Pengoptimuman waktu penyalutan membran PVC dalam pembuatan elektrode selektif ion nitrat

PENGOPTIMUMAN WAKTU PENYALUTAN MEMBRAN
PVC DALAM PEMBUATAN ELEKTRODE SELEKTIF ION
NITRAT

ANIKE ARLIANA SUJANA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Pengoptimuman
Waktu Penyalutan Membran PVC dalam Pembuatan Elektrode Selektif Ion Nitrat”
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2015
Anike Arliana Sujana
NIM G44124003

ABSTRAK
ANIKE ARLIANA SUJANA. Pengoptimuman Waktu Penyalutan Membran PVC
dalam Pembuatan Elektrode Selektif Ion Nitrat. Dibimbing oleh MOHAMAD
RAFI dan ZULHAN ARIF.
Tingginya konsentrasi nitrat di lingkungan terutama dalam air dapat
menyebabkan masalah kesehatan. Oleh karena itu, kadar nitrat harus dipantau
secara berkala. Keberadaan nitrat dalam air dapat dideteksi oleh elektrode selektif
ion (ESI) yang dibuat dengan penyalutan kawat elektrode dengan membran
polimer. Tujuan penelitian ini adalah menentukan waktu optimum penyalutan
membran dan kinerja ESI secara analitik. Komposisi membran yang digunakan
pada penelitian ini ialah, 35% PVC, 61% pemlastis, dan 4% alikuot 336-nitrat
dengan waktu penyalutan 10, 15, 20, 25, dan 30 detik. Berdasarkan hasil
penelitian, waktu optimum penyalutan membran adalah 20 detik. ESI III
menunjukkan faktor Nernst terbaik, yaitu 59.70 mV/dasawarsa. Konsentrasi nitrat

yang menunjukkan respons Nernstian terbaik adalah dalam rentang 10-4–10-1 M.
Waktu respons dari ESI nitrat yang telah dikembangkan adalah kurang dari 1
menit. Batas deteksi yang diperoleh sebesar 6.14  10-5 M. ESI nitrat yang
dikembangkan tidak menunjukkan gangguan oleh ion NO2-, tetapi mengalami
gangguan dengan keberadaan ion CH3COO-, ClO4-, H2PO4-, dan SO42-.
Kata kunci: elektrode selektif ion, membran PVC, nitrat

ABSTRACT
ANIKE ARLIANA SUJANA. Optimization of Coating Time on PVC Membrane
in Preparation of Nitrate Ion Selective Electrode. Supervised by MOHAMAD
RAFI and ZULHAN ARIF.
Highly concentration of nitrate in environment especially in water can cause
health issue. Therefore, nitrate level should be monitored periodically. The
presence of nitrate in the water could be detected by ion-selective electrode (ISE)
made of coated a wire electrode using polymeric membrane. The objectives of this
research are to determine the optimum time of membrane coating and analytical
performance of the ISE. The membranes used in this study were composed of,
35% PVC, 61% plasticizer, and 4% aliquot of 336-nitrate with various coating
time of 10, 15, 20, 25, and 30 seconds. Based on the results, the optimum time of
membrane coating was 20 seconds. ISE III showed the best Nernst factor of 59.70

mV/decade. The best Nernstian response was in concentration range of 10-4–10-1
M. The response time of the developed nitrate ISE was less than 1 minute. The
detection limit was found to be 6.14  10-5 M. The developed nitrate ISE did not
show interference by NO2- ion, but encountered interference by the presence of
CH3COO-, ClO4-, H2PO4-, and SO42- ions.
Keywords: ion selective electrode, nitrate, PVC membrane

PENGOPTIMUMAN WAKTU PENYALUTAN MEMBRAN
PVC DALAM PEMBUATAN ELEKTRODE SELEKTIF ION
NITRAT

ANIKE ARLIANA SUJANA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini yang
berjudul “Pengoptimuman Waktu Penyalutan Membran PVC dalam Pembuatan
Elektrode Selektif Ion Nitrat” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Karya ilmiah ini disusun
berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Juli 2014 hingga Januari
2015 di Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Mohamad Rafi dan Bapak
Zulhan Arif, MSi selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan,
saran, dan motivasi. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
dan adik atas segala doa dan kasih sayangnya. Tak lupa juga terima kasih kepada
Hanhan Nur Handayani, Anindia Adhi Fathya, Pitria Apriliani, Jasika Gita

Pramesti, Yuni Kartika, Kak Nuril, Kak Era, dan Kak Tria yang turut membantu
dan memberikan semangat selama penelitian berlangsung. Ucapan terima kasih
juga tak lupa penulis berikan kepada staf Kependidikan Laboratorium Kimia
Analitik, yaitu Bapak Eman Suherman, Ibu Nunung, dan Bapak Dede. Semoga
Allah SWT memberikan balasan atas segala amal yang diperbuat dan senantiasa
menyertai hamba-Nya dengan kasih dan sayang-Nya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2015
Anike Arliana Sujana

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Waktu dan Tempat Penelitian
METODE
Alat dan Bahan
Metode Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Membran ESI-Nitrat
Uji Linearitas dan Faktor Nernst
Waktu Respon
Limit Deteksi
Koefisien Selektivitas

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

1
2
2
2
2
2
4
4
7
9
11
11
13
13
13

DAFTAR PUSTAKA

13

LAMPIRAN

16

RIWAYAT HIDUP

22

DAFTAR TABEL
1
2
3

Perbandingan nilai faktor Nernst pada ESI tanpa alikuot dan dengan
penambahan alikuot
Keterulangan faktor Nernst ESI nitrat dengan waktu penyalutan

optimum
Limit deteksi pada ESI nitrat

8
9
11

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7

Struktur alikuot 336-nitrat
ESI yang telah terlapisi membran
Interaksi molekul PVC dengan pemlastis DOP
Interaksi ionofor alikuot 336 dalam membran dengan larutan analat

Nilai Faktor Nernst ESI nitrat pada waktu penyalutan membran yang
berbeda
Hubungan waktu respon pengukuran potensial dengan konsentrasi
analat pada ESI II penyalutan optimum
Perbandingan koefisien selektifitas pada konsentrasi terbesar (10-1
M) ion pengganggu

5
6
6
6
8
10
12

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4

5
6

Diagram alir penelitian
Pengukuran faktor Nernst ESI pada setiap waktu penyalutan
membran
Perbandingan kurva pengukuran elektrode menggunakan konsentrasi
10-6–10-1 M dan 10-4–10-1 M
Pengukuran waktu respons ESI nitrat
Penentuan limit deteksi
Koefisien selektifitas (KNO3-/X-) ESI nitrat terhadap beberapa anion

16
17
18
19
19
21

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Nitrat dapat menyebabkan masalah kesehatan jika terdapat dalam
konsentrasi tinggi di lingkungan, terutama dalam air. Nitrat dapat mengganggu
kemampuan darah untuk membawa oksigen ke jaringan-jaringan vital pada tubuh
bayi yang disebut dengan methemoglobinemia (Stewart 2014). Selain itu, adanya
nitrat dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabkan kanker lambung, ini
dikarenakan adanya reduksi nitrit dalam sistem pencernaan. Nitrat dapat masuk ke
dalam tubuh melalui air yang diminum. Batas maksimum jumlah nitrat dalam air
minum yang ditetapkan oleh World Health Organization (WHO) adalah sebesar
50 mg/L, sedangkan nitrit sebesar 3 mg/L (Manea et al. 2010). Environmental
Protection Agency (EPA) juga menetapkan batas maksimum nitrat pada air
minum sebesar 10 mg/L (US EPA 2007). Pemantauan kadar nitrat dalam air perlu
dilakukan secara berkala. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan pengembangan
metode untuk pengukuran nitrat secara cepat dan tepat.
Metode-metode yang telah dilakukan untuk mengukur konsentrasi nitrat
dalam larutan, yaitu kolorimetri, spektrofotometri, kromatografi, dan elektrokimia.
Salah satu metode elektrokimia yang dapat mendeteksi pada tingkat konsentrasi
yang rendah, yaitu elektrode selektif ion (Isaac et al. 2006). Elektrode Selektif
Ion (ESI) kawat terlapis telah banyak digunakan untuk aplikasi rutin karena
memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan dengan metode lain, seperti
kecepatan dalam analisis, mudah untuk dibawa, tidak merusak sampel serta
memiliki rentang pengukuran yang luas. Kinerja dari ESI juga selektif dan
memiliki waktu respon yang singkat (Morigi et al. 2001).
Komponen utama untuk membuat sebuah ESI adalah membran yang sensitif
dan selektif dalam merespon ion tertentu (Younes 2014). Komposisi membran
dapat diselidiki dengan mengubah perbandingan polimer, pemlastis, dan ionofor
atau pembawa ion (Meng-meng dan Hui-zhong 2012). Namun, bila jumlah
pemlastis lebih sedikit menyebabkan ionofor lepas ke larutan analat sehingga
proses pertukaran ion pada antarmuka membran terhambat (Kurniasih et al 2013).
Agustiani (2007) telah membuat ESI nitrat tipe kawat terlapis menggunakan
membran PVC dan ionofor alikuot 336 nitrat, dengan komposisi 35% PVC, 58%
pemlastis, dan 7% alikuot 336-nitrat. Pada penelitian ini digunakan komposisi
membran yang berbeda, dengan jumlah pemlastis yang lebih besar, yaitu 35%
PVC, 61% pemlastis, dan 4% alikuot 336-nitrat.
Selain komposisi penyusun membran, ketebalan maupun tipisnya
penyalutan suatu membran dapat mempengaruhi kinerja ESI. Membran yang
tersalut pada ESI ini dapat mempengaruhi kinerjanya karena membran polimer
merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi pertukaran ion, antara ion-ion
analat dalam larutan yang diukur dan ion-ion sejenis dalam membran. Reaksi ini
berlangsung pada antarmuka membran dan larutan dalam suatu sistem
kesetimbangan (Watoni 2008). Tebal tipisnya suatu membran dapat dibedakan
dari waktu penyalutannya. Oleh karena itu, pada penelitian ini ditentukan waktu
optimum penyalutan membran pada pembuatan ESI. Pengoptimuman dilakukan
dengan variasi waktu penyalutan dan dilakukan pencirian untuk mengetahui

2

kinerjanya, meliputi nilai faktor Nernst, trayek pengukuran, limit deteksi, waktu
respons, dan uji ion pengganggu.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menentukan waktu optimum penyalutan membran
polivinil klorida dalam pembuatan elektrode selektif ion nitrat serta uji kinerjanya.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Juli sampai Januari 2015 di
Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor, Bogor.

METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah pH meter, elektrode pembanding kalomel
jenuh, tip mikropipet, peralatan gelas, neraca analitik, dan stopwatch. Bahanbahan yang digunakan adalah kawat platina (Pt), kawat tembaga, polivinil klorida
(PVC), pemlastis dioktil ftalat (DOP), alikuot 336, KNO3, K2SO4, KNO2,
CH3COOK, KClO4, KH2PO4, KClO4, HNO3 pekat, AgNO3, tetrahidrofuran
(THF), alkohol 96%, dan akuabides.
Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan mengikuti diagram alir (Lampiran 1)
yang meliputi pembuatan larutan standar, pembuatan elektrode yang meliputi
pembuatan badan, optimasi penyalutan membran, uji kinerja elektrode yang
meliputi pengukuran faktor Nernst, limit deteksi, waktu respon, dan pengaruh ion
pengganggu.
Pembuatan Larutan Standar KNO3
Larutan KNO3 yang digunakan sebagai standar memiliki konsentrasi 1 M.
Larutan baku nitrat dibuat dari kristal KNO3 yang dikeringkan dengan oven pada
suhu 105°C selama 2 jam. Padatan didinginkan pada eksikator selama 30 menit.
Sebanyak 10.1 gram kristal tersebut dilarutkan dalam 100 mL akuabides. Larutan
baku kemudian dilakukan pengenceran dari 10-1 sampai 10-6 M. Larutan standar
dibuat baru setiap akan dilakukan pengukuran.
Pembuatan Elektrode
Pembuatan Badan ESI (Ningsih 2008; modifikasi Kurniasih et al. 2013)
Badan elektrode dibuat menggunakan kawat platina (Pt) diameter 0.5 mm
sepanjang 2 cm disambung dengan kawat tembaga sepanjang 5 cm. Kawat platina

3

dan kawat tembaga ini sebelumnya dilakukan pengamplasan terlebih dulu sampai
bersih. Kawat tersebut kemudian dimasukkan ke dalam tip mikropipet dengan
ujung kawat Pt dibiarkan terbuka sepanjang 1 cm. Ujung tip mikropipet
direkatkan dengan lem super dan dibiarkan mengering. Kawat platina bagian
ujung dicuci dengan HNO3 pekat selama 5 menit untuk menghilangkan karat dan
lemak. Selanjutnya dibilas dengan air akuabides lalu dengan alkohol 96% dan
dikeringkan.
Pembuatan Larutan Alikuot 336 -Nitrat (Fardiyah 2003; Agustiani 2007)
Sebanyak 15 mL alikuot 336 diekstraksi dengan 20 mL KNO3 1 M
menggunakan corong pisah, dan dikocok selama 10 menit, kemudian didiamkan
sampai terjadi pemisahan fase minyak dan air. Fase minyak diekstraksi kembali
dengan KNO3 1 M sampai fase air tidak mengandung klorida, yang diuji dengan
AgNO3 0.01 M. Fase minyak yang sudah bebas dari klorida merupakan larutan
alikuot 336-nitrat.
Pembuatan Membran Elektrode
Komponen membran dibuat dengan komposisi 35% PVC, 61% pemlastis
DOP, dan alikuot 336-nitrat sebanyak 4%. Komponen tersebut kemudian
dilarutkan dalam 5 mL THF. Larutan membran kemudian diaduk dengan
menggunakan pengaduk magnet selama 2 jam. Membran tanpa penambahan
alikuot 336-nitrat juga dibuat sebagai pembanding. Membran ini hanya berisi 35%
PVC dan 65% pemlastis DOP.
Penyalutan Membran pada Kawat ESI (modifikasi Agustiani 2007)
Kawat platina pada badan elektrode dibersihkan terlebih dahulu, kemudian
dicelupkan ke dalam larutan membran yang telah dibuat. Pencelupan dilakukan
sebanyak 3 kali dan setiap pencelupan dilakukan selama 10 detik. Waktu
pencelupan kemudian divariasikan menjadi 10, 15, 20, 25, dan 30 detik. Masingmasing waktu pencelupan penyalutan membran dilakukan pada 3 buah badan
elektrode sebagai ulangan.
Ketiga elektrode yang telah dilapisi membran kemudian dikeringkan pada
suhu 40°C selama 24 jam. ESI tersebut kemudian diprekondisikan dalam larutan
KNO3 0.1 M selama 12 jam, kemudian dikeringkan kembali pada suhu 40°C
selama 24 jam. ESI yang akan digunakan harus diprekondisikan lagi dalam
larutan KNO3 0.1 M selama 45 menit. ESI yang sudah terbentuk disimpan dalam
desikator.
Karakterisasi Kinerja Elektrode
Uji Linearitas dan Faktor Nernst
ESI yang telah tersalut membran kemudian dihubungkan dengan pH meter
dan digunakan elektrode pembanding kalomel jenuh. Kedua elektrode tersebut
kemudian dicelupkan pada larutan yang akan diuji. Larutan nitrat yang diukur
mempunyai konsentrasi 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2, dan 10-1 M. Pembacaan
dilakukan saat potensiometer menunjukkan nilai yang konstan. Potensial hasil
pengukuran kemudian ditulis ke dalam persamaan regresi linear sumbu xy.
Sumbu x adalah -log konsentrasi analit dan sumbu y adalah potensial (mV).
Rentang pengukuran merupakan garis linear yang diperoleh pada kisaran tertentu
dan nilai slope merupakan nilai faktor Nernst.

4

Waktu Respons
Waktu respons pada saat pengukuran larutan standar dicatat sampai
potensial menunjukkan nilai yang konstan.
Limit Deteksi (Rundle 2000)
Limit deteksi ditentukan dengan membuat garis singgung pada fungsi garis
linear dan garis melengkung pada grafik hubungan antara –log konsentrasi dan
potensial. Titik potong kedua garis kemudian diekstrapolasikan ke sumbu x. Limit
deteksi merupakan konsentrasi yang diperoleh dari ekstrapolasi.
Pengaruh Ion Pengganggu (Agustiani 2007)
Pengaruh ion pengganggu dilihat berdasarkan koefisien selektivitas.
Selektivitas dari elektrode ditentukan dengan mengukur E ion utama [NO3-] 10-4
M dengan larutan yang mengandung ion pengganggu (SO42-) mulai dari
konsentrasi 10-1 dan 10-4 M. Nilai koefisien selektivitas ditentukan dengan
persamaan berikut:
[N ]
E⁄
N

Keterangan:
[
[
m
s

⁄

]
]

⁄ m

= Koefisien selektivitas

S

[

m ⁄m
]

= Aktifitas ion utama
= Aktifitas ion pengganggu
= Muatan ion pengganggu
= Slope

Pengaruh ion pengganggu juga ditentukan selektivitasnya terhadap ion NO2-,
H2PO4-, CH3COO-, dan terhadap ion ClO4-.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Membran ESI-Nitrat
Pembuatan ESI-nitrat yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan
penyalutan membran pada kawat. Kawat yang digunakan adalah platina (Pt)
karena bersifat inert, tahan terhadap pengaruh fisika dan kimia, dan merupakan
penghantar listrik yang baik. Kawat Pt ini kemudian dilapisi dengan membran
yang telah mengandung ionofor alikuot 336-nitrat.
Pemilihan ionofor sebagai bahan aktif penyusun membran merupakan faktor
penting yang mempengaruhi selektivitas ESI. Hal ini dikarenakan ionofor akan
bersifat selektif menjadi media transport bagi ion target dari larutan ke dalam
membran (Ningsih 2008). ESI-nitrat yang dibuat pada penelitian ini menggunakan
ionofor alikuot 336. Namun, alikuot 336 mengandung ion Cl- yang dapat
mengganggu pendeteksian ion utama. Penggunaan alikuot 336 sebagai ionofor
pada pembuatan elektrode ini pun dilakukan penukaran anion terlebih dahulu,
sehingga terbentuk alikuot 336-nitrat. Struktur alikuot 336-nitrat yang terbentuk
ditunjukkan pada Gambar 1.

5

Gambar 1 Struktur alikuot 336-nitrat
Membran yang digunakan dalam pembuatan ESI adalah membran polivinil
klorida (PVC). Pemilihan membran PVC ini berdasarkan sifatnya yang tidak
mudah rusak oleh kelembaban, berpori kecil (mikroporus), tidak terpengaruh pada
korosi, memiliki stabilitas yang baik terhadap panas, bahan kimia, dan air. Namun,
diperlukan penambahan pemlastis agar membran yang terbentuk menjadi lentur
dan dapat melekat pada kawat.
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Agustiani (2007) menggunakan
komposisi 35% PVC, 58% DOP, dan alikuat 336-nitrat sebesar 7% dengan
perolehan nilai faktor Nernst sebesar 44.60 mV/dasawarsa. Peningkatan kinerja
ESI-nitrat yang dilakukan oleh Agustiani (2007) yaitu dengan penambahan
polietilena glikol (PEG) sebesar 10%. Sedangkan pembuatan ESI nitrat pada
penelitian ini menggunakan komposisi pemlastis yang lebih tinggi, yaitu 35%
PVC, 61% pemlastis DOP, dan alikuat 336-nitrat sebesar 4%. Peningkatan
komposisi pemlastis DOP pada penelitian ini bertujuan agar ionofor tidak mudah
terlepas dari membran sehingga dapat memperbaiki kinerja ESI yang dapat dilihat
dari nilai faktor Nernst.
Komposisi pemlastis dan polimer yang digunakan juga dapat menentukan
kualitas dari membran yang terbentuk. Jumlah pemlastis DOP yang lebih sedikit
akan menjadikan membran kurang hidrofobik dan menyebabkan bahan aktif lepas
ke larutan analit sehingga proses pertukaran ion pada antarmuka membran
terhambat, akibatnya dapat menurunkan respon potensial (Kurniasih 2013). Selain
itu, menurut Meng-meng & Hui-zong (2012) kisaran linear, sensitivitas, dan
selektivitas ESI tidak hanya tergantung pada sifat ionofor atau pembawa ion,
tetapi juga pada komposisi membran dan zat aditif yang digunakan. Membran
menjadi terlalu lunak ketika komposisi pemlastis lebih dari 70% (perbandingan
massa). Ketika komposisi pemlastis lebih rendah dari 40% dan komposisi PVC
lebih tinggi dari 50%, membran menjadi terlalu keras dan ionofor lebih mudah
lepas.
Ketiga komponen membran yang digunakan kemudian dicampur dan
dihomogenkan, selanjutnya dilapiskan pada ESI. Penyalutan membran pada
penelitian ini dilakukan sebanyak 3 kali dengan variasi waktu pelapisan.
Membran yang terbentuk pada penelitian ini sangatlah tipis dan transparan,
namun dapat melekat pada permukaan kawat. Membran yang terlapis dapat dilihat
pada ujung kawat ESI yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Membran dapat terlapis
atau melekat pada kawat diakibatkan oleh adanya gaya adhesi antara membran
dengan permukaan kawat platina (CSRG 2005).

6

Gambar 2 ESI yang telah terlapisi membran
Membran ESI yang terbentuk akan menunjukkan interaksi antar molekul
penyusun komponennya, yaitu interaksi antar PVC, DOP, dan alikuot 336-nitrat.
Molekul dari polimer PVC memiliki bagian polaritas yang positif dan negatif,
begitu juga dengan molekul dari pemlastis yang memiliki bagian polar dan
nonpolar. Molekul-molekul PVC dan pemlastis akan tertarik satu sama lain
sehingga memiliki interaksi elektrostatik (Sevenster 2010). Hal ini ditunjukkan
pada Gambar 3.

Gambar 3 Interaksi molekul PVC dengan pemlastis DOP (Sevenster 2010)
Sedangkan, adanya ionofor alikuot 336-nitrat dalam membran sebagai
senyawa aktif pada permukaan bertindak sebagai penukar ion dengan analat.
Ionofor alikuot 336 ini juga memiliki bagian polaritas yang negatif dan positif
sehingga akan tertarik pada molekul membran satu sama lain. Bagian kepala
alikuot, yaitu gugus ammonium akan mengarah ke air pada antarmuka membran
dan larutan, sedangkan bagian dari rantai alkil panjang akan mengarah menjauh
dari antarmuka menuju ke dalam membran. Bagian kepala alikuot inilah yang
kemudian akan berinteraksi dengan ion nitrat hingga terjadinya pertukaran ion
( ’Rourke et al 2011). Hal ini ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Interaksi ionofor alikuot 336 dalam membran dengan larutan analat

7

Interaksi juga terjadi pada kawat Pt dengan membran yang telah terlapis.
Kawat Pt berinteraksi dengan membran melalui hantaran listrik. Kawat Pt
termasuk logam yang dapat bertindak sebagai penghantar listrik yang baik. Daya
hantar listrik pada logam disebabkan karena adanya elektron valensi yang mudah
bergerak. Elektron-elektron valensi pada logam tidak terikat erat sehingga bebas
bergerak dalam medan listrik yang ditimbulkan sumber arus sehingga listrik dapat
mengalir melalui logam. Aliran listrik yang terjadi merupakan aliran elektron.
Aliran elektron inilah yang kemudian mengenai membran dan menyebabkan ionion dalam membran akan mengalami pergerakan, sehingga akan terjadinya
pertukaran ion antara ion dalam membran dan ion dalam larutan analat.
Kesetimbangan yang terjadi akibat pertukaran ion ini akan terbaca sebagai nilai
potensial. Nilai potensial stabil yang terbaca inilah yang menjadi repon
pengukuran pada ESI. ESI yang telah tersalut membran selanjutnya dilakukan
karakterisasi kinerja elektrode untuk mengetahui waktu optimum penyalutan
membran.

Uji Linearitas dan Faktor Nernst
Karakterisasi kinerja elektrode yang paling utama adalah dengan melihat
kelinearitasan dan Faktor Nernst yang dihasilkan. Faktor Nernst ini dapat
diketahui dari nilai kemiringan persamaan garis linear hubungan antara –log
[NO3-] dengan potensial yang terukur. Rentang konsentrasi pengukuran yang
digunakan yaitu 10-6–10-1 M. Nilai potensial yang terukur berbanding terbalik
dengan nilai konsentrasi, semakin besar konsentrasinya maka semakin kecil nilai
potensialnya. Data potensial masing-masing elektrode pada kisaran konsentrasi
10-6–10-1 M dapat dilihat pada Lampiran 2. Namun, didapatkan nilai potensial
yang berbeda pada setiap keterulangannya. Hal ini disebabkan oleh keseragaman
tebal membran, sifat fisik membran, keadaan permukaan platina, dan sifat
antarmuka membran dengan kawat Pt (Buchari & Irdhawati 2002).
Persamaan garis linear yang diperoleh berdasarkan perhitungan dari
persamaan Nernst (Lampiran 2). Sedangkan, Faktor Nernst adalah nilai 2.303
RT/nF pada persamaan Nernst, untuk ion bervalensi 1 mempunyai nilai 59.16
mV/dasawarsa dan 29.58 mV/dasawarsa ketika n=2 (Tutulea-Anastasiu et al.
2013). ESI dapat dikatakan layak pakai jika mempunyai faktor Nernst yang sesuai,
untuk ESI nitrat memiliki faktor Nernst sebesar 59.16 mV/dasawarsa. Pada
penelitian ini, sebelumnya dilakukan pembuatan ESI tanpa penambahan alikuot
untuk melihat pengaruhnya. Hasil faktor Nernst yang diperoleh (Tabel 1),
menunjukkan ESI tanpa penambahan alikuot memiliki faktor Nernst yang bernilai
negatif dan jauh dari nilai faktor Nernst secara teoritis. Berbeda dengan ESI tanpa
penambahan alikuot, faktor Nernst yang diperoleh dari ESI dengan penambahan
alikuot 336-nitrat sebesar 4% bernilai positif. Hal ini dimungkinkan ESI tanpa
penambahan alikuot bukan membaca potensial dari ion nitrat melainkan dari ion
lain yang bermuatan positif, yaitu ion kalium yang berasal dari ionisasi KNO3.
Oleh karena itu, penambahan alikuot-336 nitrat sangat berpengaruh dalam
meningkatkan kinerja ESI nitrat.

8

Tabel 1 Perbandingan nilai faktor Nernst pada ESI tanpa alikuot dan dengan
penambahan alikuot
Tanpa alikuot

Elektrode

Dengan alikuot

ESI I

Faktor Nernst
-15.7429

r2
0.9618

Faktor Nernst
40.2000

r2
0.9521

ESI II

-17.9143

0.9438

45.7714

0.9742

ESI III

-16.2571

0.9449

49.0571

0.9701

Faktor Nernst

Parameter lain yang mempengaruhi kinerja ESI adalah ketebalan membran.
Adanya perbedaan ketebalan membran dapat disebabkan dari lamanya waktu
penyalutan. Membran PVC sendiri bersifat nonkonduktif, sehingga pada batas
ketebalan tertentu, elektrode dengan membran PVC memberikan respon yang
relatif lama. ESI terlapis membran dengan penambahan alikuot 336-nitrat yang
dibuat pada penelitian ini divariasikan berdasarkan waktu penyalutan
membrannya, yaitu 10 detik, 15 detik, 20 detik, 25 detik, dan 30 detik.
Semakin lama waktu penyalutan maka akan semakin tebal membran yang
terlapis pada kawat. Namun, berdasarkan hasil yang diperoleh, ketebalan
membran tidak berbanding lurus dengan peningkatan faktor Nernst. Hasil
pengukuran pada ESI dengan waktu penyalutan 10 dan 15 detik belum mendekati
nilai faktor Nernst secara teoritis. Hal ini dikarenakan membran yang terbentuk
masih tipis sehingga ionofor mudah terlepas pada saat pengukuran. Waktu
penyalutan 20 detik menghasilkan faktor Nernst terbaik, yaitu 40.20–49.06
mV/dasawarsa. Pada waktu penyalutan 25 detik, faktor Nernst yang dihasilkan
mulai menurun kembali dan pada 30 detik didapatkan faktor Nernst bernilai
negatif. Perbandingan faktor Nernst yang dihasilkan dari setiap waktu penyalutan
dengan 3 kali keterulangan dapat dilihat pada Gambar 5.
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20

10

15

20

25

30

Waktu penyalutan (detik)

Gambar 5 Nilai Faktor Nernst ESI nitrat pada waktu penyalutan membran yang
berbeda. ( ) ESI I, ( ) ESI II, ( ) ESI III
Hasil pengukuran pada waktu penyalutan di atas 20 detik mengalami
penurunan faktor Nernst kembali. Semakin tebal membran, kerapatan ion dalam
membran semakin besar, pori-pori semakin kecil, sehingga daya difusi ion juga
semakin kecil (Fardiyah 2003). Hal inilah yang menyebabkan ionofor sulit

9

berinteraksi dengan ion nitrat dalam larutan. Berdasarkan hasil yang diperoleh,
waktu penyalutan 20 detik merupakan waktu penyalutan optimum yang kemudian
digunakan untuk karakterisasi selanjutnya.
ESI nitrat dengan waktu penyalutan optimum ini memiliki kelinearitasan
dan sifat Nernstian yang baik pada pengukuran dengan rentang konsentrasi 10-4–
10-1 M jika dibandingkan dengan rentang konsentrasi 10-6–10-1 M (Lampiran 3).
Kelinearitasan pada pengukuran dengan konsentrasi rendah mengalami
penurunan. Hal ini dapat diakibatkan oleh adanya penurunan aktivitas ionik. Pada
konsentrasi rendah, koefisien aktivitas ion semakin besar namun kekuatan ionnya
berkurang sehingga larutan menjadi tidak stabil dan ditunjukkan dengan
ketidaklinieran kurva.
Faktor Nernst diperoleh dari nilai slope persamaan garis linear. Hasil faktor
Nersnt yang diperoleh pada waktu penyalutan 20 detik dengan rentang konsentrasi
10-4–10-1 M didapatkan hasil yang lebih baik, yaitu pada ESI III sebesar 59.70
mV/dasawarsa dengan r2 sebesar 0.9926. Hasil faktor Nernst pada penelitian ini
juga lebih baik jika dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya. Pada
penelitian Agustiani (2007) diperoleh nilai faktor Nernst sebesar 44.60
mV/dasawarsa dan penambahan 10% PEG yang dilakukannya meningkatkan
faktor Nernst menjadi sebesar 48.4 mV/dasawarsa. Namun, modifikasi komposisi
membran dengan waktu penyalutan optimum yang digunakan pada penelitian ini
menunjukkan hasil yang lebih baik dalam meningkatkan kinerja ESI nitrat
walaupun tanpa penambahan PEG.
Hasil faktor Nernst dengan rentang konsentrasi 10-4–10-1 M tersebut
kemudian diamati berdasarkan keterulangan ESI yang dibuat. Dari ketiga
keterulangan elektrode, menunjukkan nilai yang berbeda-beda walaupun dibuat
dengan perlakuan yang sama (Tabel 2). Nilai ketepatan faktor Nernst yang
diperoleh cukup baik, yaitu masuk ke dalam rentang 80–110%. Menurut AOAC
(2012), %SBR masih dikatakan baik jika nilainya ≤ 8% dengan penggunaan
konsentrasi analat di bawah 10 mg/L. Penggunaan konsentrasi terkecil nitrat pada
penelitian ini sendiri, yaitu 10-4 M yang setara dengan 6.2 mg/L. Berdasarkan hal
tersebut, dapat disimpulkan bahwa perolehan %SBR sebesar 6.83% menyatakan
keterulangan data pada penelitian ini masih cukup baik (Tabel 2).
Tabel 2 Keterulangan faktor Nernst ESI nitrat penyalutan optimum pada rentang
konsentrasi 10-4–10-1 M
Elektrode

Hasil
faktor Nernst
(mV/dasawarsa)

ESI I
ESI II
ESI III

52.10
55.50
59.70

Rerata
Simpangan baku
%SBR

55.77
3.8070
6.83

Faktor Nernst
teoritis
(mV/dasawarsa)
59.16

%Ketepatan
88.07
93.81
99.09

10

Perbedaan nilai faktor Nernst dapat disebabkan oleh sifat fisik dan sifat
kimia. Faktor yang dapat mempengaruhinya berasal dari fisik elektrode itu
sendiri, hal ini dimungkinkan dari homogenitas ketebalan membran yang
terbentuk. Nilai faktor Nernst yang berbeda dengan nilai teoritis disebabkan oleh
sifat kepolaran membran PVC.
Waktu Respons
Waktu respons yang dipelajari pada penelitian ini, merupakan waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan antara ion dalam membran dan analit
yang ditunjukkan dengan adanya harga potensial yang konstan terhadap waktu
(Rahmawati et al 2013). Hasil pengamatan waktu respon dapat dilihat pada
Lampiran 4. Berdasarkan hasil yang diperoleh, ESI nitrat dapat mendeteksi dalam
waktu kurang dari 1 menit. ESI nitrat dengan waktu penyalutan optimum pada
rentang konsentrasi 10-4–10-1 M dapat mendeteksi pada 41–15 detik.
Secara keseluruhan, waktu respons yang dihasilkan lebih cepat seiring
dengan meningkatnya konsentrasi (Lampiran 4). Waktu respons dipengaruhi oleh
konsentrasi larutan analat. Ini disebabkan oleh semakin besarnya konsentrasi
analat yang mengisi kapasitas tukar ion bahan aktif membran maka semakin
cepat tercapainya kesetimbangan reaksi pertukaran ion antara analat dalam larutan
dengan ion analat dalam membran (Rahmawati et al 2013).
Namun, tidak semua data yang diperoleh menunjukkan waktu respons yang
cepat dengan meningkatnya konsentrasi, seperti ditunjukkan pada pengukuran ESI
II dengan waktu penyalutan optimum (Gambar 6), konsentrasi 10-3 M lebih cepat
merespon dibandingkan konsentrasi 10-2 dan 10-1 M. Hal ini dikarenakan terdapat
faktor lainnya yang mempengaruhi waktu respon. Waktu respons elektrode tidak
hanya dipengaruhi oleh struktur membran, sifat elektrode, dan konsentrasi larutan,
tetapi juga oleh suhu dan laju pengujian ion pada permukaan elektrode (Mengmeng & Hui-zhong 2012).
Waktu respon (detik)

120
100
80
60
40
20
0
0.000001

0.00001

0.0001
0.001
[NO3-] M

0.01

0.1

Gambar 6 Hubungan waktu respons pengukuran potensial dengan konsentrasi
analat pada ESI II penyalutan optimum
Waktu respons dipengaruhi juga oleh jumlah air dalam larutan. Jumlah air
menyebabkan interaksi secara elektrostatik pada pertukaran ion menjadi spesifik
sehingga dihasilkan respons. Pada larutan dengan konsentrasi rendah memiliki
kandungan air yang banyak, adanya air yang memasuki membran menyebabkan

11

sulitnya pertukaran ion karena terhalang oleh air sehingga waktu respons
membran terhadap nitrat menjadi lebih lama. Pengukuran potensial yang
dilakukan yaitu dari konsentrasi yang rendah ke konsentrasi tinggi. Sementara itu,
terlalu lamanya perendaman ESI dalam larutan akan menyebabkan
penggembungan membran. Hal inilah yang menyebabkan waktu respons pada
konsentrasi 10-2 M dan 10-1 M menjadi lebih lama karena pada konsentrasi 10-3 M
dimungkinkan telah terjadi penggembungan membran sehingga kepekaan
membran berkurang.
Limit Deteksi
ESI nitrat dengan waktu penyalutan optimum dikarakterisasi lebih lanjut
kinerjanya dengan menentukan limit deteksi. Nilai limit deteksi mengindikasikan
ESI nitrat yang dibuat tidak dapat digunakan pada konsentrasi yang lebih kecil
dari limit deteksi karena pada konsentrasi tersebut tidak memenuhi kelinearitasan
atau nilai r2 yang baik (Rahmat 2007). Limit deteksi dari ESI diperoleh dari
perpotongan kurva yang memenuhi persamaan Nernst dan kurva yang tidak
memenuhi persamaan Nernst (Lampiran 5).
Berdasarkan hasil penelitian (Tabel 3), hasil penentuan limit deteksi dari
tiga keterulangan elektrode tidak jauh berbeda. Nilai limit deteksi yang terkecil
didapatkan pada ESI III, hal ini dapat dipengaruhi oleh penyalutan membran pada
pembuatan ESI III lebih homogen sehingga kerapatan ionnya semakin kecil dan
dapat mendeteksi pada konsentrasi yang lebih rendah. Limit deteksi pada ESI
nitrat III yang dibuat pada penelitian ini sebesar 6.14  10-5 M, sehingga ESI nitrat
tidak dapat digunakan lagi untuk mengukur konsentrasi yang lebih rendah dari
nilai tersebut.
Tabel 3 Limit deteksi pada ESI nitrat
Elektrode

[NO3-] M

ESI I

7.78  10-5

ESI II

8.03  10-5

ESI III

6.14  10-5

Limit deteksi yang diperoleh pada ESI III setara dengan 3.8068 mg/L. Hal
ini menunjukkan bahwa ESI yang dibuat dapat digunakan untuk mengukur
kualitas suatu air minum karena batas maksimum jumlah nitrat dalam air minum
yang telah ditetapkan oleh EPA yaitu sebesar 10 mg/L. Limit deteksi dari metode
9210A secara ESI nitrat yang telah ditentukan oleh EPA sendiri sebesar 5.0 mg/L
(US EPA 2007). Namun, limit deteksi dari ESI ini lebih besar jika dibandingkan
dengan metode lainnya. Berdasarkan metode US EPA 300.1 secara kromatografi
ion, pengukuran nitrat memiliki limit deteksi 0.4 mg/L, sedangkan metode US
EPA 353.2 secara kolorimetri memiliki limit deteksi pengukuran 0.05 mg/L (State
…2
). Hal tersebut menunjukkan bahwa ESI nitrat pada penelitian ini belum
dapat mendeteksi nitrat secara sensitif.

12

Koefisien Selektivitas

KNO3-/X-

Koefisien selektivitas pada metode potensiometri didefinisikan sebagai
kemampuan elektrode selektif ion untuk membedakan ion utama dari ion lain
yang berbeda dalam suatu larutan (Meng-meng & Hui-zhong 2012). Gangguan
dari ion lain dapat mempengaruhi pembacaan potensial sehingga mengakibatkan
cross sensitivity dan dapat menurunkan aktivitas ion utama (Buchari & Irdhawati
2002). ESI yang telah dibuat perlu diketahui selektivitasnya agar aktivitas ion
terbaca secara akurat.
Koefisien selektivitas dari ESI-nitrat dengan waktu penyalutan optimum
ditentukan terhadap beberapa ion, diantaranya NO2-, CH3COO-, ClO4-, H2PO4-,
dan SO42-. Pemilihan ion-ion ini berdasarkan kesamaan muatan dan
keberadaannya dalam larutan nutrisi hidroponik (Agustiani 2007). Selain itu, ionion ini juga banyak terdapat dalam limbah air. Koefisien selektifitas yang
dilakukan pada penelitian ini berdasarkan pengukuran metode tercampur. Metode
ini dilakukan dengan mengukur potensial larutan yang berisi campuran ion utama
dengan aktivitas tetap dan ion pengganggu dengan rentang konsentrasi.
Konsentrasi ion utama yang digunakan yaitu 10-4 M dan ion pengganggu yaitu
10-4 M–10-1 M.
ESI dapat dinyatakan selektif terhadap ion target jika memiliki nilai
koefisien selektifitas (KNO3-/X-) < 1, sedangkan jika nilai KNO3-/X- > 1 maka ESI
lebih selektif terhadap ion pengganggu. Hasil koefisien selektivitas yang diperoleh
pada penelitian ini (Lampiran 6), menunjukkan bahwa ESI nitrat hanya selektif
dengan keberadaan NO2-. Sedangkan ion lainnya CH3COO-, ClO4-, H2PO4-, dan
SO42- memilliki nilai KNO3-/X- lebih dari 1.
Berdasarkan data yang diperoleh (Lampiran 6), secara keseluruhan nilai
KNO3-/X- semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi ion pengganggu.
Hal ini disebabkan oleh semakin besarnya aktivitas ion pengganggu yang
menghalangi interaksi aktivitas ion utama dengan ionofor dalam membran.
Koefisien selektifitas yang paling kecil ditunjukkan oleh ion NO2- ( nitrit) sebesar
0.7587 (Gambar 7). Ini berarti, adanya kemungkinan ESI mendeteksi keberadaan
nitrit sebesar 0.7587 berbanding 1 terhadap nitrat, sehingga ion nitrit tersebut
tidak akan banyak mempengaruhi kinerja ESI nitrat. Akan tetapi, kinerja ESI
nitrat mengalami gangguan oleh ion CH3COO-, H2PO4-, SO42-, dan ClO4-. Hal ini
ditunjukkan dengan nilai KNO3-/X- > 1 (Gambar 7).
800
720
640
560
480
400
320
240
160
80
0

4.64E+23
584.6156

151.8104
0.7587

47.9559

NO2NO -

CH3COOCH COO- ClO4ClO -

2

3

4

H2PO4H PO 2

4

SO42SO 24

Ion pengganggu
Gambar 7 Perbandingan koefisien selektifitas pada konsentrasi terbesar (10-1 M)
ion pengganggu

13

Kinerja ESI mengalami gangguan terbesar oleh ion CH3COO-. Hal ini
disebabkan oleh hidrolisis sebagian dari garam CH3COOK yang akan membentuk
ion OH-. Ion OH- berkompetisi dengan ion nitrat untuk berdifusi pada membran
sehingga selektivitas membran menjadi berkurang (Agustiani 2007). Namun,
keberadaan ion CH3COO- sendiri jarang terdapat dalam air minum. Keberadaan
ion CH3COO-, ClO4-, H2PO4-, dan SO42- secara bersama-sama lebih banyak
terdapat dalam air limbah dan air tanah, sehinggga ESI nitrat yang dibuat pada
penelitian ini tidak dapat digunakan lebih lanjut untuk pengujian dalam air limbah
dan tanah. Sementara itu, kinerja ESI nitrat tidak akan terganggu dengan adanya
ion nitrit. Nitrit yang ditemui dalam air minum dapat berasal dari bahan inhibitor
korosi yang dipakai di pabrik yang mendapatkan air dari sistem distribusi
(Herlambang & Marsidi 2003). Namun, kandungan nitrit dalam air sangat tidak
stabil dikarenakan dengan adanya oksigen akan dengan cepat teroksidasi menjadi
nitrat. Berdasarkan hal tersebut, ESI nitrat yang dibuat pada penelitian ini tidak
dapat digunakan lebih lanjut untuk pengujian pada sampel yang mengandung ion
campuran.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Waktu penyalutan membran yang optimum dalam pembuatan ESI-nitrat
diperoleh selama 20 detik. Faktor Nernst terbaik diperoleh pada ESI III sebesar
59.70 mV/dasawarsa dengan rentang pengukuran larutan nitrat pada konsentrasi
10-4–10-1 M. Waktu respons yang diperoleh dari pengukuran, yaitu kurang dari 1
menit. Limit deteksi dari ESI nitrat optimum diperoleh sebesar 6.14  10-5 M.
Kinerja ESI-nitrat tidak terganggu dengan ion NO2-, namun terganggu dengan
kehadiran ion CH3COO-, ClO4-, H2PO4-, dan SO42-.
Saran
Pembuatan membran pada kawat perlu digunakan alat pencetak sehingga
diperoleh membran yang permukaannya seragam. Perlu adanya pengoptimuman
pada komposisi membran lainnya. Selain itu, perlu dipelajari kembali teknik
penyalutan membran yang baik. Pengaruh pH juga perlu diperhatikan dalam
pembuatan ESI agar tidak mengganggu selama pengukuran.

DAFTAR PUSTAKA
Agustiani W. 2007. Modifikasi membran elektrode selektif ion nitrat tipe kawat
platina terlapis dengan polietilena glikol sebagai porogen [skripsi]. Bogor
(ID): FMIPA-IPB.

14

[AOAC] Association Official of Analytical Chemistry. 2012. Appendix F:
Guidelines for Standard Method Performance Requirements. USA: AOAC
International.
Buchari, Irdhawati. 2002. Pembuatan dan Pencirian ESI-NO3 Tipe Kawat
Terlapis Membran PVC dengan Dopan Metil Trioktil Amonium Nitrat
sebagai Ionofor. Prosiding seminar kimia bersama UKM ITB K-5,
Universitas Kebangsaan Malaysia, Bangi, Selangor. hlm 159–168.
[CSRG] Chemical Sensors Research Group. 2005. Ion-selective electrodes
[internet].
[diunduh
2015
Feb
18].
Tersedia
pada:
http://csrg.ch.pw.edu.pl/tutorials/ise/.
Fardiyah Q. 2003. Aplikasi elektroda ion selektif nitrat kawat terlapis untuk
penentuan secara tak langsung gas NO [tesis]. Bandung (ID): Program Studi
Kimia, Program Pasca Sarjana, ITB.
Herlambang A, Marsidi R. 2003. Proses denitrifikasi dengan sistem biofilter
untuk pengolahan air limbah yang mengandung nitrat. J.Tek. Ling. 4(1): 46–
55.
Isaac A, Livingstone C, Wain AJ, Compton RG, Davis J. 2006. Electroanalytical
methods for the determination of sulfite in food and beverages. Trends Anal.
Chem. 25(6).
Kurniasih D, Atikah, Sulistyarti H. 2013. Karakterisasi electrode selektif ion (ESI)
kromat tipe kawat terlapis berbasis kitosan. Sains Ter. Kim. 7(1): 10–18.
Manea F, Remes A, Radovan C, Pode R, Picken S, Schoonman J. 2010.
Simultaneous electrochemical determination of nitrate and nitrite in aqueous
solution using Ag-doped zeolite-expanded graphite-epoxy electrode. Talanta.
83: 66–71.
Meng-meng H, Hui-zhong Y. 2012. Development of a poly (vinyl chloride)-based
nitrate ion-selective electrode. Chem. Res. Chinese Universities. 28(6): 957–
962.
Morigi M, Scavetta E, Berrettoni M, Giorgetti M, Tonelli D. 2001. Sulfateselective electrodes based on hydrotalcite. Anal. Chim. Acta. 439:265–272.
Ningsih N. 2008. Pembuatan dan pencirian elektrode selektif ion barium tipe
kawat terlapis menggunakan barium-rose Bengal [skripsi]. Bogor (ID):
FMIPA-IPB.
’Rourke, Duffy N, De Marco R, Potter I. 2
. Electrochemical impedance
spectroscopy a simple method for the characterization of polymer inclusion
membranes
containing
aliquat
336.
1:
132–148.
doi:
10.3390/membranes1020132.
Rahmat AN. 2007. Pembuatan dan pencirian elektrode selektif ion H2PO4- dan
penerapannya pada tanaman hidroponik [skripsi]. Bogor (ID): FMIPA-IPB.
Rahmawati AF, Atikah, Fardiyah Q. 2013. Pembuatan dan karakterisasi sensor
potensiometri rhodamin B berbasis kitosan dengan plasticizer dioktil
sebakat (DOS). Kim. Stud. J. 1(1): 78–84.
Rundle CC. 2000. Beginners Guide to Ion Selective Electrode Measurement.
[internet].
[diunduh
2013
Des
15].
Tersedia
pada:
http://www.nico2000.net/index.html.
Sevenster A. 2010. Plasticizers [internet]. [diunduh 2015 Feb 18]. Tersedia pada:
http://www.pvc.org/en/p/plasticisers.

15

State Water Resources Control Board, Division of Water Quality, GAMA
Program [CA]. 2010. Groundwater information sheet: Nitrate [internet].
[diunduh 2015 Jan 31]. Tersedia pada: www.waterboards.ca.gov
Stewart S. 2014. Nitrate in Drinking Water [internet]. [diunduh 2014 Mar 7].
Tersedia pada: www.deq.state.or.us.
Tutulea-Anastasiu MD, Wilson D, Valle M, Schreiner CM, Cresteciu I. 2013. A
solid-contact ion selective electrode for Copper (II) using a succinimide
derivative as ionophore. Sensors. (13): 4367–4377.
[US EPA] United States Environmental Protection Agency. 2007. Test Methods
for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods, Method 9210A:
Potentiometric Determination of Nitrate in Aqueous Samples with IonSelective Electrode – 9210A [internet]. [diunduh 2015 Mar 4]. Tersedia
pada: http://www.epa.gov/solidwaste/hazard/testmethods/sw846/pdfs/9210a.
Watoni AH. 2008. Elektrode kawat emas berlapis polimer konduktif polipirol
untuk pengukuran beberapa surfaktan anionik secara potensiometri [tesis].
Bandung (ID): FMIPA-ITB.
Younes KM. 2014. Application of ion selective electrode for determination of
lamivudine in pure form, drug product, plasma and in presence of its related
impurities. Anal. Bioanal. Electrochem. 6(3): 245–259.

16

LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Studi Literatur

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan badan
elektrode

Pembuatan alikuot dan
membran elektrode

Penyalutan membran elektrode

10
detik

15
detik

20
detik

25
detik

Karakterisasi Kinerja Elektrode

-

Uji linearitas dan Faktor Nernst
Waktu respons
ESI optimum

-

Limit deteksi
Pengaruh ion asing

30
detik

17
Lampiran 2
Waktu
penyalutan
(detik)
10

Pengukuran faktor Nernst ESI pada setiap waktu penyalutan
membran
Potensial (mV) pada konsentrasi (M)

ESI
-1

I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III

15

20

25

30

tanpa
alikuot

-2

E

E sel

E

2.

-6

10

10

10

10

845
679
813
808
795
796
762
774
773
750
742
740
840
836
781
814
794
818

858
718
840
821
810
811
806
818
818
763
767
770
847
850
796
803
789
808

872
738
876
836
833
833
865
884
884
781
797
810
854
867
876
796
781
801

874
741
903
845
840
842
916
937
950
787
815
828
850
872
878
775
755
785

863
739
929
839
836
844
943
971
985
776
813
820
830
866
874
748
732
752

853
734
920
830
831
838
951
992
1003
760
803
792
774
810
845
741
708
741

 8.

V

-5

10

.mol

 2 8.

C.mol


.

-4

10

Contoh perhitungan faktor Nernst:
Persamaan Nernst secara teoritis:
2.
R
log
E sel E
[N ]
n
E sel

-3

log [N

Persamaan garis linear:
y
= a + bx
y
= potensial terukur
x
= - log [NO-3]
a
= intersep; E°
b
= slope; faktor Nernst

]

log [N

]

Faktor
Nernst
1.6286
9.7429
23.6857
4.9429
7.5714
9.0857
40.2000
45.7714
49.0571
2.7143
13.1714
12.2286
-11.0000
-2.2000
15.8857
-15.7429
-17.9143
-16.2571

18

b

1000

a

1200
1000
800
600
400
200
0

800
E (mV)

E (mV)

Lampiran 3 Perbandingan kurva pengukuran elektrode menggunakan konsentrasi
10-6–10-1 M dan 10-4–10-1 M

y = 40.2000x + 733.1333
r² = 0.9521

600
y = 52.1000x + 707.0000
r² = 0.9972

400
200
0

0

2

4
6
- log [NO3-]

8

0

2
4
- log [NO3-]

6

a

1200
1000
800
600
400
200
0

E (mV)

E (mV)

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial (mV) menggunakan konsentrasi
10-6–10-1 M (a) dengan konsentrasi 10-4–10-1 M (b) pada ESI I

y = 45.7714x + 735.8000
r² = 0.9742
0

2

4
6
-log [NO3 ]

b

1000
800
600
400
200
0

8

y = 55.5000x + 714.5000
r² = 0.9947
0

2
4
-log [NO3 ]

6

a

1200
1000
800
600
400
200
0

b

1000
800
E (mV)

E (mV)

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial (mV) menggunakan konsentrasi
10-6–10-1 M (a) dengan konsentrasi 10-4–10-1 M (b) pada ESI II

y = 49.0571x + 730.4667
r² = 0.9701

600
y = 59.7000x + 707.0000
r² = 0.9926

400
200
0

0

2

4
6
-log [NO3 ]

8

0

2
4
-log [NO3 ]

6

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial (mV) menggunakan konsentrasi
10-6–10-1 M (a) dengan konsentrasi 10-4–10-1 M (b) pada ESI III

19
Lampiran 4 Pengukuran waktu respons ESI nitrat
Waktu
penyalutan ESI
(detik)

Waktu respons (detik) pada konsentrasi (M)
10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-6

10

11
24
13
6
6
11
11
14
6
15
19
23
5
5
59

18
20
10
12
14
7
3
8
15
16
23
24
6
5
62

15
46
6
9
10
8
8
5
16
25
25
21
9
8
20

16
17
10
10
11
8
8
16
11
12
18
16
7
9
15

25
12
20
32
11
24
20
41
31
10
21
31
20
47
36

39
53
35
36
29
10
53
96
96
30
35
39
16
10
68

15

20

25

30

I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III
I
II
III

Lampiran 5 Penentuan limit deteksi
1200

E (mV)

1000
800

y = 17.5000x + 849.1667
r² = 0.9106

600
400

y = 52.1000x + 707.0000
r² = 0.9972

200
0
0

2

4
- log [NO3-]

6

8

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial ESI I
Limit deteksi ESI I
52.1000x + 707.0000 = 17.5000x + 849.1667
x
= 4.1089
-log [NO3-]
= 4.1089
[NO3 ]
= 7.78  10-5 M

20
Lanjutan Lampiran
1200
1000
y = 27.5000x + 829.1667
r² = 0.9817

E (mV)

800
600
400

y = 55.5000x + 714.5000
r² = 0.9947

200
0
0

2

4
-log [NO3-]

6

8

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial ESI II
Limit deteksi ESI II
55.5000x + 714.5000 = 27.5000x + 829.1667
x
= 4.0952
-log [NO3-]
= 4.0952
[NO3 ]
= 8.03  10-5 M
1200

E (mV)

1000
800

y = 26.5000x + 846.8333
r² = 0.9668

600

y = 59.7000x + 707.0000
r² = 0.9926

400
200
0
0

2

4
-log [NO3-]

6

8

Kurva hubungan –log [NO3-] terhadap potensial ESI III
Limit deteksi ESI III
59.7000x + 707.0000 = 26.5000x + 846.8333
x
= 4.2118
-log [NO3-]
= 4.2118
[NO3 ]
= 6.1404  10-5 M

21
Lampiran 6 Koefisien selektifitas (KNO3-/X-) ESI nitrat terhadap beberapa anion
Ion
Konsentrasi
E ion utama
E terukur
KNO3-/X-m
pengganggu
(M)
(mV)
(mV)
NO2-

10-1

-

596

0.7587

10-2

-

643

0.0784

-3

-

670

0.0461

10

-4

666

668

0.2087

10-1

-

610

4.64  1023

10-2

-

654

5179.46

-3

-

675

1930.6

-4

666

672

718.6857

-1

-

781

47.9559

10

-2

-

792

105021.1

10-3

-

787

90666.39

10

759

767

49.3647

10-1

-

853

584.6156

10-2

-

860

15715.16

-3

-

838

7024.58

10

-4

759

806

763.6023

10-1

-

732

151.8104

10-2

-

781

38.3109

759

778
749

28.706
1.2015

10
CH3COO-

10
10
ClO4

-

10

-4

H2PO4-

10
SO42-

-3

10
10-4

Contoh perhitungan koefisien selektifitas:
ΔE E ion utama – E ion pengganggu
= 666 mV – 596 mV
= 70 mV
[N ]
E⁄
N

⁄ m

N

N

⁄N
2
-

⁄
N 2-

S

⁄2 .

0.7587

[

m ⁄m
]

[

]

⁄

22

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rangkasbitung pada tanggal 6 Mei 1990 sebagai
putri pertama dari Bapak Ahyar Sujana dan Ibu Elin Rohmiati. Penulis lulus
dari SMA Negeri 1 Rangkasbitung pada tahun 2008 dan pada tahun yang
sama diterima di Program Keahlian Analisis Kimia Diploma Institut
Pertanian Bogor (IPB). Penulis lulus dari Diploma IPB pada tahun 2011 dan
melanjutkan pendidikan S1 melalui Program Alih Jenis Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB pada tahun 2012.
Selama menjalani masa perkuliahan S1 IPB, penulis memiliki
pengalaman menjadi asisten responsi Statistika untuk Kimia Analitik di
Program Keahlian Analisis Kimia Diploma IPB pada tahun 2013–2014,
asisten praktikum Kimia Analitik Layanan Biokimia di Laboratorium Kimia
Analitik pada tahun 2013–2014, dan asisten praktikum Asas Kimia Analitik
di Laboratorium Kimia Analitik pada tahun 2014–2015. Penulis melakukan
Praktik Kerja Lapang di Balai Besar Penelitian Veteriner Bogor pada tahun
2011 dengan judul Analisis Aflatoksin-B1 Produk Olahan Kacang Tanah
secara Enzyme Linked Immunosorbent Assay serta melakukan magang
Penelitian Nanomaterial di Pusat Inovasi LIPI Cibinong pada tahun 2014.