Sintesis Nanopartikel Perak Terstabilkan Gelatin dan Tween 20 untuk Deteksi Ion Logam Hg2+

SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK TERSTABILKAN
GELATIN DAN TWEEN 20 UNTUK DETEKSI
ION LOGAM Hg2+

LILIS SULISTIAWATY

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis Nanopartikel
Perak Terstabilkan Gelatin dan Tween 20 untuk Deteksi Ion Logam Hg2+ 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2015
Lilis Sulistiawaty
NIM G451124051

RINGKASAN
LILIS SULISTIAWATY. Sintesis Nanopartikel Perak Terstabilkan Gelatin dan
Tween 20 untuk Deteksi Ion Logam Hg2+. Dibimbing oleh SRI SUGIARTI dan
NOVIYAN DARMAWAN
Aglomerasi dan rusaknya sistem koloidal akibat pengendapan dan flokulasi
merupakan masalah utama dalam sintesis nanopartikel perak (Stoeva et al. 2007).
Nanopartikel perak dapat beragregasi dan tumbuh secara kontinu jika tidak
diselimuti capping agent (Diez et al. 2009). Masalah tersebut dapat diatasi dengan
menambahkan agen penstabil. Polimer dapat digunakan untuk menjaga kestabilan
nanopartikel dari oksidasi, aglomerasi, dan pengendapan (Li 2009), karena
sifatnya yang non-toksik dan biokompatibel, contohnya polianilin (Khanna et al.
2005), poliakrilonitril (Zhang et al. 2001), polietilen glikol (Luo et al. 2005), PVA
(Pimpang 2010), polisakarida (Huang et al. 2010), selulosa (Cai et al. 2009),
gelatin dan kanji (Raveendran et al. 2003). Sebagai agen penstabil, polimer efektif

untuk mengkhelat ion Ag+ dan mencegah aglomerasi Ag (Zielinska et al. 2009)
dan memiliki gugus–OH yang digunakan sebagai akselerator pada nanopartikel
logam, seperti perak dan tembaga (Singh et al. 2010).
Pada penelitian ini sintesis dilakukan dengan metode reduksi menggunakan
glukosa dan natrium sitrat yang berperan sebagai agen pereduksi untuk prekursor
AgNO3. Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan mencampurkan larutan
AgNO3 10-2 M dengan larutan glukosa 0,5 M dan natrium sitrat 3% sebagai
pereduksi, sedangkan penstabil yang digunakan larutan gelatin 0,5% dan larutan
tween 20 3%. Proses pembentukan nanopartikel perak diamati dengan melihat
perubahan warna larutan campuran dari tidak berwarna menjadi kuning
kecoklatan. Nanopartikel perak yang dihasilkan dikarakterisasi menggunakan
spektrofotometer UV-Vis, Particle Size Analyzer (PSA) dan Transmission
Electron Microscopy (TEM).
Sintesis nanopartikel perak dengan teknik pemanasan konvensional
menunjukkan puncak spektrum untuk AgNPs-Glukosa muncul pada kisaran
panjang gelombang 426 nm, sedangkan Gelatin-AgNPs-Glukosa pada λmaks 429
nm dan Tween-AgNPs-Glukosa pada λmaks 423 nm. Hasil pengukuran dengan
spektrofotometer UV-Vis untuk AgNPs-Sitrat menunjukkan λmaks 426 nm,
Gelatin-AgNPs-Sitrat pada λmaks 428 nm, dan Tween-AgNPs-Sitrat pada λmaks 430
nm. Hasil pengamatan distribusi ukuran dengan PSA untuk AgNPs-Glukosa,

Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa adalah 299,74 nm, 240,10
nm dan 354,20 nm. Sedangkan untuk AgNPs-Sitrat, Gelatin-AgNPs-Sitrat, dan
Tween-AgNPs-Sitrat adalah 69,45 nm, 49,76 nm dan 107,2 nm.
Sintesis nanopartikel perak dengan teknik pemanasan gelombang mikro
menunjukkan bahwa hasil karakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
serapan panjang gelombang nanopartikel perak tanpa penstabil dengan pereduksi
glukosa (AgNPs-Glukosa) muncul pada kisaran 411 nm, Gelatin-AgNPs-Glukosa
memiliki serapan panjang gelombang pada kisaran 416 nm dan Tween-AgNPsGlukosa pada kisaran 420 nm. Hasil pengamatan distribusi ukuran dengan PSA
untuk AgNPs-Glukosa, Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
adalah 173,72 nm, 144,50 nm dan 258,05 nm. Identifikasi ukuran partikel dengan
TEM menunjukkan untuk AgNPs-Glukosa terdapat partikel perak yang terkecil

berukuran 7 nm dengan ukuran rata-rata 11,73 nm, untuk Gelatin-AgNPs-Glukosa
partikel perak terkecil berukuran 1 nm dengan ukuran rata-rata 9,68 nm, dan
untuk Tween-AgNPs-Glukosa partikel perak terkecil berukuran 5 nm dengan ratarata 17,54 nm.
Penelitian ini menunjukkan sintesis nanopartikel dengan teknik pemanasan
gelombang mikro menghasilkan ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan
dengan teknik pemanasan konvensional. Modifikasi sintesis nanopartikel perak
dengan penstabil gelatin dan tween 20 dapat meningkatkan kestabilan. GelatinAgNPs-Glukosa memiliki stabilitas yang lebih baik daripada Tween-AgNPsGlukosa. Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa selanjutnya
diaplikasikan untuk mendeteksi ion logam berat. Reaksi Gelatin-AgNPs-Glukosa

dan Tween-AgNPs-Glukosa dengan sederet ion logam menunjukkan perubahan
warna yang signifikan hanya terjadi saat ditambahkan pada larutan ion logam
Hg2+. Hasil uji identifikasi ion logam Hg2+ menunjukkan bahwa Tween-AgNPsGlukosa lebih baik meskipun ukuran partikelnya lebih besar daripada GelatinAgNPs-Glukosa.
Pengukuran limit deteksi metoda (LDM) menunjukkan nilai yang cukup
rendah untuk Gelatin-AgNPs-Glukosa yaitu 5,43 mg/L sedangkan limit kuantitasi
(LoQ) sebesar 6,48 mg/L. Untuk semua pengukuran ini digunakan rentang
konsentrasi ion logam Hg2+ dari 25-100 mg/L. Pada rentang ini nilai regresi (r)
untuk Gelatin-AgNPs-Glukosa adalah sebesar -0,9972. Hasil uji presisi diperoleh
persen RSD 1,97 sedangkan hasil uji akurasi diperoleh persen perolehan kembali
(Recovery) adalah 88,00-92,86 %. Pengukuran limit deteksi metoda (LDM) untuk
Tween-AgNPs-Glukosa sebesar 1,85 mg/L sedangkan limit kuantitasi (LoQ)
sebesar 2,17 mg/L. Untuk semua pengukuran ini digunakan rentang konsentrasi
ion logam Hg2+ dari 25-100 mg/L. Pada rentang ini nilai regresi (r) untuk TweenAgNPs-Glukosa adalah sebesar -0,9985. Hasil uji presisi diperoleh persen RSD
0,23 sedangkan hasil uji akurasi diperoleh persen perolehan kembali (Recovery)
adalah 95,95 – 97,67 %. Daerah kerja yang linier, limit deteksi yang rendah, serta
stabilitas, presisi dan akurasi yang tinggi menunjukkan bahwa Gelatin-AgNPsGlukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa dapat dijadikan alternatif pada aplikasi sensor di
masa depan yang lebih murah dan akurat.
Kata kunci : gelatin, glukosa, ion logam Hg2+, nanopartikel perak, natrium sitrat,
sintesis, tween 20

SUMMARY
LILIS SULISTIAWATY. Synthesis of Silver Nanoparticles that Stabilized by
Gelatin and Tween 20 for detection of Hg2+Metal Ion. Supervised by SRI
SUGIARTI and NOVIYAN DARMAWAN.
The main problem is the agglomeration of silver nanoparticles synthesis and
destruction of colloidal systems due to precipitation and flocculation (Stoeva et al.
2007). Silver nanoparticles can aggregate and grow continuously if they are not
covered capping agent (Diez et al. 2009). These problems can be overcome by
adding a stabilizing agent. Polymers can be used to maintain the stability of the
nanoparticles from oxidation, agglomeration, and precipitation (Li 2009), because
it is non-toxic and biocompatible, such as polyaniline (Khanna et al. 2005),
polyacrylonitrile (Zhang et al. 2001), polyethylene glycol (Luo et al. 2005), PVA
(Pimpang 2010), polysaccharides (Huang et al. 2010), cellulose (Cai et al. 2009),
gelatin and starch (Raveendran et al. 2003). As a stabilizing agent, polymers are
effective in shelating Ag+ metal ions and prevent the agglomeration of Ag
(Zielinska et al. 2009) and has the OH groups are used as accelerators in the metal
nanoparticles, such as silver and copper (Singh et al. 2010).
In this research synthesis conducted by reduction method using glucose and
sodium citrate which acts as a reducing agent for the precursor AgNO3. Synthesis
of silver nanoparticles is done by mixing the AgNO3 solution 10-2 M with 0.5 M

glucose and 3% sodium citrate as reducing agent, and stabilizer used are 0.5%
gelatin solution and a solution of 3% tween 20 solution. The process of formation
of silver nanoparticles was observed by looking at the color of the mixed solution
changes from colorless to yellow brown. Silver nanoparticles produced are
characterisized using UV-Vis spectrophotometer, Particle Size Analyzer (PSA)
and Transmission Electron Microscopy (TEM).
Synthesis of silver nanoparticles with conventional heating techniques
showed the peak spectrum for AgNPs-Glucose appears in the wavelength range of
426 nm, on the other hand Gelatin-AgNPs-Glucose showed spectrum peak at 429
nm and Tween-AgNPs-Glucose at 423 nm. The results of measurements with UVVis spectrophotometer for AgNPs-Citrate show λmaks 426 nm, Gelatin-AgNPsCitrate on λmaks 428 nm, and Tween-AgNPs-Citrate on λmaks 430 nm. Observation
of size distribution using PSA for AgNPs-Glucose, Gelatin-AgNPs-Glucose and
Tween-AgNPs-Glucose is 299.74 nm, 240.10 nm and 354.20 nm. Then for
AgNPs-Citrate, Gelatin-AgNPs-Citrate, and Tween-AgNPs-Citrate is 69.45 nm,
49.76 nm and 107.2 nm.
Synthesis of silver nanoparticles by microwave heating technique shows that
the characterization results using UV-Vis absorption wavelength of silver
nanoparticles without stabilizer by reducing glucose (AgNPs-Glucose) appears in
the range of 411 nm, Gelatin-AgNPs-Glucose has an absorption wavelength in the

range 416 nm and Tween-AgNPs-glucose in the range of 420 nm. Observation

results of size distribution with PSA for AgNPs-Glucose, Gelatin-AgNPs-Glucose
and Tween-AgNPs-Glucose is 173.72 nm, 144.50 nm and 258.05 nm.
Identification of particle size by TEM shows for AgNPs-glucose gave smallest
silver particles measuring 7 nm with an average size of 11.73 nm, for AgNPs
Gelatin-silver-Glucose the smallest was 1 nm with average size of 9.68 nm, and
for Tween-AgNPs-Glucose smallest was 5 nm with average of 17.54 nm.
This study shows the synthesis of silver nanoparticles by microwave heating
technique produces smaller particle size compared with conventional heating
techniques. Modification synthesis of nanoparticles with gelatin and tween-20
stabilizer can decrease stabilization of nanoparticles. Gelatin-AgNPs-Glucose has
a better stability than Tween-AgNPs-Glucose. Gelatin-AgNPs-Glucose and
Tween-AgNPs-Glucose then applied to detect heavy metal ions. Reaction GelatinAgNPs-Glucose and Tween-AgNPs-Glucose with some metal ions showed
significant color change occurs only when added to a solution of metal ions Hg2 +.
Identification of Hg2 + metal ions showed that Tween-AgNPs-Glucose was better
even with bigger particles size compared to Gelatin-AgNPs-Glucose.
Measurement method detection limit (LDM) showed a low enough value for
Gelatin-AgNPs-Glucose is 5.43 mg / L, while the limit of quantitation (LOQ) is
6.48 mg / L. For all measurement, the Hg2 + metal ions concentration used was in
range 25-100 mg / L. For that range, regression value (r) for Gelatin-AgNPsGlucose was -0.9972. Precision test gave % RSD of 1.97, while the accuracy of
test results obtained percent recovery (Recovery) is 88.00 to 92.86%.

Measurement method detection limit (LDM) for Tween-AgNPs-Glucose was 1.85
mg / L, while the limit of quantitation (LOQ) was 2.17 mg / L. For all
measurement, the Hg2 + metal ions concentration used was in range 25-100 mg /
L. For that range, regression value (r) for Tween-AgNPs-Glucose was -0.9985.
Precision test gave %RSD 0.2, while the accuracy of test results obtained percent
recovery (Recovery) is 95.95 to 97.67%. Linear working range, low limit of
detection, as well as stability, high precision and accuracy showed that GelatinAgNPs-Glucose and Tween-AgNPs-Glucose can be used as an alternative in
applications on sensor in the future.
Keyword : gelatin, glucose, Hg2+ metal ions, silver nanoparticles, synthesis,
trisodium sitrat, tween 20

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK TERSTABILKAN
GELATIN DAN TWEEN 20 UNTUK DETEKSI
ION LOGAM Hg2+

LILIS SULISTIAWATY

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Kimia

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Komar Sutriah, MSi

Judul Tesis : Sintesis Nanopartikel Perak Terstabilkan Gelatin dan Tween
20 untuk Deteksi Ion Logam Hg2+
Nama
: Lilis Sulistiawaty
NIM
: G451124051

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Sri Sugiarti, PhD
Ketua

Dr rer nat Noviyan Darmawan, MSc
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Kimia

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Dyah Iswantini Pradono, MSc.Agr

Dr Ir Dahrul Syah, MSc.Agr

Tanggal Ujian:
(4 Februari 2015)

Tanggal Lulus:
(

)

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa
ta’ala atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini ialah Sintesis Nanopartikel
Perak Terstabilkan Gelatin dan Tween 20 untuk Deteksi Ion Logam
Hg2+.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Sri Sugiarti, PhD dan
Bapak Dr rer nat Noviyan Darmawan, MSc selaku pembimbing yang
telah banyak memberi saran dan bimbingan. Terima kasih juga penulis
sampaikan kepada Akademi Kimia Analisis Bogor yang telah
memberikan kesempatan kepada saya untuk melanjutkan program
pascasarjana ini, dan seluruh staf Laboratorium Instrumentasi dan
Fisika Akademi Kimia Analsis Bogor yang telah membantu selama
penelitian. Tak lupa pula, ungkapan terima kasih penulis sampaikan
kepada teman-teman Pascasarjana Kimia (Dhian, Dewi, Imas, Damai,
Mbak Ida, Cahya, Aldi, Bekti, Pak Adi dan Yani) atas masukan, saran
dan motivasi yang diberikan. Selain itu, penghargaan yang luar biasa
saya sampaikan kepada suami tercinta, dan ketiga putriku Alifya, Nida,
dan Raya atas keridhoan dan pengorbanannya selama menyelesaikan
pendidikan ini serta kepada Mamah, Papah, Leni, Lita dan Lusi juga
seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kita semua, bagi dunia
ilmu pengetahuan, khususnya bidang ilmu Kimia.

Bogor, Februari 2015

Lilis Sulistiawaty

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xi

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Hipotesis

1
1
3
3
3

2 METODE
Bahan
Alat
Prosedur Kerja

3
4
4
4

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis dan Optimasi Nanopartikel Perak (AgNPs) dengan Teknik
Pemanasan Konvensional
Sintesis dan Optimasi Nanopartikel Perak (AgNPs) dengan Teknik
Pemanasan Gelombang Mikro (microwave)
Aplikasi Nanopartikel Perak (Gelatin-AgNPs-Glukosa dan TweenAgNPs-Glukosa) untuk Mendeteksi Ion Logam Berat secara
Kolorimetri

9
9
17

20

4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

25
25
25

DAFTAR PUSTAKA

26

LAMPIRAN

31

RIWAYAT HIDUP

58

DAFTAR TABEL
1

Hasil sintesis nanopartikel perak dengan teknik pemanasan
konvensional
2 Hasil sintesis nanopartikel perak dengan teknik pemanasan
gelombang mikro
3 Hasil pengamatan visual reaksi ion logam dengan Gelatin-AgNPsGlukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
4 Hasil analisis kuantitatif pengukuran ion logam Hg2+ oleh
Gelatin-AgNPs- Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa

16
20
22
24

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5

Skema agregasi Tween-AuNPs oleh ion logam
Spektrum UV-Vis AgNPs-Glukosa
Mekanisme reaksi pembentukan nanopartikel perak
Pengamatan visual Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs
Spektrum UV-Vis kestabilan Gelatin-AgNPs-Glukosa (a) dan
Tween-AgNPs-Glukosa (b)
6 Spektrum UV-Vis kestabilan Gelatin-AgNPs-Glukosa pada
kondisi optimum
7 Hasil pengukuran TEM AgNPs-Sitrat (Perbesaran 150000 x)
8 Hasil karakterisasi dengan TEM dari Gelatin-AgNPs-Sitrat (a)
dan Tween-AgNPs-Sitrat (b) dengan perbesaran 20000 x
9 Spektrum UV-Vis dari kestabilan AgNPs-Glukosa dengan teknik
pemanasan gelombang mikro
10 Hasil pengukuran TEM AgNPs-Glukosa (a) Gelatin-AgNPsGlukosa (b) dan Tween-AgNPs-Glukosa (c) dengan perbesaran
80000 x
11 Pengamatan visual deteksi ion logam menggunakan GelatinAgNPs-Glukosa (a) dan Tween-AgNPs-Glukosa (b)

2
9
10
12
13
14
15
16
18

19
21

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5

6
7

8
9
10
11

Bagan alir sintesis nanopartikel perak dengan pereduksi
glukosa
Bagan alir sintesis nanopartikel perak dengan pereduksi
natrium sitrat
Pembuatan larutan analit Hg2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Cr3+
dan Pb2+
Sintesis AgNPs-Glukosa dengan pereduksi berbeda (a), dan
tabel ukuran partikel dan karakteristik spektrum nanopartikel (b)
Data hasil pengukuran PSA dari AgNPs-Glukosa (a), GelatinAgNPs-Glukosa (b), dan Tween-AgNPs-Glukosa (c) dengan
teknik pemanasan konvensional
Pengamatan visual AgNPs-Glukosa pada berbagai rasio dengan
rentang waktu berbeda dengan teknik pemanasan konvensional
Spektrum UV-Vis dari AgNPs-Glukosa pada variasi rasio (a)
dan proses aglomerasi pada rasio 1:35 (b) dengan teknik
pemanasan konvensional
Spektrum UV-Vis dari pengamatan kestabilan AgNPs-Glukosa
dengan teknik pemanasan konvensional
Spektrum optimasi nanopartikel perak pada variasi konsentrasi
gelatin dan tween-20 dengan teknik pemanasan konvensional
Spektrum UV-Vis AgNPs-Sitrat pada saat optimasi
Data hasil pengukuran PSA dari AgNPs-Sitrat (a), GelatinAgNPs-Sitrat (b), dan Tween-AgNPs-Sitrat (c)

31
32
33
34

35
36

37
38
39
40
41

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

22
23
24
25
26

27

Optimasi modifikasi AgNPs-Sitrat dengan gelatin dan tween
20
Spektrum UV-Vis Gelatin-AgNPs-Glukosa optimum dan
kestabilannya dengan teknik pemanasan gelombang mikro
Optimasi sintesis Gelatin-AgNPs-Glukosa dengan teknik
pemanasan gelombang mikro
Spektrum UV-Vis Tween-AgNPs-Glukosa dan kestabilannya
dengan teknik pemanasan gelombang mikro
Optimasi sintesis Tween-AgNPs-Glukosa dengan teknik
pemanasan gelombang mikro
Distribusi ukuran partikel AgNPs-Glukosa (a) Gelatin-AgNPsGlukosa (b) dan Tween-AgNPs-Glukosa (c) dengan PSA
Spektrum UV-Vis reaksi ion logam terhadap Gelatin-AgNPsGlukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
Spektrum UV-Vis dari reaksi ion logam campuran terhadap
Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
Spektrum UV-Vis dari waktu kontak optimum deteksi ion
logam Hg2+
Spektrum UV-Vis pengamatan kestabilan uji identifikasi Hg2+
oleh Gelatin-AgNPs-Glukosa (a) dan Tween-AgNPs-Glukosa
(b)
Data hasil pengukuran linieritas identifikasi ion logam Hg2+
oleh Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
Data hasil pengukuran limit deteksi identifikasi ion logam Hg2+
oleh Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
Spektrum UV-Vis dari reaksi ion logam campuran terhadap
Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
Spektrum UV-Vis reaksi Tween-AgNPs-Glukosa terhadap
variasi konsentrasi Hg2+ dan pengamatan visual
Hasil uji presisi (Repeatability) identifikasi ion logam Hg2+
dengan Gelatin-AgNPs-Glukosa dan Tween-AgNPs-Glukosa
sebagai sensor
Hasil uji akurasi identifikasi ion logam Hg2+ dengan GelatinAgNPs-Glukosa (a) dan Tween-AgNPs-Glukosa (b)

42
43
44
45
46
47
48
49
50

51
52
53
54
55

56
57

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Metode sintesis, kestabilan dan karakterisasi nanopartikel perak telah
menjadi subyek penelitian dalam beberapa tahun ini. Nanopartikel perak telah
diaplikasikan pada bidang katalis, biosensor, elektronik, dan optik (Nagarajan
2008). Karakteristik yang dominan pada nanopartikel logam adalah sifat optiknya.
Warna yang teramati akan berubah dengan berubahnya ukuran dan bentuk
nanopartikel. Nano bola emas memiliki warna karakteristik merah, sedangkan
nano bola perak berwarna kuning. Warna ini disebabkan oleh kumpulan osilasi
elektron dalam pita konduksi, yang dikenal dengan osilasi surface plasmon
resonance (SPR) (Moores & Goettmann 2006). Secara umum nanopartikel perak
dapat disintesis dengan dua metode, yaitu metode fisika (top down) dan metode
kimia (bottom-up). Metode fisika dilakukan dengan memecah padatan logam
menjadi partikel berukuran nano. Sintesis nanopartikel perak melalui metode
kimia dilakukan dengan melarutkan garam perak, agen pereduksi, dan penstabil
sampai terbentuk nanopartikel perak (Tolaymat et al. 2010). Pada sintesis
nanopartikel perak dengan metode reduksi kimia, selain konsentrasi stabilizer dan
reduktor, juga dipengaruhi oleh konsentrasi prekusor Ag, pengadukan, dan
temperatur dalam mengontrol bentuk dan ukuran nanopartikel (Zielinska 2009).
Sintesis dengan menggunakan gelombang mikro memiliki beberapa kelebihan,
yang paling utama adalah bahwa energi gelombang mikro tidak terlalu tinggi
namun dapat memanaskan material secara seragam sehingga menghasilkan
nukleasi yang homogen dan waktu kristalisasi yang lebih singkat dibandingkan
dengan pemanasan konvensional. Hal ini sangat menguntungkan untuk
pembentukan koloid nanologam yang seragam dan homogen (Jiang et al. 2004).
Aglomerasi dan rusaknya sistem koloidal akibat pengendapan dan flokulasi
merupakan masalah utama dalam sintesis nanopartikel perak (Stoeva et al. 2007).
Proses agregasi dan tumbuh secara kontinu dapat terjadi pada nanopartikel perak
jika tidak diselimuti capping agent (Diez et al. 2009). Penambahan agen penstabil
dapat mengatasi masalah tersebut. Material yang paling banyak digunakan sebagai
agen penstabil adalah yang memiliki afinitas tertentu terhadap logam serta
memiliki kelarutan spesifik dalam pelarut tertentu. Polimer dapat digunakan untuk
menjaga kestabilan nanopartikel dari oksidasi, aglomerasi, dan pengendapan (Li
& Bian 2009). Polimer sering digunakan sebagai penstabil karena sifatnya yang
non-toksik dan biokompatibel, contohnya polianilin (Khanna et al. 2005),
poliakrilonitril (Zhang et al. 2003), polietilen glikol (Luo et al. 2005), PVA
(Pimpang & Chopuun 2011), polisakarida (Huang & Chang 2006), selulosa (Cai
et al. 2009), gelatin (Darroudi et al. 2010) dan kanji (Raveendran et al. 2003).
Sebagai agen penstabil, polimer efektif untuk mengkhelat ion Ag+ dan mencegah
aglomerasi Ag (Zielinska 2009) dan memiliki gugus–OH yang digunakan sebagai
akselerator pada nanopartikel logam, seperti perak dan tembaga (Singh et al.
2012). Gelatin dapat menstabilkan permukaan dengan pembentukan penghalang
sterik. Oleh karena itu, fungsi utama dari gelatin adalah sebagai stabilisator.
Dalam banyak kasus, polimer dan surfaktan dapat digunakan sebagai pencegah
terbentuknya aglomerasi dari nanopartikel (Darroudi et al. 2010). Sifat permukaan

2
gelatin didasarkan pada rantai samping gelatin memiliki gugus yang bermuatan
dan bagian tertentu dari rangkaian kolagen mengandung asam amino hidrofobik
dan hidrofilik. Bagian hidrofobik dan hidrofilik dapat berpindah di permukaan,
sehingga mengurangi tegangan muka larutan. Pada saat yang sama, gelatin
memiliki beberapa sifat melindungi stabilitas permukaan yang dibentuk.
Polioksietilen-20 sorbitan monolaurat atau tween 20 adalah surfaktan hidrofilik
nonionik yang mempunyai fungsi sebagai pengemulsi, pelarut, dan pembasah.
Beberapa penelitian menggunakan tween 20 sebagai penstabil dari nanopartikel
karena dapat berprilaku sebagai surfaktan yang mempunyai gugus hidrofilik dan
hidrofobik (Kim et al. 2001; Mercier & Pinnavaia 1998; Williams et al. 1999).
Nanopartikel perak berpotensi digunakan sebagai sensor kolorimetri untuk
mendeteksi keberadaan logam berat (Roh et al. 2010). Selama ini, metode
identifikasi dan pengukuran logam berat yang telah dilakukan melalui berbagai
proses yang cukup kompleks, waktu, dan biaya analisis yang tidak murah.
Peralatan seperti Atomic Absorption Spectrometry (AAS) (Maciel et al. 2003) dan
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP) (Fong et al. 2007)
merupakan alat yang umum digunakan untuk menganalisis logam berat. Namun,
metode ini membutuhkan waktu untuk preparasi dan tidak dapat langsung
dilakukan di lapangan. Oleh karena itu, diperlukan metode identifikasi
semikuantitatif atau kualitatif yang lebih sederhana dan dapat digunakan langsung
di lapangan untuk melengkapi metode AAS ataupun ICP. Salah satu alternatif
untuk pengembangan tersebut adalah kolorimetri berbasis nanopartikel logam
(Lee et al. 2007). Secara umum, kolorimetri menggunakan nanopartikel logam
berdasarkan pada agregasi nanopartikel karena reaksi antara ligan pada
permukaan nanopartikel dengan molekul analit. Perubahan warna larutan terjadi
ketika jarak rata-rata antar partikel berkurang (Tolaymat et al. 2010). Perubahan
warna akan terjadi pada saat nanopartikel yang dimodifikasi bereaksi dengan
polutan yang ingin dideteksi. Akibatnya nanopartikel akan mengalami perubahan
yang akan teramati secara visual. Perubahan warna yang terjadi disebabkan oleh
adanya pergeseran energi plasmon sehingga panjang gelombang dari nanopartikel
yang termodifikasi juga akan berubah (Caro et al. 2010). Perubahan warna itulah
yang menjadi indikasi terjadinya reaksi dengan ion-ion logam yang ingin
dideteksi. Hal ini akan memudahkan monitoring dengan mata telanjang dan tidak
diperlukan instrumen tertentu (Chai et al. 2010). Roh et al (2010) telah berhasil
menggunakan nanopartikel emas yang dicoating oleh tween 20 untuk deteksi
logam Co2+, Ni2+ dan Cd2+. Tween akan membentuk kompleks dengan ion logam,
ketika ion logam berada di sekitar nanopartikel, diikuti dengan menginduksi
agregasi setiap Tween-AuNPs (Gambar 1).

Gambar 1 Skema agregasi Tween-AuNPs oleh ion logam
(Sumber : Roh et al. 2010 )
Gugus OH dari bagian hidrofil tween akan bergabung dengan ion logam sebagai
reaksi ion-kelat, kemudian terbentuk senyawa kompleks. Hasil ini menunjukkan

3
bahwa deteksi ion secara selektif mungkin dilakukan dengan mengendalikan
kekuatan ion. Sementara Farhadi et al (2011) telah berhasil menggunakan
nanopartikel perak tanpa modifikasi untuk deteksi secara selektif logam Hg2+.
Guo et al (2011) telah berhasil menggunakan nanopartikel emas yang
difungsionalisasi oleh protein untuk deteksi logam Hg2+, Pb2+, dan Cu2+.

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan kestabilan dan kinerja
nanopartikel perak hasil sintesis terhadap nanopartikel perak tanpa penstabil
gelatin dan tween-20, mendapatkan kondisi optimum untuk menghasilkan
nanopartikel perak, dan diperoleh teknik pemanasan yang sesuai agar dihasilkan
nanopartikel perak dengan ukuran kecil. Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs hasil
sintesis diaplikasikan untuk mendeteksi ion logam berat.

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai variabelvariabel yang berpengaruh dalam proses sintesis nanopartikel perak menggunakan
glukosa dan natrium-sitrat, khususnya pengaruh teknik sintesis, jenis penstabil,
dan jenis pereduksi terhadap ukuran nanopartikel. Nanopartikel perak yang
dihasilkan diharapkan memiliki karakteristik yang mendukung untuk dapat
diaplikasikan sebagai sensor ion logam. Selain itu, pada penelitian ini juga
dilakukan verifikasi unjuk kerja sensor yang dihasilkan dengan memperhitungkan
kinerja analitik seperti limit deteksi, linieritas, presisi, dan akurasi.

Hipotesis
Agregasi nanopartikel perak hasil sintesis dapat dicegah dengan
penambahan gelatin dan tween-20 sehingga akan menaikkan kestabilan dari
nanopartikel perak. Teknik pemanasan gelombang mikro dapat menghasilkan
ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan pemanasan konvensional.
Selain itu kinerja nanopartikel perak dengan penstabil gelatin dan tween-20 akan
lebih baik dibandingkan nanopartikel perak tanpa penstabil terhadap deteksi
logam berat.

2 METODE
Penelitian ini meliputi 3 tahap, yaitu tahap pertama adalah sintesis
nanopartikel perak dengan pereduksi glukosa dan natrium sitrat menggunakan
teknik pemanasan konvensional dan pemanasan gelombang mikro, tahap kedua
meliputi karakterisasi nanopartikel perak menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
Particle Size Analyzer (PSA), dan Transmission Electrone Microscopy (TEM),

4
tahap ketiga mengaplikasikan nanopartikel perak untuk mengidentifikasi ion
logam Hg2+. Tahapan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 1 dan 2.

Bahan
Bahan yang digunakan adalah AgNO3 (Merck), Tween 20 (Merck), Gelatin
(Merck), Glukosa Anhydrous (Merck), Natrium Sitrat (C6H5O7Na3 . 2H2O)
(Merck), Larutan stok Hg2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Cr6+, dan Pb2+ dengan
konsentrasi 1000 mg/L, HNO3 (p.a), etanol (p.a), Na2EDTA, dan aquabidestilata.

Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, spektrofotometer
ultraviolet-tampak (UV-Vis) 1700 Shimadzu, PSA, TEM JEM -1400 JEOL
120kV, neraca analitik (AND), microwave, hot plate with stirrer Heidolph MR
Hei-End, pengaduk magnetik, kamera digital 12 MP (Samsung).

Prosedur Kerja
Pencucian Alat Gelas dari Material Organik dan Anorganik (Shugar &
Ballinger, 2000)
Alat-alat gelas dicuci dengan menggunakan sabun dan sikat, kemudian
untuk menghilangkan material organik digunakan pencucian dengan larutan
NaOH-alkohol, yaitu berupa campuran etanol (95%) 100 mL dengan 12 mL H2O
yang mengandung 12 gram NaOH. Selanjutnya alat-alat tersebut dibilas dengan
aquabidestilata. Sementara untuk dekontaminasi residu logam pada peralatan
gelas, digunakan 5 L larutan yang mengandung 100 g NaOH dan 50 gram
Na2EDTA. Peralatan gelas direndam selama 2 jam dalam larutan tersebut,
kemudian dibilas beberapa kali dengan akuabidest.
Pembuatan Larutan AgNO3 10-2 M
Serbuk AgNO3 (Merck) ditimbang sebanyak 0,4248 gram, dilarutkan ke
dalam labu takar 250 mL dengan akuabides, ditera, dan dihomogenkan.
Selanjutnya, larutan AgNO3 10-2 M siap digunakan untuk sintesis nanopartikel
perak.
Pembuatan Larutan Glukosa 5 x 10-1 M dan Natrium Sitrat 3%
Larutan Glukosa 5 x 10-1 M dibuat dengan menimbang 24,8250 gram serbuk
glukosa (Merck), dilarutkan ke dalam labu takar 250 mL dengan akuabides
kemudian ditera dan dihomogenkan. Larutan Natrium Sitrat 3% dibuat dengan
menimbang 3 gram serbuk C6H5O7Na3 . 2H2O (Merck), dilarutkan ke dalam labu
takar 100 mL dengan akuabidest, ditera, dan dihomogenkan.
Pembuatan Larutan Penstabil Tween 20 3% dan Gelatin 0,5%
Larutan tween 20 3% dibuat dengan memipet 3 mL larutan tween 20
(Merck), dilarutkan ke dalam labu takar 100 mL kemudian ditera dengan

5
akuabides dan dihomogenkan. Larutan gelatin 0,5% dibuat dengan menimbang
1,25 gram serbuk gelatin (Merck), dilarutkan ke dalam labu takar 250 mL dengan
akuabides kemudian ditera dan dihomogenkan.
Sintesis Nanopartikel Perak dengan Teknik Pemanasan Konvensional
Sintesis AgNPs, Gelatin-AgNPs, dan Tween-AgNPs dengan Glukosa sebagai
Pereduksi (Darroudi et al. 2010 ; Roh et al. 2010)
Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan menentukan kondisi optimum,
yaitu penentuan rasio konsentrasi AgNO3 dengan glukosa anhidrat atau natrium
sitrat, dan variasi konsentrasi gelatin dan tween 20. Tahap awal pada sintesis ini
adalah membuat nanopartikel perak (AgNPs) tanpa penambahan stabilizer, yaitu
dengan mereaksikan 8 mL AgNO3 10-2 M, 7 mL glukosa 0,5 M dan 5 mL
akuabides kemudian dipanaskan menggunakan hot plate pada suhu 70 – 85 ºC
selama 1 jam sampai terbentuk warna kuning kecoklatan, kenudian diaduk
menggunakan pengaduk magnetik (stirer) selama 3 jam. Tahap kedua adalah
pembuatan nanopartikel perak dengan penambahan gelatin atau tween-20 sebagai
stabilizer (Gelatin-AgNPs / Tween-AgNPs), yaitu dengan mereaksikan 8 mL
AgNO3 10-2 M, 7 mL glukosa 0,5 M, 0,5 mL gelatin 0,5% atau Tween 20 3%, dan
4,5 mL akuabides, campuran dipanaskan menggunakan hot plate pada suhu 70 –
85 ºC selama 1 jam sampai terbentuk warna kuning kecoklatan, kemudian diaduk
menggunakan pengaduk magnetik (stirer) selama 3 jam. Tahap ketiga adalah
karakterisasi hasil sintesis dengan spektrofotometer UV-Vis (1700 UV-Vis
Shimadzu). Spektrum absorpsi diamati pada jangkauan panjang gelombang 2001100 nm. Nanopartikel perak hasil optimasi dikarakterisasi juga dengan Particle
Size Analyzer (PSA).
Sintesis AgNPs, Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs dengan Natrium Sitrat
sebagai Pereduksi
Tahap awal pada sintesis ini adalah membuat nanopartikel perak (AgNPs)
tanpa penambahan stabilizer, yaitu dengan mereaksikan 8 mL AgNO3 10-2 M ,
0,5 mL natrium sitrat 3%, dan 11,5 mL akuabides. Campuran larutan dipanaskan
dengan merefluks larutan selama 1 jam sampai terbentuk warna kuning. Tahap
kedua adalah pembuatan nanopartikel perak dengan penambahan gelatin atau
tween 20 sebagai stabilizer (Gelatin-AgNPs / Tween-AgNPs), dengan
mereaksikan 8 mL AgNO3 10-2 M, 0,5 mL natrium sitrat 3%, 0,5 mL gelatin 0,5%
atau tween 3% dan 11 mL akuabides. Campuran larutan dipanaskan dengan
merefluks larutan selama 1 jam sampai terbentuk warna kuning. Tahap ketiga
adalah karakterisasi hasil sintesis dengan spektrofotometer UV-Vis (1700 UV-Vis
Shimadzu). Spektrum absorpsi diamati pada jangkauan panjang gelombang 2001100 nm. Nanopartikel perak hasil optimasi dikarakterisasi juga dengan Particle
Size Analyzer (PSA).

6
Sintesis Nanopartikel Perak dengan Teknik Pemanasan Gelombang Mikro
Sintesis AgNPs, Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs dengan Glukosa sebagai
Pereduksi (Darroudi et al. 2010 ; Roh et al. 2010)
Sintesis nanopartikel perak dilakukan dengan menentukan kondisi optimum,
yaitu penentuan rasio konsentrasi AgNO3 dengan glukosa anhidrat, variasi
konsentrasi gelatin dan tween 20, dan variasi waktu pemanasan dengan
microwave. Tahap awal pada sintesis ini adalah membuat nanopartikel perak
(AgNPs) tanpa penambahan stabilizer, yaitu dengan mereaksikan 8 mL AgNO3
10-2 M, 7 mL glukosa 0,5 M dan 5 mL akuabides kemudian dipanaskan
menggunakan microwave dengan daya 80 selama 15 menit selanjutnya campuran
larutan diaduk menggunakan pengaduk magnetik (stirrer) selama 3 jam. Tahap
kedua adalah pembuatan nanopartikel perak dengan penambahan gelatin atau
tween 20 sebagai stabilizer (Gelatin-AgNPs / Tween-AgNPs) yaitu dengan
mereaksikan 8 mL AgNO3 10-2 M, 7 mL glukosa 0,5 M, 0,5 mL gelatin 0,5% atau
tween 3%, dan 4,5 mL akuabides, campuran dipanaskan menggunakan microwave
dengan daya 80 selama 15 menit dan diaduk selama 3 jam. Tahap ketiga adalah
karakterisasi hasil sintesis dengan spektrofotometer UV-Vis (1700 UV-Vis
Shimadzu). Spektrum absorpsi diamati pada jangkauan panjang gelombang 2001100 nm. Nanopartikel perak hasil optimasi dikarakterisasi juga dengan Particle
Size Analyzer (PSA), FTIR dan Transmission Electron Microscopy (TEM).
Kestabilan AgNPs, Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs diamati perubahan maks
pada waktu-waktu tertentu dengan spektrofotometer UV-Vis.
Aplikasi Gelatin-AgNPs dan Tween-AgNPs untuk Mendeteksi Ion Logam
secara Kolorimetri
Analisis Kualitatif Penambahan Ion Logam dalam Larutan Gelatin-AgNPs
dan Tween-AgNPs
Deteksi dilakukan terhadap ion logam tunggal dan campuran. Aplikasi
terhadap ion tunggal dilakukan dengan mereaksikan beberapa ion logam dengan
nanopartikel perak. Setiap larutan analit yang mengandung ion Hg2+, Mn2+, Zn2+,
Cu2+, Fe2+ , Cr6+ , dan Pb2+ sebanyak 1 mL dengan konsentrasi 1000 mg/L
(Lampiran 3) ditambahkan dengan 2 mL larutan Gelatin-AgNPs atau TweenAgNPs. Perubahan warna larutan yang terjadi diamati hingga 15 menit.
Selanjutnya larutan hasil pengujian dikarakterisasi dengan spektrofotometer UVVis (1700 Shimadzu) dengan kisaran panjang gelombang 200-1100 nm.
Aplikasi terhadap ion logam campuran dilakukan dengan memvariasikan ion
logam yang digunakan. Campuran I terdiri dari ion Hg2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+,
campuran II terdiri dari Mn2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, campuran III terdiri dari Cr6+,
Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, campuran IV terdiri dari Fe2+ , Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, dan
campuran V terdiri dari Hg2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, dengan konsentrasi
masing-masing ion logam 100 mg/L. Larutan tersebut dibuat dengan memipet 5
mL larutan stok dari masing-masing ion logam (1000 mg/L) dan
mengencerkannya dengan akuabides ke dalam labu takar 50 mL. Masing-masing
campuran ion logam tadi dengan konsentrasi 100 mg/L sebanyak 1 mL
ditambahkan ke dalam 2 mL Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs. Pengamatan
perubahan warna dilakukan setelah 15 menit, kemudian dikarakterisasi

7
menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 200-1100 nm
untuk mengetahui nilai spektra absorpsi dan λmaks.
Analisis Kuantitatif Pengukuran Ion Logam Hg2+ oleh Gelatin-AgNPs dan
Tween-AgNPs
Untuk mendapatkan metode yang efisien dalam uji kinerja sensor GelatinAgNPs dan Tween-AgNPs, dipelajari beberapa parameter seperti waktu kontak,
variasi konsentrasi, dan kestabilan sensor logam.
Optimasi Pengukuran Ion Logam Hg2+
Optimasi variasi waktu kontak dilakukan dengan cara mereaksikan 2 mL
larutan Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs dengan 1 mL ion logam Hg2+ 50
mg/L, kemudian campuran diukur nilai serapannya dengan spektrofotometer UVVis dari waktu 0, 5, 10, 15, 20, 30, dan 40 menit pada panjang gelombang
maksimum. Tahap berikutnya membuat variasi konsentrasi ion logam Hg2+.
Konsentrasi deret standar larutan ion logam Hg2+ adalah 0, 25, 30, 40, 45, 50, 55,
60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, dan 100 mg/L. Masing-masing larutan ion logam
Hg2+ dipipet 1 mL direaksikan dengan 2 mL Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs.
Kemudian diukur nilai serapannya dengan spektrofotometer UV-Vis pada λmaks
setelah 5 menit pencampuran.
Penentuan kestabilan reaksi dilakukan dengan cara mereaksikan 2 mL
Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs dengan 1 mL ion logam Hg2+, kemudian
absorbansinya diukur dengan spektrofotometer UV-Vis pada waktu 3, 5, 15, 30,
45, 60, 90, 120, dan 150 menit pada panjang gelombang maksimum.
Deteksi Ion Logam Hg2+ oleh Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs pada
Sampel Air Bersih
Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs dipipet sebanyak 2 mL kemudian
direaksikan dengan 1 mL contoh air bersih, setelah 5 menit diukur serapannya
dengan spektrofotometer UV-Vis. Jika contoh air tidak mengandung ion Hg2+,
selanjutnya dispike dengan larutan standar Hg2+ 50 mg/L.
Penentuan Linieritas Pengukuran
Penentuan linieritas ditetapkan dengan membuat deret larutan standar ion
logam Hg2+ dari 0, 10, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 dan
100 mg/L dibuat sebanyak 7 kali dari larutan standar induk 500 mg/L ion logam
Hg2+. Kemudian dipipet sebanyak 2 mL Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs dan
direaksikan dengan masing-masing 1 mL deret standar ion logam Hg2+, lalu
diukur nilai serapannya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang maksimum setelah 15 menit. Selanjutnya dibuat kurva kalibrasi yang
menghubungkan antara konsentrasi dan absorbansi sehingga didapatkan nilai
koefisien korelasinya (r) yang mengikuti persamaan :

8
Dengan x adalah nilai konsentrasi standar (mg/L), y adalah nilai pembacaan
absorbansi standar, n adalah jumlah deret standar yang digunakan dan r adalah
nilai koefisien korelasi (linieritas).
Penentuan Limit Deteksi (LDM) dan Limit Kuantitasi (LoQ)
Limit deteksi ditentukan dengan melakukan pengukuran terhadap blanko
(tidak mengandung analit) sebanyak sekurang-kurangnya 7 kali. Pengukuran limit
deteksi dilakukan dengan cara membuat 7 blanko yang berisi masing-masing 2
mL Gelatin-AgNPs atau Tween-AgNPs ditambahkan 1 mL akuades, kemudian
diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang
maksimum. Limit deteksi dihitung dengan persamaan :

Dengan LDM teoritis adalah Limit Deteksi Metode, SD adalah Standar deviasi, xi
adalah Nilai konsentrasi ke-i, n adalah jumla ulangan pengukuran, x adalah nilai
rata-rata konsentrasi (mg/L), ttabel α = 99%.
Penentuan Nilai Kepresisian Pengukuran
Uji presisi dilakukan dengan cara menyiapkan sampel air, kemudian dipipet
sebanyak 1 mL sampel air ditambahkan 2 mL Gelatin-AgNPs atau TweenAgNPs. Setelah 15 menit diukur nilai serapannya dengan spektrofotometer UVVis pada panjang gelombang maksimum. Pengujian dilakukan sebanyak 7 kali.
Nilai presisi dinyatakan dengan persen (%) RSD (Relative Standard Deviation),
dihitung dengan persamaan :

Syarat keberterimaan pengukuran dibandingkan dengan CV (Coeficient Variation)
Horwitz, dihitung dengan persamaan berikut :

Penentuan Nilai Keakuratan Pengukuran
Uji akurasi dilakukan bersamaan dengan pengujian contoh, dengan cara
memipet 2,5 mL standar ion logam Hg2+ 500 mg/L kedalam labu takar 25 mL
kemudian ditera dengan sampel air, pengujian dilakukan 7 kali. Setelah 15 menit
diukur nilai serapannya dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang maksimum. Nilai akurasi dinyatakan dengan % recovery, dihitung
dengan persamaan berikut :

Dengan C1 adalah konsentrasi / kadar analit dalam standar, C2 adalah konsentrasi /
kadar analit dalam sampel, dan C3 adalah konsentrasi / kadar analit dalam
campuran sampel dan spike standar.

9

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis dan Optimasi Nanopartikel Perak (AgNPs) dengan Teknik
Pemanasan Konvensional
Secara umum nanopartikel perak dapat disintesis dengan dua metode, yaitu
metode fisika (top down) dan metode kimia (bottom-up). Sintesis nanopartikel
perak melalui metode kimia dilakukan dengan melarutkan garam perak, agen
pereduksi, dan penstabil sampai terbentuk nanopartikel perak (Tolaymat et al.
2010). Metode reduksi kimia banyak digunakan untuk menghasilkan nanopartikel
perak karena langkah kerja yang mudah, murah, dan menggunakan temperatur
yang rendah. Metode ini memerlukan pemanasan eksternal dan salah satunya
adalah pemanasan dengan menggunakan hot plate yang disebut dengan
pemanasan konvensional. Pada penelitian ini dilakukan sintesis nanopartikel perak
dengan teknik pemanasan konvensional menggunakan pereduksi glukosa dan
natrium sitrat, gelatin dan tween 20 sebagai agen penstabil, dan AgNO3 sebagai
prekusor.
Sintesis AgNPs dengan Pereduksi Glukosa
Keberhasilan sintesis nanopartikel perak (AgNPs) ditandai dengan
terjadinya perubahan warna larutan prekusor AgNO3 yang tidak berwarna menjadi
kuning kecoklatan setelah terbentuk nanopartikel perak akibat eksitasi vibrasi
permukaan plasmon pada nanopartikel (Caro et al. 2010). Selain perubahan warna
larutan, hasil spektrum UV-Vis menjadi salah satu indikator yang dapat
digunakan untuk mengkonfirmasi pembentukkan AgNPs. Hal ini sesuai dengan
pernyataan yang dikemukakan oleh Oldenberg et al (2011) dimana proses
terbentuknya AgNPs ditandai dengan munculnya puncak absorbansi pada kisaran
400-530 nm pada spektrum UV-Vis. Berdasarkan spektrum absorbansi UV-Vis
yang disajikan pada Gambar 2, larutan AgNO3 10-2 M sebelum direaksikan tidak
memiliki puncak spektrum pada daerah sekitar 250-1100 nm demikian halnya
pada larutan glukosa 0,5 M. Setelah kedua larutan direaksikan, muncul spektrum
absorbansi baru pada λmaks 438 nm yang menunjukkan komponen baru terbentuk
didalam campuran.

Gambar 2 Spektrum UV-Vis AgNPs-Glukosa

10
Timberlake (2010) menyatakan bahwa AgNPs terbentuk melalui reaksi reduksi
oksidasi dari ion Ag+ dari larutan AgNO3. Saat reduksi terjadi penambahan
elektron mengubah ion Ag+ menjadi tidak bermuatan Ag0. Mekanisme reaksi
reduksi glukosa yang mungkin terjadi dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Mekanisme reaksi pembentukan nanopartikel perak
Penelitian ini juga membandingkan antara glukosa anhidrat dengan glukosa
monohidrat yang digunakan sebagai reduktor dalam sintesis AgNPs. Hasil sintesis
dengan glukosa anhidrat memberikan respon absorpsi lebih besar (A = 0,797)
dibandingkan dengan glukosa monohidrat (A = 0,196) dan diperoleh puncak SPR
untuk AgNPs dengan pereduksi glukosa anhidrat adalah 438 nm sedangkan
AgNPs dengan pereduksi glukosa monohidrat memiliki puncak SPR pada 470
nm. Solomon et al (2007) menyatakan bahwa nilai absorbansi menunjukkan
kecenderungan jumlah AgNPs yang dihasilkan dan jalannya reaksi seiring
bertambahnya waktu. Berdasarkan pernyataan tersebut menunjukkan bahwa
jumlah AgNPs yang dihasilkan dari sintesis dengan glukosa anhidrat lebih banyak
daripada glukosa monohidrat. Hal ini disebabkan karena keberadaan hidrat dalam
glukosa akan melemahkan daya reduksi glukosa terhadap ion Ag+ sehingga
AgNPs yang terbentuk akan lebih sedikit. Oleh karena itu, pada penelitian ini
digunakan glukosa anhidrat dalam sintesis nanopartikel perak. Hasil spektrum
UV-Vis dapat dilihat selengkapnya pada Lampiran 4a.
Menurut Solomon et al (2007), ukuran dari AgNPs dapat diperkirakan
berdasarkan panjang gelombang dari absorbansi maksimum. Tabel hubungan
antara panjang gelombang maksimum SPR dengan ukuran partikel dapat dilihat
pada Lampiran 4b, sehingga dari sintesis AgNPs yang dilakukan pada panjang
gelombang maksimum 413 nm ukuran AgNPs yang dihasilkan akan berada pada
kisaran 30 nm. Untuk menentukan ukuran AgNPs-Glukosa dilakukan pengukuran
dengan menggunakan PSA seperti dapat dilihat pada Lampiran 5a. Dari hasil
penelitian ini diperoleh nanopartikel perak (AgNPs-Glukosa) dengan ukuran
299,74 nm. Hal ini berbeda dengan yang dihasilkan oleh Solomon et al (2007),
perbedaan ini antara lain disebabkan karena kondisi percobaan yang berbeda yaitu
penggunaan NaBH4 sebagai pereduksi, dan PVP sebagai stabilizer. Disamping itu
hal ini dapat disebabkan karena PSA tidak hanya mengukur nanopartikelnya saja
akan tetapi berikut dengan pereduksi yang menyelimutinya. Selain pereduksi dan
penstabil, dalam sintesis nanopartikel, teknik sintesis juga sangat menentukan
ukuran, bentuk, dan morfologi permukaan. Sehingga dapat disimpulkan untuk
mendapatkan nanopartikel perak dengan ukuran kurang dari 50 nm, metode ini
tidak dapat diaplikasikan.

11
Optimasi sintesis AgNPs-Glukosa
Rasio prekusor (AgNO3) dan pereduksi (glukosa) dioptimasi dengan
membuat beberapa variasi yang dilakukan pada rasio 1:5, 1:15, 1:25, 1:35, 1:45,
dan 1:50, hasilnya dapat dilihat pada Lampiran 6. Rasio 1:5 diperoleh dengan
mereaksikan 10 mL AgNO3 10-2 M dengan 1 mL glukosa 0,5 M dan 9 mL
akuabides. Pada rasio 1:5, 1:15, dan 1:25 reduksi berjalan sangat cepat sekali
sehingga sulit diamati prosesnya. Sedangkan pada rasio 1:45 dan 1:50 reaksi
pembentukan AgNPs-Glukosa berjalan lambat. Rasio 1:35 adalah rasio optimum
yang diperoleh dari penelitian ini, dilihat dari analisis visual pembentukan
AgNPs-Glukosa. Pada rasio ini sintesis AgNPs-Glukosa berjalan secara cepat dan
menghasilkan AgNPs-Glukosa yang memiliki kestabilan yang paling optimum.
Hasil spektra absorpsi pembentukan nanopartikel perak pada rasio yang berbeda
dapat dilihat pada Lampiran 7a. Terbentuknya nanopartikel perak dapat
diidentifikasi secara visual. Perbedaan warna larutan menunjukkan jumlah
nanopartikel perak yang terbentuk. Stabilitas penyimpanan jangka panjang
merupakan faktor penting dalam penggunaan nanopartikel secara komersial.
Stabilitas AgNPs diuji dengan menyimpan AgNPs pada suhu ruang dan dilihat
kinerjanya dari waktu ke waktu dengan melihat perubahan spektrum UV-Vis dari
larutan AgNPs. Pada rasio 1:35 diperoleh waktu optimum terbentuknya AgNPs,
yaitu setelah 1 jam pencampuran setelah itu terjadi pergeseran panjang gelombang
dari 450 nm menjadi 580 nm yang menunjukkan bahwa AgNPs-Glukosa tidak
stabil. Hal ini dapat dilihat setelah 15 menit pencampuran menghasilkan AgNPsGlukosa pada panjang gelombang 450 nm, 30 menit (465 nm), 1 jam (480 nm), 2
jam (530 nm), 3 jam (565 nm), dan setelah 4 jam (580 nm) seperti disajikan pada
Lampiran 7b. Ketidakstabilan nanopartikel perak ini terjadi karena ada proses
aglomerasi (Caro et al. 2010), ditandai dengan perubahan warna yang semakin
pekat dan terjadinya pergeseran panjang gelombang ke arah panjang gelombang
yang besar. Bertambahnya waktu reaksi menyebabkan semakin banyaknya
nanopartikel perak dalam larutan, sehingga terjadi penggabungan antar
nanopartikel perak membentuk nanopartikel dengan ukuran yang lebih besar.
Aglomerasi terjadi karena gaya Van der Waals dan elektrostatik antar
nanopartikel perak, yaitu terjadi tarik menarik antara elektron pada nanologam
tersebut, sehingga jarak antar nanopartikel semakin mendekat dan semakin lama
membentuk partikel-partikel yang berukuran besar.
Sintesis nanopartikel logam secara kimia dilakukan dengan adanya logam
prekusor, agen pereduksi dan larutan penstabil. Mekanisme terjadi dalam dua
langkah, yaitu nukleasi dan growth. Pada proses nukleasi diperlukan aktivasi
energi yang lebih besar daripada energi pada tahapan growth. Proses tersebut
diamati melalui parameter waktu, sehingga dapat dilihat kestabilan dari
nanopartikel perak (Evanoff & George 2005). Pada pengamatan kestabilan
AgNPs-Glukosa, terlihat bahwa seiring bertambahnya waktu, terjadi pergeseran
panjang gelombang maksimum pada spektra absorpsi UV-Vis. Keadaan ini
menunjukkan AgNPs-Glukosa memiliki tegangan permukaan yang cukup besar,
sehingga tidak stabil dan tidak mampu melawan proses agregasi. Proses
aglomerasi juga dapat ditandai dengan menurunnya nilai absorbansi. Nilai
absorbansi terus bertambah hingga absorbansi maksimum dan setelah 2 hari
terjadi penurunan absorbansi hingga tidak ada respon sinyal. Hasil spektra

12
absorpsi kestabilan nanopartikel perak dapat dilihat pada Lampiran 8. Oleh karena
itu perlu ditambahkan agen penstabil untuk mencegah terjadinya aglomerasi.
Optimasi Modifikasi AgNPs dengan Penambahan Gelatin dan Tween 20
sebagai Agen Penstabil
Beberapa metode dilakukan untuk mengatasi ketidakstabilan dari
nanopartikel perak ini, salah satunya memodifikasi AgNPs dengan penambahan
stabilizer. Material yang dapat digunakan sebagai stabilizer antara lain PEG (Luo
et al. 2005), PVA (Pimpang & Chopuun 2011) yang merupakan polimer dan
beberapa surfaktan. Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi nanopartikel
menggunakan gelatin sesuai dengan penelitian yang dilaporkan oleh Darroudi et
al (2010) terhadap prekusor AgNO3 dan tween 20 seperti yang sudah dilakukan
oleh Roh et al (2010) namun terhadap prekusor HAuCl4. Gelatin memiliki gugus
amina (NH2) yang terdapat pada kerangka utamanya, yang dapat berikatan dengan
Ag. Reaksi kimia yang diusulkan untuk proses ini mengikuti persamaan :
Ag+(aq) + gelatin(gel) (aq)  [Ag(gel)]+(aq)
[Ag(gel)]+(aq) + 2C5H11O5CHO(aq)  Gelatin capped Ag-NPs(s) + 2C5H11O5COOH(aq)

Beberapa penelitian menggunakan tween 20 sebagai penstabil dari nanopartikel
karena dapat berprilaku sebagai surfaktan yang mempunyai gugus hidrofilik dan
hidrofobik. Modifikasi sintesis AgNPs pada rasio 1:35 dilakukan dengan
mereaksikan 5