel 5Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat suhu ruang

No Kode sampel %

Ca2P2O7 HA TCP OCP Na2HPO4 CaCl2 CAA CAB 1 KF_SR(3) 77,39 6,02 3,15 - 2,64 - 1,89 8,92 2 KF_SR(6) 78,54 3,72 5,75 - 10,16 1,83 - - 3 KF_SR(12) 61,89 9,7 4,45 12,61 1,95 2,09 3,01 4,3 4 KF_SR(18) 58,71 10,33 5,66 7,82 8,97 3,25 - 5,26 5 KF_SR(24) 58,56 10,29 1,06 18,72 4,47 3,96 - 2,94 6 KF_WR 55,06 11,09 11,92 6,72 3,12 4,66 - 6,01

Tabel 6Perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatancalcium pyrophosphatepada suhu

ruang

Kode sampel Parameter kisi Ketepatan a (A) c (A) a (%) c (%) KF_SR(3) 6,71 24,26 99,61 99,69 KF_SR(6) 6,68 24,15 99,92 99,88 KF_SR(12) 6,71 24,27 99,60 99,62 KF_SR(18) 6,73 24,29 99,33 99,53 KF_SR(24) 6,75 24,41 99,12 99,06

KF_wR 6,73 24,30 99,42 99,49

Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis senyawa kalsium fosfat dapat dilihat pada Tabel 5. Dari Tabel 5 dapat terlihat bahwa lamanya waktu stirring tidak terlalu

berpengaruh dalam proses terbentuknya fase

calcium pyrophosphatekarena semakin lama

waktu stirring maka calcium pyrophosphate

yang dihasilkan tidak semakin banyak. Disamping itu senyawa precursoryang larut

lebih banyak pada waktu stirring 3 jam.

Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal dari metode single drop dan wise droppada suhu ruang dapat diperoleh dari

analisis XRD dan parameter kisi dihitung dengan menggunakan metode Cramer. Hasil perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatan parameter kisi sampel kalsium fosfat dari metode single drop dan wise drop pada

suhu ruang dapat dilihat pada Tabel 6. Pada Tabel 6 dapat terlihat bahwa parameter kisi yang didapat hampir mendekati nilai JCPDS yaitu a = 6,688 Å dan c = 24,18 Å, hal ini terlihat pada sampel dengan variasi stirring 6

jam dengan nilai a = 6,68 Å dan c = 24,15 Å yang memiliki ketepatan 99,92% dan 99,98%.

Hasil XRD dari sampel KF_s70 Gambar 9menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphate karena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate,

carbonate apatite type-A dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS)untuk CaCl2 No.24-0223, Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180, CAB dengan No. 19-0272 dan Ca2P2O7

dengan No. 09-0346. Pada Gambar 9 puncak tertinggi dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7 28,96o,

OCP27,68o _{, CAA 32,58}o_{, Na}

2HPO440,58o, HA 42,02o _{dan CAB 49,06}o_.

Hasil XRD dari sampel KF_W70Gambar 9menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphatekarena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate, carbonate apatite type-A dan carbonate apatite type-B.Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS)untuk Na2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180 dan Ca2P2O7

dengan No. 09-0346. Pada Gambar 8 puncak tertinggi dengan nilai βθ untuk dan Ca2P2O7

29,58o_{, OCP 27,68}o_{, HA 32,56}o_{, CAA 39,74}o

11

Gambar 9HasilXRD sampel dengan metode

single drop

dan

wise drop

pada suhu 70

o

yang di-

sintering

900

o

.

Tabel 7Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat

Tabel 8Hasil perhitungan parameter kisi menggunakan persamaan-persamaan pada lampiran 12 dan persentase ketepatancalcium pyrophosphatepada suhu 70oC

Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis senyawa kalsium fosfat dapat dilihat pada Tabel 7. Dari Tabel 7 dapat terlihat bahwa pada metode wise drop lebih banyak

menghasilkan fase calcium pyrophosphate dan faselain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite dan tricalcium phosphate, disamping itu senyawa prekursornya sudah mulai bereaksi karena pada saat dipanaskan senyawa prekursorakan lebih cepat bereaksi. Pengaruh kenaikan suhu pada kelarutan zat

berbeda-beda antara yang satu dengan yang lainnya. Tetapi pada umumnya kelarutan zat padat dalam cairan bertambah dengan naiknya suhu, karena kebanyakan proses pembentuka larutan bersifat endoterm.18

Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal dari metode single drop dan wise droppada suhu 70oC dapat diperoleh dari

analisis XRD dan parameter kisi dihitung dengan menggunakan metode Cramer. Hasil perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatan parameter kisi sampel kalsium fosfat dari metode single drop dan wise drop pada

No Kode sampel %

Ca2P2O7 HA TCP OCP Na2HPO4 CaCl2 CAA CAB 1 KF_s70 44,46 5,86 2,31 26,35 7,21 0,21 9,61 3,99 2 KF_W70 53,2 20,84 5,43 10,31 3,3 - 3,04 3,88

Kode sampel Parameter kisi Ketepatan a (A) c (A) a (%) c (%) KF_S70 6,72 24,29 99,57 99,54 KF_W70 6,73 24,26 99,40 99,66

suhu ruang dapat dilihat pada Tabel 8. Pada Tabel 8 dapat terlihat bahwa parameter kisi yang didapat hampir mendekati nilai JCPDS yaitu a = 6,688 Å dan c = 24,18 Å, hal ini terlihat pada sampel single drop dengan nilai a

= 6,67 Å dan pada sampel wise drop dengan

nilai c = 24,26 Å yang memiliki ketepatan 99,57% dan 99,66%.

Hasil XRD sampel KF_s70(110) Gambar 10menunjukkan bahwa fase yang dominan terbentuk masih bahan prekursornya namun sudah terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu fase hydroxyapatite dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS)untukNa2HPO4 No. 33-1247, CAA dengan No. 35-0180dan CaCl2 No.24-0223. Pada Gambar 9 puncak tertinggi dengan nilai

βθ untukNa2HPO4 26,52o, CAA 32,58odan CaCl240,04o.

Hasil XRD sampel KF_s70(300)Gambar 10menunjukkan bahwa fase yang dominan terbentuk masih bahan prekursornya namun sudah terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu fase hydroxyapatite dan fase octacalcium phosphate. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS)untukNa2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180 dan CaCl2 No.24-0223.Pada Gambar 9 puncak tertinggi dengan

nilai βθ untuk Na2HPO4 26,38o,OCP32,28o dan CaCl240,02o.

Hasil XRD sampel KF_s70(600) Gambar 10menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphate namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite dan octacalcium phosphate. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard (JCPDS)untukNa2HPO4 No. 33-1247,TCP No. 0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180, CaCl2 No.24-0223 dan Ca2P2O7 dengan

No. 09-0346.Pada gambar 17 puncak tertinggi

dengan nilai βθ untuk Ca2P2O7 28,86o,

CaCl228,9o, OCP 26,66o, Na2HPO430,54o dan HA 50,24o_.

Hasil XRD sampel KF_s70(900)Gambar 10menunjukkan bahwa fase yang paling dominan terbentuk adalah fase calcium pyrophosphatekarena fase calcium pyrophosphate dapat terbentuk pada suhu sintering >1000oC namun terdapat fase lain dari kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate, carbonate apatite type-A dan carbonate apatite type-B. Identifikasi fase kalsium fosfat yang dihasilkan dilakukan dengan mencocokan pola hasil karakterisasi XRD dengan data Joint Committee on Powder Diffraction Standard

(JCPDS)untukNa2HPO4 No. 33-1247, TCP No. 09-0169, HA No. 09-0432, OCP No. 44-0778, CAA dengan No. 35-0180, CaCl2 No.24-0223dan Ca2P2O7 dengan No. 09-0346.Pada

Gambar 10 puncak tertinggi dengan nilai βθ

untuk Ca2P2O7 26,72o, CaCl2 29,66o, OCP 27,72o_{, CAA 32,62}o _{dan CAB 35,3}o_.

13

Gambar 10Hasil XRD sampel dengan metode single drop pada suhu 70oC dengan variasi suhu sintering.

Tabel 9Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis kalsium fosfat

No Kode sampel %

Ca2P2O7 HA TCP OCP Na2HPO4 CaCl2 CAA CAB 1 KF_s70(110) - 5,61 - - 72,96 10,72 - 1,9 2 KF_s70(300) - 14,28 - 8,79 49,72 15,61 11,6 - 3 KF_s70(600) 8,33 4,98 - 23,28 22,73 40,68 - - 4 KF_s70(900) 36,84 2,41 0,93 23,47 1,01 18,41 11,36 5,57

Tabel 10Perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatanCa2P2O7 pada suhu 70

o_{C dengan} variasi sintering

Tabel 11Hasil pengukuran derajat kristalinitas pada suhu 70o_{C dengan variasi sintering}

Komposisi senyawa yang dihasilkan dari sintesis senyawa kalsium fosfat dapat dilihat pada Tabel 9. Dari Tabel 9 dapat terlihat bahwa suhu sintering sangat berpengaruh karena pada

saat sintering suhu 110oC senyawa prekursor

masih belum bereaksi dengan sempurna sedangkan pada saat sintering suhu 900oC

senyawa prekursor sudah bereaksi dan membentuk fase hydroxyapatite, tricalcium phosphate dan octacalcium phosphate.

Disamping itu fase calcium pyrophosphate

yang terbentuk lebih banyak.

Perhitungan parameter kisi dan ukuran kristal dari metode single drop variasi sintering

dapat diperoleh dari analisis XRD dan parameter kisi dihitung dengan menggunakan metode Cramer. Hasil perhitungan parameter kisi dan persentase ketepatan parameter kisi sampel kalsium fosfat dari metode single dropsuhu 70oC variasi sinteringdapat dilihat

pada Tabel 10.Pada Tabel 10 dapat terlihat

bahwa parameter kisi yang didapat hampir mendekati nilai JCPDS yaitu a = 6,688 Å dan c = 24,18 Å, hal ini terlihat pada sampel dengan variasi sintering900oC dengan nilai a = 6,68 Å

dan c = 24,16 Å yang memiliki ketepatan 99,88% dan 98,90%.

Pengukuran derajat kristalinitas dapat diperoleh langsung dari program karakterisasi XRD. Hasil pengukuran derajat kristalinitas dapat dilihat pada Tabel 11. Pada Tabel 11 derajat kristalinitas yang paling tinggi terdapat pada sampel KF_S70(900)hal ini menunjukan bahwa pada suhu sintering 900o_{C kristal yang} terbentuk lebih banyak bila dibandingkan dengan suhu sintering lainnya, karena semakin besar suhu sinteringmaka kristal yang

terbentuk akan semakin banyak sehingga proses sinteringakan berpengaruh cukup besar

dalam proses pembentukan fase kristal suatu bahan.19

Kode sampel Parameter kisi Ketepatan a (A) c (A) a (%) c (%) KF_S70(600) 6,73 24,41 99,45 99,05 KF_S70(900) 6,68 24,16 99,88 99,90

Kode sampel Derajat kristalinitas KF_S70(110) 77,53 KF_S70(300) 87,86 KF_S70(600) 67,12 KF_S70(900) 92,12

BAB V. KESIMPULAN DAN

SARAN

5.1.

Kesimpulan

Sintesis senyawa kalsium fosfat yang dihasilkan dari pencampuran larutan 0,5 M CaCl2 dan larutan 0,3 M Na2HPO4 berupa larutan putih seperti susu. Hasil dari sintering

pada suhu 900o_{C berupa serbuk putih halus.} Sintesis senyawa kalsium fosfat dengan menggunakan metode single drop telah

dilakukan dan hasil yang diperoleh membentuk fase kalsium fosfat yaitu hydroxyapatite, tricalcium phosphate dan octacalcium phosphate sama dengan hasil dari metode wise drop namun komposisi yang dihasilkan

berbeda.

Hasil difraktogramX-Ray antara single drop pada suhu ruang dan suhu 70oC menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan.Pada suhu 70o_{C senyawa prekursornya semakin} bereaksi dan bertransformasi menjadi

hydroxyapatite, tricalcium phosphate dan octacalcium phosphate.Hasil yang berbeda

ditunjukan pada hasil variasi sintering yang

berbeda pada suhu yang berbeda.Pada suhu 110o_{C dan 300}o_{C senyawa prekursor yang} terbentuk masih belum bereaksi, sedangkan pada suhu 600o_{C dan 900}o_{C senyawa} prekursornya telah bereaksi dan bertransformasi menjadi calcium pyrophosphate,hydroxyapatite, tricalcium phosphate dan octacalcium phosphate. Namun

yang paling dominan adalah fase calcium pyrophosphate.Sintering terbaik untuk single dropdan wise dropdilakukan pada suhu 900oC.

Proses sinteringakan berpengaruh cukup besar

dalam pembentukan fase kristal suatu bahan. Parameter kisi yang dihasilkan dari seluruh sampel mencapai nilai diatas 90%baik disintesis dengan single drop maupun wise drop. Pada sampel kalsium fosfat pada suhu

ruang dengan variasi stirring 6 jam mempunyai

ketepatan paling tinggi sebesar 99,92% dan 99,98%.

5.2. Saran

Untuk penelitian lebih lanjut dapat ditambahkan N2 pada saat proses sintesis kalsium fosfat sehingga tidak ada udara luar yang masuk ke dalam larutan agar pada saat dikarakterisasi tidak terdapat karbonat di dalam sampel,dapat juga mengurangi konsentasi Molarnya agar larutan yang dibuat tidak terlalu

jenuh sehingga dapat menghasilkan kalsium fosfat yang sempurna khususnya HAp ataupun TCP yang murni. Disamping itu dapat juga membuat kalsium fosfat dengan suhu 700_C dengan waktustiring diatas 3 jam.

Characterization of hydroxyapatit Porous Scaffolds for Tissue Engineering, Material

Science and Engineering C, doi:10.1016/j.msec.2008.09.052, hal. 1. 2. Kalfas, Ian , H. (2001). principles of bone

healing. Neurosurg. Focus. Vol 10.

3. Krishna D.S.R., Siddharthan A, Seshadri SK, Kumar TSS.(2007). A Novel Route for Synthesis of Nanocrystalline Hydroxyapatite from Eggshell Waste.

Material Medicine 18:1735-1743.

4. Elliott, J.C. (1973). The Problem og Composition and Structure of the Mineral Component of The Hard Tissues.

5. Soejoko, D.S.,Wahyuni, S. (2002). Spektroskopi Inframerah Senyawa Kalsium Fosfat Hasil Presipitasi. Makara seri Sains 6 (No.3):117-120.

6. Shi, D. (2003). Biomaterial and Tissue

Engineering. New York:Springer.

7. Aoki, H. (1991).Science and Medical Application of Hydroxyapatite. Tokyo:

Tokyo Medical and Dental University. 8. Hanson, B. (2005). 150000000:1 Model of

Hydroxyapatite.

9. Boanini. E. et al. (2008).

Alendronate-hydroxyapatite nanocomposites and theirs interaction with osteoclasts and osteoblast-like cells.

10. Reacquel, Z.L. (1985). "Preparation of octacalcium phosphate (OCP): A direct fast method", Journal Calcified Tissue International, Volume 37, Number 2. 11. Brown, W. E., Lehr, J. R.. Smith, J. P.,

Frazier, A. W., J. (1957). Am. Chem. Soc.79 (19), 5318.

12. Anonim. (2012).dicalcium phosphate dehydrate. http://www. dailymed.nlm.nih.

[16 September 2012]

13. F.H. Lin, J.R. Liaw, M.H. Hon, C.Y. Wang, Mater. Chem. Phys. 41(1995) 110. 14. L.M. Grover, U. Gbureck, A.J. Wright,

and J. E. Barrale. (2005). Cement formulations in the calcium phosphateH2O – H3PO4 – H4P2O7 systems. J. Am. Ceram. Soc. 88(11), 3096

– 3103.

15. Eby. G. N. (2004). Principles of Enviromental Geochemistry.

16. Cullity, B.D. and Stock, S.R., 2001, Elements of X-Ray Diffraction, Third Edition, Addison-Wesley, 664 p.

17. James R. Connolly. (2007). Introduction to X-Ray Powder Diffraction.

Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian

di-

aging

Penyaringan

Mulai

Menyiapkan Sampel

Pembuatan Kalsium

Fosfat

Single Drop

Wise Drop

Suhu Ruang

Suhu 70

o

_C

_{Suhu Ruang}

_{Suhu 70}

o

_C

Presipitasi

Presipitasi

_Presipitasi

_Presipitasi

3 jam, 6 jam,

12 jam, 18

jam, 24 jam

3 jam

3 jam

di-

aging

Penyaringan

Sintering Suhu 900

o

_C

Selesai

Karakterisasi

XRD

3 jam

Single Drop

Suhu 70

o

_C

Presipitasi

3 jam

Sintering Suhu

110

o

_{C, 300}

o

_C,

600

o

_{C, 900}

o

_C

19

Lampiran 2 Tabel JCPDS fase HA

Lampiran 4 Tabel JCPDS Type A Carbonated Apatite

21

Lampiran 6 Tabel JCPDS fase TCP

Lampiran 8 Tabel JCPDS Na

2

HPO

4

23

Lampiran 10 Foto Penelitian

a

b c d

e

f

a. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode

wise drop

pada suhu ruang.

b. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode

single drop

pada suhu ruang.

c. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode

single drop

pada suhu 70

o

C.

d. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode

wise drop

pada suhu 70

o

C.

e. Proses penyaringan larutan kalsium fosfat.

Lampiran 11Perhitungan komposisi Senyawa Kalsium Fosfat yang

dihasilkan

Perhitungan komposisi yang dihasilkan menggunakan data

Integrated Int

yang didapat

dari karakterisasi XRD



Ca

2

P

2

O

7

∑Ca

2

P

2

O

7

/∑

keseluruhan



HA

∑HA/∑

keseluruhan



TCP

∑TCP/∑keseluruhan



OCP

∑OCP/∑keseluruhan



Na

2

HPO

4

∑ Na

2

HPO

4

/∑keseluruhan



CaCl

2

∑ CaCl

2

/∑keseluruhan



CAA

∑CAA/∑keseluruhan



CAB

25

Lampiran 12 Perhitungan Parameter Kisi untuk Sampel Kalsium fosfat

Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan

persamaan sebagai berikut:

Σ α sin

2

_θ

_{= C Σ α}

2

_{+ B Σ αϒ}

_{+ A Σ αδ}

Σ ϒ

sin

2

θ

= C Σ αϒ

+ B Σ ϒ

2

+ A Σ ϒδ

Σ β sin

2

_θ

_{= C Σ αδ}

_{+ B Σ ϒδ}

_{+ A Σ δ}

2

Dimana: C

=

α

= (h

2

+ hk + k

2

)

B

=

ϒ

= l

2

A

=

δ

= 10 sin

2

2θ

Lampiran 4 Tabel JCPDS Type A Carbonated Apatite

Lampiran 6 Tabel JCPDS fase TCP

Lampiran 8 Tabel JCPDS Na

2

HPO

4

Lampiran 10 Foto Penelitian

a

b c d

e f

a. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode wise drop pada suhu ruang. b. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode single drop pada suhu ruang. c. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode single drop pada suhu 70oC. d. Pembuatan larutan kalsium fosfat dengan metode wise drop pada suhu 70oC. e. Proses penyaringan larutan kalsium fosfat.

Lampiran 11Perhitungan komposisi Senyawa Kalsium Fosfat yang

dihasilkan

Perhitungan komposisi yang dihasilkan menggunakan data Integrated Intyang didapat dari karakterisasi XRD



Ca

2

P

2

O

7

∑Ca2

P

2

O

7/∑ keseluruhan



HA

∑HA/∑

keseluruhan



TCP

∑TCP/∑keseluruhan



OCP

∑OCP/∑keseluruhan



Na

2

HPO

4

∑ Na2

HPO

4 /∑keseluruhan



CaCl

2

∑ CaCl2/∑keseluruhan



CAA

∑CAA/∑keseluruhan



CAB

Lampiran 12 Perhitungan Parameter Kisi untuk Sampel Kalsium fosfat

Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan

persamaan sebagai berikut:

Σ α sin

2

_θ

_{= C Σ α}

2

_{+ B Σ αϒ}

_{+ A Σ αδ}

Σ ϒ

sin

2

θ

= C Σ αϒ

+ B Σ ϒ

2

+ A Σ ϒδ

Σ β sin

2

_θ

_{= C Σ αδ}

_{+ B Σ ϒδ}

_{+ A Σ δ}

2

Dimana: C

=

α

= (h

2

+ hk + k

2

)

B

=

ϒ

= l

2

A

=