Pembuatan Dan Pencirian Elektroda Selektif Ion H2PO4- Dan Penerapannya Pada Tanaman Hidroponik

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN ELEKTRODE SELEKTIF
ION H2PO4- DAN PENERAPANNYA PADA
TANAMAN HIDROPONIK

ARI NUR RAHMAT

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

ABSTRAK
ARI NUR RAHMAT. Pembuatan dan Pencirian Elektrode Selektif Ion H2PO4- dan
Penerapannya pada Tanaman Hidroponik. Dibimbing oleh DYAH ISWANTINI
PRADONO dan DEDEN SAPRUDIN.
Salah satu nutrisi tanaman penting adalah unsur fosforus yang diserap dalam
bentuk H2PO4-. Pemberian unsur ini perlu dikendalikan agar penggunaan larutan nutrisi
hidroponik efektif dan efisien. Potensiometri menggunakan elektrode selektif ion (ESI)
fosfat adalah metode yang baik penggunaannya bila dibandingkan metode umum
berdasarkan daya hantar listrik. Akan tetapi, ESI fosfat yang dibuat perlu dicirikan

terlebih dahulu.
Berdasarkan hasil penelitian didapatkan rerata faktor Nernst dari ketiga ESI nitrat
sebesar 55,67 mV/dekade dengan r sebesar 99,86%. Trayek pengukuran larutan standar
dengan konsentrasi 10-2 sampai 10-5 M memiliki rerata limit deteksi sebesar 10,53 × 10-6
M. Waktu respons kurang dari tiga menit. Metode ini memberikan hasil yang sama
dengan metode spektrofotometeri menggunakan pereaksi vanadat-molibdat dan
ketelitiannya pun mendekati sama. Akan tetapi, metode ini tidak memerlukan perlakuan
pendahuluan yang rumit.

ABSTRACT
ARI NUR RAHMAT. Making and Characterization H2PO4- Ion Selective Electrode and
Its Application for Hydrophonic Plant. Supervised by DYAH ISWANTINI PRADONO
and DEDEN SAPRUDIN.
One of the most important plant nutritions is phosphorous which is absorbed as
H2PO4-. The distribution of that element need to be controlled so the use of hydrophonic
nutrition solution may be efficient and effective. Potentiometry using phosphate ion
selective electrode (ISE) is a good method as compared to common methods based on
electrical conductivity. However, preliminary characterization is required for phosphate
ISE.
Based on this research result, the average Nernst factor from all phosphate ISEs

were 55,67 mV/decade with r of 99,86%. Standard solution measurement with
concentration of 10-2 to 10-5 M showed an average detection limit of 10,53 × 10-6 M. The
responsse time was more than one minute. This method gave the same result with the
spectrophotometry using molibdate-vanadate reagents and the accuracy close result.
Nevertheless, this method did not require a complicated preliminary treatment.

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN ELEKTRODE SELEKTIF
ION H2PO4- DAN PENERAPANNYA PADA
TANAMAN HIDROPONIK

ARI NUR RAHMAT

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
2007

: Pembuatan dan Pencirian Elektrode Selektif Ion H2PO4- dan Penerapannya pada
Tanaman Hidroponik
Nama : Ari Nur Rahmat
NIM : G44202025
Judul

Menyetujui:
Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Dyah Iswantini Pradono, M.Agr
NIP 132 956 706

Drs. Deden Saprudin, MS
NIP 132 126 040

Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga
Penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema penelitian yang dipilih dalam
penelitian ini adalah pembuatan dan pencirian elektrode selektif ion H2PO4- dengan judul
Pembuatan dan Pencirian Elektrode Selektif Ion H2PO4- dan Penerapannya pada Tanaman
Hidroponik. Dana penelitian ini diperoleh dari Program Hibah Kompetisi A2 Departemen
Kimia, Institut Pertanian Bogor.
Dalam penelitian ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Dyah
Iswantini Pradono, MAgr dan Drs. Deden Saprudin, MS selaku pembimbing yang telah
memberikan bimbingan dan arahan selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini

kepada orang tua tercinta atas dukungan moril dan materil selama ini. Penghargaan
penulis sampaikan kepada Bapak Eman, Kak Zulhan, Bapak Dede dan staf Laboratorium
Kimia Analitik dan Laboratorium Kimia Fisik IPB atas bantuannya, kepada rekan tim ESI
atas saran-sarannya, Joko, Tri, Joe, Obi, Yudi KS, Chiyo, Yudi PH, Away dan Ricky
serta Evi atas kasih sayang dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2007
Ari Nur Rahmat

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cirebon pada tanggal 10 Februari 1984 dari ayah Achmad
Dulmanan dan ibu Ety. Penulis merupakan putra ketujuh dari tujuh bersaudara.
Tahun 2002 penulis lulus SMA Negeri 3 Cirebon dan pada tahun yang sama masuk
IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi
Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi staf Departemen Keilmuan
Imasika (Ikatan Mahasiswa Kimia) tahun ajaran 2002/2003, staf Departemen Pengabdian
Pada Masyarakat (P2M) tahun ajaran 2003/2004, asisten praktikum Kimia Anorganik II
tahun ajaran 2005/2006, Kimia Fisik tahun ajaran 2006/2007, dan Elektroanalitik tahun

ajaran 2006/2007. Pada tahun 2004 penulis melaksanakan praktik lapangan di PT
Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL...............................................................................................................ii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................iii
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................................... iv
PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1
TINJAUAN PUSTAKA
Hidroponik ................................................................................................................ 2
Larutan Nutrisi .......................................................................................................... 2
Elektrode Selektif Ion ............................................................................................... 2
Prinsip Penggunaan ESI............................................................................................ 3
Pencirian ESI Fosfat.................................................................................................. 4
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat.......................................................................................................... 4
Metode Penelitian...................................................................................................... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Faktor Nernst dan Trayek Pengukuran .................................................................... 6

Limit Deteksi ............................................................................................................ 7
Waktu Respons.......................................................................................................... 7
Umur Pakai................................................................................................................ 7
Penentuan Konsentrasi Fosfat pada Contoh Nutrisi Hidroponik .............................. 8
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................ 8
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 8
LAMPIRAN...................................................................................................................... 10

DAFTAR TABEL
Halaman
1

Potensial elektrode pada ketiga ESI.............................................................................. 6

2

Nilai faktor Nernst dan koefisien korelasi (r) .............................................................. 7

3

Limit deteksi ESI fosfat ................................................................................................ 7

4

Waktu respons ESI fosfat.............................................................................................. 7

5

Nilai faktor Nernst ketiga ESI fosfat selama 10 hari .................................................... 7

6

Koefisien korelasi (r) ketiga ESI fosfat selama 10 hari ................................................ 7

7

Konsentrasi fosfat pada contoh nutrisi hidroponik ....................................................... 8

8

Transmitans (T) dan absorbans (A) standar fosfat spektrofotometri ........................... 15

9

Pengukuran konsentrasi fosfat contoh nutrisi hidroponik menggunakan
spektrofotometri.......................................................................................................... 15

10 Potensial Elektrode (E) standar fosfat metode ESI fosfat........................................... 15
11 Pengukuran konsentrasi fosfat contoh nutrisi hidroponik menggunakan metode ESI
fosfat ........................................................................................................................... 16

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Struktur dibutil sebakat (DBS)...................................................................................... 1

2

Rangkaian pengukuran dengan ESI.............................................................................. 4

2

Kurva hubungan antara –log [H2PO4-] dan potensial (mV/dekade) pada ESI I ........... 6

3

Kurva hubungan antara –log [H2PO4-] dan potensial (mV/dekade) pada ESI II .......... 6

4

Kurva hubungan antara –log [H2PO4-] dan potensial (mV/dekade) pada ESI III......... 6

5

Kurva hubungan –log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b)
pada ESI kode I.......................................................................................................... 12

6

Kurva hubungan –log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b)
pada ESI kode II......................................................................................................... 12

7

Kurva hubungan –log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b)
pada ESI kode III ....................................................................................................... 12

8

Kurva hubungan –log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) yang menggambarkan
limit deteksi yaitu pada perpotongan garis y = 56,7x + 44,8 dengan
garis y = 11x + 263 pada ESI kode II......................................................................... 13

9

Kurva hubungan –log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) yang menggambarkan
limit deteksi yaitu pada perpotongan garis y = 50,5x + 44,5 dengan
garis y = -52x + 595 pada ESI kode III ...................................................................... 13

10 Grafik hubungan antara hari ke- dan faktor Nernst dari umur ESI............................ 14
11 Grafik hubungan antara hari ke- dan koefisien korelasi (r) dari umur ESI ............... 14
12 Kurva Kalibrasi standar fosfat menggunakan Spektrofotometri................................ 15
13 Kurva Kalibrasi standar fosfat menggunakan metode ESI fosfat .............................. 15

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

Bagan alir metode penelitian ..................................................................................... 11

2

Perbandingan kurva trayek pengukuran menggunakan empat konsentrasi dan enam
konsentrasi pada ketiga ESI ...................................................................................... 12

3

Penentuan limit deteksi pada kedua ESI .................................................................... 13

4

Umur pakai dari ketiga ESI fosfat .............................................................................. 14

5

Data konsentrasi fosfat standar, contoh, dan kurva kalibrasi .................................... 15

6

Uji-t metode ESI dan spektrofotometri ...................................................................... 16

7

Uji-F metode ESI dan spektrofotometri ..................................................................... 16

8

Gambar ESI fosfat terlapis membran ......................................................................... 17

PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara agraris
namun kebutuhan pangan belum terpenuhi
dikarenakan semakin berkurangnya lahan
pertanian. Hal ini disebabkan pembangunan
perumahan dan kawasan industri yang
menggunakan lahan pertanian. Untuk
mengatasi krisis pangan, maka dikembangkan
suatu teknik pertanian yang dikenal dengan
istilah hidroponik.
Hidroponik adalah suatu cara bercocok
tanam tanpa menggunakan tanah sebagai
tempat menanam tanaman. Istilah hidroponik
dikalangan umum lebih populer dengan
sebutan berkebun tanpa tanah, termasuk
dalam hal ini tanaman dalam pot atau wadah
lain yang menggunakan atau bahan berpori
lainnya seperti kerikil, pecahan genteng, pasir
kali, gabus putih.
Salah satu hal yang harus diperhatikan
pada budidaya secara hidroponik adalah
nutrisi tanaman yang sebagian besar diberikan
dari luar media (bukan secara alami telah ada
pada media). Unsur-unsur yang termasuk
dalam nutrisi tanaman di antaranya C, H, O,
N, P, K, Ca, S, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo,
dan Cl (Leiwakabessy 1988, diacu dalam
Napitupulu 2003). Salah satu nutrisi penting
yang dibutuhkan tanaman adalah fosforus.
Fosforus diambil oleh akar dalam bentuk
H2PO4- dan HPO4-. Sebagian besar fosforus
dalam tanaman adalah sebagai zat pembangun
dan terikat dalam senyawa-senyawa organis.
Sebagian kecil ion-ion fosfat terdapat dalam
bentuk anorganis (Lingga 1993).
Alat yang spesifik dan cepat sangat
diperlukan untuk mentukan kandungan
fosforus. Morgan (2000) telah menganalisis
hanya berdasarkan daya hantar listrik (DHL).
Analisis dengan menggunakan DHL hanya
mampu memberikan indikasi mengenai nutrisi
yang terkandung pada larutan yang diserap
oleh akar, tetapi tidak dapat memberikan
informasi kandungan nutrisi secara spesifik
terhadap ion tertentu berupa jumlah atau
konsentrasi. Oleh karena itu, diperlukan suatu
alat yang dapat menentukan kandungan ionion tersebut secara spesifik, selektif, efisien,
dan cepat. Penelitian ini dilakukan untuk
membuat elektrode selektif ion (ESI) yang
dapat
digunakan
untuk
menentukan
kandungan ion fosfat (ESI fosfat) secara
langsung pada larutan nutrisi hidroponik
sehingga penggunaan air dan nutrisi tanaman
akan lebih efisien dan terkendali.
Keefektifan ESI disebabkan oleh
gangguan terhadap kinerja ESI hanya sedikit

dan mudah diatasi. Salah satu contoh dari
keefektifan ESI adalah kekeruhan (berwarna
sampai batas tertentu) tidak menyulitkan
pengukuran dan prosedurnya sederhana
sehingga hanya memerlukan waktu yang
singkat, alat-alat sederhana, dan mudah
dilakukan. Oleh karena itu, ESI dapat
digunakan untuk pengukuran pada analisis
rutin (Wang & Joseph 1994).
Penelitian mengenai ESI kawat terlapis
yang telah diakui yaitu ESI nitrat (Fardiyah
2003). ESI nitrat dibuat dengan menggunakan
bahan ionofor aliquot 336 ke dalam campuran
komposisi membran yang dilapiskan pada
kawat platina. Selain itu, sebagai bahan
pendukung digunakan PVC sebagai matriks
polimer, DOP (dioktil ftalat) atau DBP
(dibutil ftalat) sebagai pemlastis. Karakteristik
ESI nitrat tipe kawat terlapis yang telah dibuat
memiliki nilai faktor Nernst 59 mV/dekade,
trayek pengukuran pada konsentrasi 10-1-10-4
waktu respon 30-60 detik, dan dapat
digunakan pada pH 3-9.
Pemilihan membran PVC dikarenakan
PVC memiliki beberapa keunggulan sebagai
polimer, seperti tidak mudah rusak oleh
kelembaban, kaku, tahan terhadap pelarut,
berpori kecil (mikroporus), tidak berpengaruh
pada korosi, kelenturan yang baik, stabilitas
panas yang baik, stabilitas yang baik terhadap
bahan kimia dan air, kekuatan struktural yang
sempurna, tahan panas, dan tahan terhadap
cuaca (Celuform 2007).
Kinerja ESI dipengaruhi oleh beberapa
faktor, seperti: komposisi membran, koefisien
selektivitas, pH, dan tipe elektrode.
Pembuatan ESI untuk target anion yang
sedang dikembangkan saat ini adalah
pembuatan ESI anion perklorat dengan
menggunakan teknologi lapis tipis. Teknologi
ini memerlukan biaya rendah, produksi skala
besar, pembuatan yang sederhana dan dapat
diterapkan pada elektrokimia dan biosensor
(Segui et al. 2006). ESI perklorat ini dibuat
dengan ionofor 1,4,7,10,13-penta(n-oktil)1,4,7,10,13-pentaazasiklopentadekana, membran PVC yang berisi pemlastis dibutil
sebakat (DBS) menghasilkan faktor Nernst 57
mV/dekade dengan kisaran konsentrasi 10-110-4 M.
O

O

O

O

Gambar

1

Struktur

dibutil

sebakat

Penelitian mengenai ESI fosfat telah
dilakukan, namun tipe kawat terlapis
membran PVC baru dilakukan oleh
Edioloegito (2005). Penelitian tersebut hanya
menyelidiki bagaimana pengaruh pH terhadap
kinerja ESI fosfat sedangkan pada penelitian
ini dilakukan penentuan faktor Nernst, limit
deteksi, waktu respons, dan usia pemakaian.
Penelitian ini diharapkan dapat menjelaskan
penentuan jumlah fosfat dalam larutan nutrisi
hidroponik dengan cara yang mudah dan
cepat.

TINJAUAN PUSTAKA
Hidroponik
Istilah hidroponik berasal dari kata hydro
(air) dan phonos (kerja) yang berarti
melakukan pekerjaan dengan air (Soeseno
1999). Beberapa istilah yang berkaitan dengan
budidaya tanaman melalui media air adalah
soilless culture, aquaculture, dan nutriculture.
Sistem ini mencoba memberikan fungsi
sebagai media penyangga tanaman serta
sumber air dan nutrisi seperti yang diberikan
oleh tanah (Schwartz 1995, diacu dalam
Retariandalas 2003).
Menurut Lingga (1993), keuntungan
bercocok tanam secara hidroponik, yaitu
produksi tanaman lebih tinggi dibandingkan
menggunakan media tanam tanah biasa,
tanaman lebih terbebas dari hama dan
penyakit, tanaman tumbuh lebih cepat dan
pemakaian pupuk lebih hemat, penggantian
tanaman yang mati dengan yang baru lebih
mudah, tanaman akan memberikan hasil yang
kontinyu, pengerjaannya lebih mudah dan
tidak membutuhkan tenaga kasar, kualitas
daun, buah atau bunga yang lebih sempurna
dan tidak kotor, efisiensi kerja kebun
hidroponik menyebabkan perawatannya tidak
membutuhkan banyak biaya dan peralatan.
Perkembangan hidroponik hingga saat ini
telah menunjukkan kemajuan yang sangat
pesat. Perkembangan tersebut meliputi
hidroponik di pasir pantai, kapal induk,
bahkan untuk selanjutnya akan dikembangkan
di luar angkasa.
Larutan Nutrisi
Tanaman memerlukan unsur hara agar
dapat berkembang dengan baik. Sebagian
besar unsur hara tanaman diperoleh di dalam
tanah yang diserap melalui akar. Dalam sistem
hidroponik, media tanam yang digunakan
tidak berfungsi sebagai tanah. Media tanam

hanya berfungsi untuk menopang tanaman dan
meneruskan larutan atau air yang berlebihan
atau yang tidak diperlukan oleh tanaman lagi.
Media tanam yang digunakan harus berasal
dari bahan yang berpori dan steril. Garam
pupuk yang diberikan harus mengandung
semua unsur yang diperlukan oleh tanaman
(Lingga 1993).
Berdasarkan kebutuhan tanaman, pupuk
buatan dapat dibedakan menjadi dua
golongan, yakni pupuk makro dan mikro.
Terdapat enam belas unsur penting yang
dibutuhkan
dalam
pertumbuhan
dan
perkembangan tanaman. Tiga belas unsur
fungsional diperoleh tanaman dalam tanah
antara lain nitrogen (N), fosforus (P), kalium
(K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan
sulfur (S). Unsur-unsur tersebut diperlukan
dalam jumlah banyak sehingga disebut unsur
hara makro. Unsur besi (Fe), mangan (Mn),
tembaga (Cu), zink (Zn), boron (Bo),
molibdenum (Mo), dan klorin (Cl) digunakan
dalam jumlah sedikit sehingga disebut unsur
hara mikro. Unsur-unsur lain seperti karbon
(C) dan oksigen (O) diperoleh langsung dari
udara dan hidrogen (H) diperoleh baik
langsung maupun tidak langsung dari dalam
tanah (Soepardi 1983).
Ketersediaan semua nutrisi penting
berada pada pH 5,4-6,0 untuk media tanpa
tanah.
Rendahnya
pH
menyebabkan
peningkatan kandungan Fe, Mg, dan Al yang
terlarut dan ketersediaan Ca, S, dan Mo akan
menurun, sedangkan pH tinggi menyebabkan
penurunan P, Fe, Mg, Zn, Cu, dan B (Nelson
1998, diacu dalam Nurfinayati 2004).
Soepardi (1983) menambahkan bahwa pH
merupakan hal yang harus diperhatikan kerena
berhubungan dengan kemudahan Ca dan Mg
saling bertukar, kelarutan aluminium dan
unsur-unsur mikro, ketersediaan fosforus, dan
kegiatan jasad mikro.
Elektrode Selektif Ion
ESI merupakan suatu sensor yang
mengubah aktivitas dari suatu ion spesifik
terlarut pada larutan ke dalam suatu potensial
listrik yang dapat diukur oleh voltmeter atau
pH-meter (Wikipedia 2004). Secara teoretis,
potensial bergantung pada logaritma dari
aktivitas ion yang termasuk ke dalam
persamaan Nernst. Bagian dari elektrode yang
merespons biasanya terbuat dari membran ion
spesifik.
Walter Nernst (1864-1941) adalah salah
seorang
yang
merintis
dasar-dasar
kesetimbangan elektrokimia dan potensial

3

elektrode. Persamaan Nernst digunakan untuk
perhitungan semua potensial setengah sel,
yaitu pada saat kesetimbangan reaksi setengah
sel oksidasi reduksi (Skoog & Douglas 1980).
Penggunaan
ESI
dalam
analisis
lingkungan memberikan beberapa kelebihan
dibandingkan dengan metode lain, yaitu biaya
dalam perancangan analisisnya rendah
dibandingkan dengan metode lain seperti
spektrofotometer serapan atom (SSA) atau
kromatografi ion, dapat membaca potensial
sampai milivolt, selektif terhadap ion yang
diinginkan, dan dapat digunakan pada
berbagai macam pH. Penentuan ESI juga tidak
terpengaruh warna contoh dan lebih praktis
dalam analisis contoh lingkungan karena
penentuan in situ sering diperlukan.
Beberapa sifat yang harus dimiliki oleh
membran selektif ion agar elektrode tersebut
mempunyai sensitivitas dan selektivitas yang
baik terhadap kation dan anion, yaitu tidak
larut air, dapat menghantarkan listrik, bereaksi
secara selektif dengan ion-ion analat melalui
tiga tipe ikatan, yaitu pertukaran ion,
kristalisasi, dan kompleksasi (Bailey 1983,
diacu dalam Fardiyah 2003).
ESI terlapis-membran terdiri atas elektrode
kerja yang dilapisi membran (logam dopan)
dan elektrode pembanding. Ada dua cara
pelapisan membran pada logam (pendopan)
yang sering dilakukan, yaitu dengan
penambahan langsung dopan pada saat
pembuatan membran dan perendaman pada
larutan
dopan.
Pendopanan
dengan
perendaman akan memberikan membran
konduktif yang merata pada seluruh bagian
permukaan
sehingga
sensitivitasnya
meningkat, tahan lama, dan reprodusibel
(Yang et al. 1997 dalam Gea et al. 2005).
Cara lain untuk meningkatkan konduktivitas
membran adalah dengan menambahkan
sejumlah tertentu pemlastis. Hal ini bertujuan
meningkatkan kelenturan dan kelembutan
membran sehingga rantai-rantai polimer
bergerak bebas serta memperbaiki kontak
permukaan antar logam dopan dengan polimer
aktifnya (Golodnitsky et al. 1996 dalam Gea
et al. 2005)
Prinsip Penggunaan ESI
ESI terdiri atas sebuah membran dan satu
elektrode pembanding yang tercelup pada
larutan dalam membran (ai int) (Strobel
1992). Elektrode dicelupkan dalam larutan
contoh yang mengandung analat dengan
aktivitas ion (ai). Sedangkan elektrode
pembanding luar adalah bagian membran

yang langsung berinteraksi dengan larutan
contoh (ai ext). Kedua elektrode ini
merupakan penyusun setengah reaksi sel
elektrokimia.
Potensial
yang
terukur
merupakan selisih potensial antara elektrode
pembanding luar (Eref ext) dengan elektrode
pembanding dalam (Eref int) ditambah
potensial membran (Ememb) dan potensial
sambungan cair (Elj). E1j adalah potensial pada
pertemuan antara Eref ext dengan larutan
contoh. Hubungan tersebut dapat ditulis:

Esel =
(1)

Eref ext - Eref int + Ememb + E1j

Membran yang dipakai bersifat selektif
terhadap ion tertentu (i) sehingga potensial
yang dihasilkan antara kedua sisi membran
akan bergantung pada ai pada kedua sisi.

Ememb = RT/nF ln (ai contoh/ ai ln t)
(2)
n = elektron yang terlibat dalam proses
oksidasi dan reduksi
Bila persamaan (2) diatas disubstitusikan ke
persamaan (1) maka akan menghasilkan
persamaan (3):

Esel = Eref ext - Eref int + RT/nF ln (1/ ai ln
t) + RT/nF ln (ai contoh) + E1j
(3)
Potensial setengah sel kedua elektrode
pembanding bersifat konstan. Kondisi larutan
contoh dapat dikontrol sehingga E1j akan
konstan demikian juga kondisi larutan di
dalam membran. Persamaan diatas dapat
disederhanakan lagi menjadi:

Esel = K +

RT
ln ai contoh
nF

(4)

Keterangan:
K = Ketetapan
R = Konstanta molar gas (8.314 J/K mol)
T = Suhu (K)
ai = Aktivitas ion
n = Muatan ion
Hubungan antara potensial ESI dan
aktivitas analat ini merupakan dasar kerja ESI
sebagai alat analisis.
Potensial suatu ESI dapat ditentukan
menggunakan
elektrode
pembanding

perak/perak klorida (Ag/AgCl), elektrode
kalomel jenuh (Hg/Hg2Cl2), atau elektrode gas
hidrogen. Beda potensial antara ESI dengan
elektrode pembanding merupakan potensial
yang terukur. Rangkaian pengukuran dapat
dilihat pada Gambar 1.
Larutan
contoh

Elektrode
Pembanding

Elektrode
selektif ion
Membran
ESI
Gambar 2 Rangkaian Pengukuran dengan
ESI.

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan di antaranya adalah air bebas ion, KH2PO4, metil
trioktilamonium klorida (aliquot 336),
dioktilftalat (DOP), PVC (36000 g/mol)
Merck, tetrahidrofuran (THF), amonium
molibdat, amonium vanadat, HNO3, larutan
nutrisi hidroponik, kawat platina (Pt)
berdiameter 0,5 mm, dan plastik polietilena.
Alat-alat yang digunakan pada penelitian
ini di antaranya potensiometer (EUTECH
Instruments pH510), spektrofotometer tampak
(Spectronic 20), elektrode kalomel jenuh,
neraca analitik (AND GR-200), oven,
pengaduk magnet, pengukur waktu, dan alatalat kaca.

Metode Penelitian

Pencirian ESI Fosfat

Pembuatan Larutan

Pencirian ESI fosfat meliputi faktor
Nernst, trayek pengukuran, limit deteksi,
waktu respons, dan umur pakai. Penentuan
Faktor Nernst menggunakan ESI yang
tercelup dalam larutan ion (i) biasanya
dilakukan dengan membuat kurva hubungan
potensial elektrode (E) terhadap logaritma
bernilai negatif dari aktivitas ion (-log a) yang
ada dalam larutan. Bentuk kurva dari
persamaan Nernst berupa daerah linear. Bila
kurva yang dihasilkan mulai tidak linear lagi
pada konsentrasi yang encer maka kurva ini
tidak memenuhi persamaan Nernst. Sementara
itu kurva linear merupakan trayek pengukuran
dan batas daerah linear dan non-linear disebut
limit deteksi dari ESI.
Waktu respons adalah waktu yang
diperlukan ESI untuk memberikan potensial
yang konstan. Semakin cepat suatu elektrode
memberikan potensial yang konstan maka
semakin baik elektrode tersebut. Waktu
respons dipengaruhi oleh konsentrasi dan
pengadukan
yang
berfungsi
untuk
mempercepat proses kesetimbangan.
Umur pakai ESI adalah lamanya suatu
ESI masih layak digunakan. Umur pakai dapat
dilihat dari nilai faktor Nernst ESI yang
penyimpangnya tidak terlalu besar dari nilai
teoretis dengan nilai koefisien korelasi (r)
mendekati satu. Lama pemakaian ESI
bermembran dipengaruhi oleh suhu, pH,
pelarut organik, dan stabilitas mekanik
(Atikah 1994).

Pembuatan Larutan KH2PO4
Larutan KH2PO4 yang digunakan sebagai
standar memiliki konsentrasi 0,1 M. Larutan
baku fosfat ini dibuat dari kristal KH2PO4.
Sebanyak 1,36 g kristal tersebut dilarutkan
dalam 100 ml air bebas ion.
Pembuatan Larutan Aliquot 336 Fosfat
Sebanyak 12,5 ml aliquot 336 diekstraksi
dengan 10 ml KH2PO4 0,1 M menggunakan
corong pisah, dikocok selama 10 menit,
didiamkan
sampai
terjadi
kemudian
pemisahan fase minyak dan air. Fase minyak
diekstraksi kembali dengan KH2PO4 1 M
sampai fase air tidak mengandung ion klorida
(diuji dengan AgNO3 0,01 M). Fase minyak
yang sudah bebas dari klorida adalah larutan
aliquot 336 fosfat (modifikasi Fardiyah 2003).
Pembuatan Elektrode
Pembuatan Badan ESI
Kawat Pt berdiameter 0,5 mm sepanjang
2 cm disambungkan dengan 5 cm kawat
tembaga. Kawat tersebut ditutup dengan
plastik polietilena dengan 1 cm pada bagian
bawah (kawat platina) dibiarkan terbuka untuk
tempat menempelnya membran dan 1,5 cm
ujung kawat bagian atas (kawat tembaga)
dihubungkan dengan potensiometer.
Pelapisan Membran pada Badan ESI
dibuat
dengan
Larutan
membran
melarutkan 0,85 g PVC, 0,07 g aliquot 336
fosfat, dan 0,58 g DOP dalam 10 ml THF.

Campuran tersebut diaduk selama 3 jam.
Kawat Pt pada elektrode dibersihkan
kemudian dicelupkan ke dalam larutan
membran yang telah dibuat sampai membran
menempel pada kawat secara merata dan tipis,
lalu dikeringkan pada suhu 40oC selama 24
jam (modifikasi Buchari & Irdhawati 2002).
ESI yang telah jadi diprakondisikan
dalam larutan KH2PO4 0,1 M selama 12 jam,
dan disimpan di tempat kering. ESI yang akan
digunakan harus diprakondisikan lagi dalam
KH2PO4 0,1 M minimal 2 jam sebelum
digunakan dalam pengukuran. ESI fosfat yang
dibuat sebanyak 3 buah dan potensial larutan
ditentukan dengan menggunakan elektrode
kalomel jenuh sebagai elektrode pembanding.
Pencirian ESI Fosfat
Faktor Nernst dan Trayek Pengukuran
Beberapa konsentrasi H2PO4- dibuat,
mulai dari 10-7 M sampai 10-1 M. Potensial
elektrodenya diukur berturut-turut, mulai dari
larutan paling encer sampai paling pekat.
Hasil pengukuran tersebut dibuat menjadi
kurva hubungan antara –log [H2PO4-] terhadap
potensial (E) (persamaan 4). Kurva yang
diperoleh merupakan garis linear pada selang
kon-sentrasi
tertentu
(dalam
trayek
pengukuran) dengan kemiringan sebesar
2,303RT/nF (nilai faktor Nernst yang
diturunkan dari logaritma). Ekstrapolasi ke
sumbu-Y (E) akan menghasilkan nilai intersep
(K) (Fardiyah 2003).
Limit Deteksi
Limit deteksi ditentukan dengan membuat
garis singgung pada fungsi garis lurus dan
garis melengkung kurva antara –log [H2PO4-]
dengan E (mV) yang saling memotong. Titik
potong dari kedua garis singgung tersebut
merupakan limit deteksi pengukuran.
Waktu Respons
Waktu respons ESI ditentukan dengan
membuat beberapa konsentrasi larutan standar
dan setiap konsentrasi larutan tersebut diukur
waktunya, mulai saat elektrode bersentuhan
dengan larutan sampai E yang terukur pada
potensiometer menunjukkan
nilai
yang
konstan.
Umur pakai
Umur pakai ESI ditentukan dengan
menghitung nilai faktor Nernst pada selang
waktu 5 hari selama 1 bulan. Semakin jauh
penyimpangan dari nilai faktor Nernst teoretis

(59,2 mV/dekade, pada 25oC) maka semakin
rendah kualitas ESI.
Pengukuran Konsentrasi Fosfat pada
Contoh Nutrisi Hidroponik
Pengukuran konsentrasi contoh diawali
dengan metode molibdat-vanadat sebagai
metode
pembanding.
Molibdat-vanadat
sebanyak 10 ml ditambahkan pada larutan
standar fosfat, mulai dari konsentrasi 10-5 M
sampai 10-2 M dan larutan nutrisi hidroponik,
kemudian ditentukan serapannya pada
panjang gelombang 460 nm. Pengukuran
menggunakan ESI fosfat dilakukan dengan
mengukur larutan standar fosfat dimulai dari
konsentrasi 10-5 M sampai 10-2 M, kemudian
ditentukan potensialnya.
Uji statistika dilakukan terhadap hasil
(uji-t) dan ketelitian (uji-F) konsentrasi dari
kedua metode (Miller JC & Miller JN 1991).
Untuk uji-t dan uji-F dilakukan dengan
menggunakan perangkat lunak Minitab-14.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian ESI dilakukan dengan memakai
tiga elektrode yang dimaksudkan untuk
melihat keterulangan (repeatability) dari tiap
ESI. Perlakuan dari masing-masing elektrode
tidak ada yang berbeda. Masing-masing ESI
diberi nomor I, II, dan III. Data potensial
ketiga elektrode pada kisaran konsentrasi 10-110-7 dapat dilihat pada Tabel 1. Simpangan
baku (SB) dan simpangan baku relatif (SBR)
yang diperoleh dari masing-masing elektrode
pada tiap konsentrasi sangat besar. Simpangan
baku yang besar menunjukkan keragaman
yang besar yang berarti nilai-nilai yang
diperoleh menyebar jauh dari nilai tengahnya
sehingga dapat disimpulkan data potensial
tersebut tidak homogen (Walpole 1995).
Simpangan baku relatif diperoleh dari rumus:
SB

x 100%.

rerata

Menurut AOAC (1993), kriteria %SBR
yang sesuai standar adalah sebagai berikut
jika %SBR 5 tidak teliti. Dari Tabel 1 dapat
dilihat %SBR yang sangat besar (>>5%),
yang menunjukkan hasil yang diperoleh tidak
teliti. Dari nilai %SBR dapat disimpulkan
bahwa keterulangan data yang diperoleh
kurang baik.

6

Tabel 1 Potensial elektrode untuk ESI I, II,
dan III
I

II

III

10-1

403

354

10-2

233

-3

10

E (mV)

Rerata

SB

SBR(%)

251

336

77,58

23,09%

100

155

159

182,3

43,92

24,09%

0

288

220

206

238

43,86

18,43%

10-4

349

271

226

282

62,23

22,07%

10-5

412

327

299

346

58,85

17,01%

-6

10

212

329

283

274,7

58,94

21,46%

10-7

414

340

231

328.3

92,06

28,04%

Perbedaan
nilai
potensial
dapat
disebabkan oleh banyak faktor yang berasal
dari fisik elektrode itu sendiri, di antaranya
keseragaman tebal membran, sifat fisik
membran, keadaan permukaan kawat platina,
dan sifat antarmuka membran dengan kawat
Pt (Buchari & Irdhawati 2002; Wahab et al.
2005).

2

PO

4

]

)

Nilai faktor Nernst adalah 2.303RT/F. Nilai
faktor Nernst berdasarkan persamaan tersebut
pada 25oC adalah 59,2/n mV/dekade dengan n
adalah jumlah elektron yang terlibat dalam
proses oksidasi dan reduksi, berarti untuk ESI
H2PO4- dengan harga n = 1 adalah 59,20
mV/dekade dengan faktor Nernst yang
diperbolehkan 55/n mV/dekade (Evans 1987,
diacu dalam Gea et al. 2005). Syarat linearitas
menurut AOAC (1993) adalah lebih besar dari
99,95%.
Faktor-faktor fisik ESI tersebut dapat
mempengaruhi baik tidaknya faktor Nernst
dan koefisien korelasi. Faktor Nernst juga
dapat disebut sebagai sensitivitas dari suatu
elektrode.
ESI I menghasilkan kemiringan Nernstian
59,80 mV/dekade dan koefisien korelasi (r)
sebesar 99,95% pada kisaran konsentrasi
H2PO4- 10-2-10-5 M seperti terlihat pada
Gambar 2. Hal ini berarti kinerja ESI I cukup
baik dalam pengukurannya karena nilai faktor
Nernst yang sangat mendekati nilai yang
sesuai persamaan dan linearitas yang
mendekati standar AOAC.

1

2

3

4

5

6

Gambar 3 Kurva hubungan antara –log
[H2PO4-]
dan
potensial
(mV/dekade) pada ESI I.
ESI II menghasilkan slope Nernst 56,70
mV/dekade dan koefisien korelasi (r) sebesar
99,88% pada kisaran konsentrasi H2PO4- 10-210-5 M seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Seperti halnya ESI I, ESI II pun memberikan
hasil yang baik karena walaupun sedikit jauh
dari nilai faktor Nernst ideal namun masih
dalam kisaran yang diperbolehkan.
350
300
250

E (mV)

(− log[ H

−

200

-log [H2PO4-]

200

y = 56,7x + 44,8
r = 99,88%

150
100
50
0
0

1

2

3

4

5

6

-log [H2PO4-]

Gambar 4 Kurva hubungan antara –log
dengan
potensial
[H2PO4-]
(mV/dekade) pada ESI II.
Kinerja ESI III menghasilkan slope Nernstian
sebesar 50,50 mV/dekade dan koefisien
korelasi (r) sebesar 99,74% pada kisaran
konsentrasi H2PO4- 10-2-10-5 M seperti terlihat
pada Gambar 4. Nilai faktor Nernst yang
diperoleh jauh dari nilai yang diperbolehkan
sehingga kinerja ESI III kurang baik dalam
pengukurannya.
350
300
250

E (mV)

2 , 303 RT
E = K +
nF

300

0

Faktor Nernst dan Trayek Pengukuran
Faktor Nernst adalah kemiringan kurva
dari persamaan Nernst,

y = 59,8x + 111,2
r = 99,95%

400

E (mV)

[H2PO4-]
(M)

500

200

y = 50,5x + 44,5
r = 99,74%

150
100
50
0
0

1

2

3

4

5

6

-log [H2PO4-]

Gambar 5 Kurva hubungan antara –log
[H2PO4-]
dengan
potensial
(mV/dekade) pada ESI kode A.

7

Tabel 2 memperlihatkan rerata nilai faktor
Nernst dan nilai koefisien korelasi (r) dari
ketiga ESI pada kisaran konsentrasi 10-2-10-5
M. Rerata faktor Nernst yang diperoleh
termasuk dalam kisaran faktor Nernst yang
diperbolehkan sehingga dapat disimpulkan
kinerja dari ketiga ESI tersebut cukup baik.
Perbandingan antara trayek pengukuran ESI
pada konsentrasi 10-1-10-7 dan 10-2-10-5 dapat
dilihat pada Lampiran 2.
Tabel 2 Nilai faktor Nernst dan r pada trayek
pengukuran larutan nitrat 10-2-10-5 M
Ciri
ESI
Faktor
Nernst
(mV/dekade)
r

Kode ESI
I
II

III

59,80

56,70

50,50

55,67

99,95
%

99,88%

99,74%

99,86%

Rerata

Dari Tabel 2 dapat disimpulkan bahwa
urutan elektrode dari faktor Nernst yang paling
baik hingga kurang baik adalah I>II>III.
Limit Deteksi
Limit deteksi dari ESI fosfat ditentukan
berdasarkan titik potong kurva yang linear dan
nonlinear dapat dilihat pada Lampiran 3. Tabel
3 memperlihatkan hasil penentuan limit
deteksi dari kedua ESI fosfat. ESI I tidak dapat
ditentukan karena tidak ada perpotongan
antara garis yang linear dan non-linear seperti
yang terlihat pada Lampiran 3. Nilai limit
deteksi ini mengindikasikan bahwa ESI fosfat
yang dibuat tidak dapat digunakan pada
konsentrasi yang lebih kecil dari limit deteksi
tersebut karena pada konsentrasi tersebut tidak
memenuhi r yang baik.
Tabel 3 Limit deteksi ESI fosfat
Limit deteksi

Kode ESI

II
-log [H2PO4-]
4,77
[H2PO4-](10-6M) 16,8

III
5,37
4,26

Rerata

5,07
10,53

Limit deteksi yang diperoleh dari tiap
elektrode sangat berbeda-beda. Lain halnya
dengan pengukuran ESI nitrat yang nilai limit
deteksinya cukup berdekatan yaitu 7,76x10-5
M, 8,13x10-5 M dan 8,7x10-5 M (Hartaman
2007). Dari hasil limit deteksi diperoleh
kesimpulan bahwa limit deteksi elektrode II
lebih rendah dari elektrode III.
Waktu Respons
Waktu respons dari ESI fosfat juga
dipelajari pada penelitian ini. Waktu respons

sangat dipengaruhi oleh tebalnya membran,
konsentrasi larutan, dan umur pakai dari ESI
(Buchari & Irdhawati 2002).
Tabel 4 memperlihatkan pengaruh
konsentrasi terhadap waktu respons. Waktu
respons yang diperoleh tiap elektrode kurang
dari 3 menit. Semakin tinggi konsentrasi maka
waktu respons dari elektrode akan semakin
cepat. Hal ini disebabkan difusi dari ion
contoh melalui lapisan tetap yang menempel
pada permukaan membran (Oesch et al.
1986).
Tabel 4 Waktu respons ESI fosfat
Waktu respons (detik)
pada [H2PO4-] (M)
ESI
10-2
10-3
10-4
10-5
I
II
III

100
60
90

120
70
110

130
120
130

150
150
170

Jika dibandingkan dengan waktu respons
yang dibutuhkan ESI nitrat dengan prakondisi
pada konsentrasi larutan standar 10-1 M lebih
dari 3 menit. Hal ini berarti kinerja ESI fosfat
masih lebih cepat untuk membaca potensial
yang terukur. Dari data waktu respons dapat
disimpulkan bahwa elektrode II lebih cepat
dari elektrode III dan elektrode III lebih cepat
dari elektrode I.
Umur Pakai
Kinerja ESI fosfat awalnya mengalami
peningkatan hingga hari keempat, namun
setelah itu mengalami penurunan pada hari
kelima dan hari ke-10 seperti yang terlihat
pada Tabel 5 dan 6 dan Gambar 12 dan 13
(Lampiran 4).
Tabel 5 Nilai faktor Nernst ketiga ESI fosfat
selama 10 hari
ESI
I
II
III

Faktor Nernst hari ke(mV/dekade)
1
2
4
59,80 57,90 59,80
56,70 58,40 63,20
50,50 52,00 51,40

Tabel 6
ESI
I
II
III

5
42,10
43,50
79,60

10
63,30
39,60
35,50

Koefisien korelasi (r) ketiga ESI
fosfat selama 10 hari

Koefisien korelasi (r) hari ke- (%)
1
2
4
5
99,95 98,70 98,77 99,97
99,88 99,39 97,77 98,92
99,74 98,43 99,85 95,19

10
98,21
95,89
96,66

Umur pakai dari elektrode membran
terlapis polimer dipengaruhi oleh hilangnya
komponen-komponen
membran
seperti,
ionofor, pemlastis, dan sebagainya (Oesch et
al. 1986).
Dari Tabel 5 dan 6 dapat
disimpulkan bahwa ESI I memiliki nilai faktor
Nernst dan koefisien korelasi (r) yang relatif
tinggi hingga hari ke-10.
Penentuan Konsentrasi Fosfat pada
Contoh Nutrisi Hidroponik
ESI yang dipilih untuk mengukur
konsentrasi fosfat yaitu ESI I karena faktor
Nernst dari ESI 59,8 mV/dekade dan nilai
koefisien korelasi (r) sebesar 99,95%. Nilai
ini mendekati nilai teoretis. Faktor Nernst
dipilih karena merupakan acuan layak
tidaknya ESI dapat digunakan.
Konsentrasi fosfat nutrisi hidroponik
ditentukan dengan dua metode. Hal ini
dilakukan untuk melihat kesamaan nilai
konsentrasi dan ketelitian yang diberikan bila
menggunakan metode ESI terhadap metode
baku (spektrofotometri dengan molibdatvanadat).
Konsentrasi fosfat pada nutrisi hidroponik
menggunakan metode ESI memberikan nilai
yang hampir sama dengan nilai konsentrasi
bila menggunakan spektrofotometri seperti
terlihat pada Tabel 7. Nilai rerata konsentrasi
menggunakan metode ESI sebesar 0,0571 M
sedangkan
bila
menggunakan
spektrofotometri sebesar 0,0591 M.
Tabel 7 Konsentrasi fosfat pada nutrisi
hidroponik menggunakan metode
ESI dan spektrofotometri
[H2PO4-] (M)
Ulangan
ESI
Spektrofotometri
1
0,0598
0,0573
2
0,0574
0,0573
3
0,0574
0,0587
4
0,0598
0,0601
5
0,0551
0,0601
6
0,0529
0,0615
Rerata
0,0571
0,0591
Uji statistik yang digunakan untuk
membandingkan kedua metode tersebut, yaitu
menggunakan uji-t dengan pengambilan dua
contoh bebas (Lampiran 6). Nilai konsentrasi
dari kedua metode tersebut sama dengan
diterimanya H0 (p = 0,256 > α = 0,05) pada
tingkat kepercayaan 95%. Jadi, metode ESI
fosfat dapat digunakan pada penentuan
konsentrasi fosfat dalam nutrisi hidroponik.

Penentuan ketelitian ESI fosfat diuji
dengan uji keragaman (uji-F) (Lampiran 7).
Ketelitian dari kedua metode tersebut berbeda
karena diterimanya H1 (p = 0,331 > α = 0,05)
pada tingkat kepercayaan 95%. Jadi, ketelitian
dari kedua metode tersebut dapat dianggap
sama karena keragaman dari kedua metode
hampir sama. Metode spektrofotometri lebih
efisien karena memiliki nilai ragam yang lebih
kecil (Lampiran 7) tetapi metode ini kurang
praktis karena memerlukan perlakuan
pendahuluan yang rumit dibandingkan metode
ESI fosfat yang jauh lebih sederhana
(Hartaman 2007).
Metode ESI fosfat lebih murah
dibandingkan metode lainnya karena ESI
dapat diperbaharui bila sudah melewati umur
pakainya dengan hanya mengganti membran
pada badan elektrode. Gambar elektrode dapat
dilihat pada Lampiran 8.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kinerja ESI II lebih baik dari III dan I
pada penentuan limit deteksi dan waktu
respons namun ESI I memiliki faktor Nernst
dan koefisien korelasi mendekati teoretis.
Potensial elektrode yang dihasilkan dari ketiga
ESI fosfat berbeda walaupun perlakuan pada
ketiganya sama dengan rerata faktor Nernst
sebesar 55,67 mV/dekade dan r sebesar
99,86%. Trayek pengukuran larutan standar
dapat dilakukan pada kisaran konsentrasi 10-2
M sampai 10-5 M dengan rerata limit deteksi
konsentrasi sebesar 10,53 × 10-6 M. Waktu
respons ESI fosfat cukup singkat, yaitu kurang
dari 3 menit. Umur pakai ESI fosfat selama 10
hari. Penentuan konsentrasi nutrisi hidroponik
metode ESI fosfat memberikan hasil yang
sama dengan spektrofotometri menggunakan
pereaksi molibdat-vanadat pada tingkat
kepercayaan 95%.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk
mencirikan keselektifan dari elektrode. Perlu
ditambahkan senyawa atau pencetak membran
agar ketiga membran memiliki permukaan
yang rata dan seragam. Perlu dicari lagi
perbandingan komposisi membran untuk ESI
fosfat agar memberikan umur pakai elektrode
lebih tahan lama.

hydroponic. The Growing Edge 12:
50-54.

DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] Association Official of Analytical
Chemistry Chemistry. 1993. AOAC
Peer – Verified Methods Program.
USA: AOAC International.
Atikah. 1994. Pembuatan dan karakterisasi
elektrode selektif nitrat tipe kawat
terlapis [tesis]. Bandung: Program
Studi Kimia, Program Pasca Sarjana,
ITB.
Buchari & Irdhawati. 2002. Pembuatan dan
karakterisasi ESI nitrat tipe kawat
terlapis membran PVC dengan dopan
metiltrioktil amonium nitrat sebagai
ionofor. Prosiding seminar kimia
bersama UKM ITB K-5, Universiti
Kebangsaan
Malaysia,
Bangi,
Selangor. hlm 159-168.
Celuform. 2007. PVC the advantages.
[terhubung
berkala]
http://
www.celuform.co.uk/celuform/pvcadv.htm. [22 Agustus 2007]
Edioloegito W. 2005. Pengaruh pH terhadap
kinerja elekroda selektif ion H2PO4menggunakan
membran
berpendukung PVC dengan aliquat
336.
Seminar
nasional
MIPA
Universitas Hasanudin, Makassar.
Fardiyah Q. 2003. Aplikasi elektrode selektif
ion nitrat tipe kawat terlapis untuk
penentuan secara tak langsung gas NO
[tesis]. Bandung: Program Studi
Kimia, ITB.
Gea S et al. 2005. Pembuatan elektrode
selektif – ion Cu (II) dari kitosan –
polietilen oksida. Medan: Program
Studi Kimia, Fakultas Matematika dan
Pengetahuan,
Ilmu
Universitas
Sumatra Utara.
Hartaman L. 2007. Pencirian dan penggunaan
elektrode selektif ion nitrat untuk
pengukuran
nutrisi
hidroponik
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Lingga P. 1993. Hidroponik Tanam tanpa
Tanah. Jakarta: Penebar Swadaya.
Miller JC & Miller JN. 1999. Statistika untuk
Kimia Analitik. Ed Ke-2. Terjemahan
Suroso. Bandung: Penerbit ITB
Morgan L. 2000. Are your plants suffocating?
The importance of oxygen in

Napitupulu L. 2003. Pengaruh aplikasi pupuk
daun dalam sumber nutrisi berbeda
pada teknologi hidroponik sistem
terapung tanaman selada (Lactuca
sativa L. var. Garnd Rapids) [skripsi].
Bogor: Fakultas Pertanian, IPB.
Nurfinayati. 2004. Pemanfaatan berulang
larutan nutrisi pada budidaya selada
(Lactuca sativa L.) dengan tekniologi
hidroponik sistem terapung [skripsi].
Bogor: Fakultas Pertanian, IPB.
Oesch U et al. 1986. Ion – selective membrane
electrodes for clinical use. Clinical
Chemistry 32: 1448-1459.
Retariandalas. 2003. Pemanfaatan pupuk
majemuk sebagai sumber hara
budidaya caisin kultivar tosakan
secara hidroponik [skripsi]. Bogor:
Fakultas Pertanian, IPB.
Segui JM et al. 2006. An ion-selective
electrode for anion perchlorate in
thick-film technology. Valencia:
Universidad Politécnica de Valencia.
Soepardi G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah.
Bogor: Fakultas Pertanian IPB.
Soeseno S. 1999. Bisnis Sayuran Hidroponik.
Jakarta: Gramedia.
Strobel HA, Heineman WR. 1992. Chemical
Instrumentation:
A
Systematic
Approach. Ed. Ke-3. New York: John
Wiley & Son.
Skoog A, Douglas. 1980. Preinciple of
Instrumental Analysis. Ed. Ke-3.
Philadelphia: Saunders.
Wahab et al. 2005. Pengaruh komposisi
membran
berpendukung
PVC
terhadap kinerja elektrode selektif ion
(ESI)-Hg(II) menggunakan ionofor
DBA218C6.
Nasional
Seminar
FMIPA Universitas Indonesia. Depok.
Walpole RE. 1995. Pengantar Statistika. Ed
Ke-3. Jakarta: Gramedia Pustaka
Utama.
Wang,

Joseph.
1994.
Analytical
Electrochemistry. New York: VCH.

Wikipedia. 2004. Ion selective electrode.
[terhubung
berkala]
http://www.en.wikipedia.org/wiki/Ion

10

_selective_electrode. htm. [10 Feb
2007]

LAMPIRAN

12

Lampiran 1 Bagan alir metode penelitian
Pembuatan Larutan Untuk ESI

Pembuatan
Elektrode

Pembuatan badan elektrode

Pelapisan membran pada kawat Pt

Penentuan faktor Nerst dan trayek pengukuran
Pencirian
ESI

Penentuan limit deteksi

Penentuan waktu respon

Penentuan Umur Pakai

Penentuan Konsentrasi Fosfat Contoh Nutrisi Hidroponik

13

Lampiran 2 Perbandingan kurva trayek pengukuran menggunakan empat
konentrasi dan tujuh konsentrasi
a)
b)
500

E (mV)

E (mV)

y = 59,8x + 111,2
r = 99,95%

400
300
200
100
0
0

1

2

3

4

5

450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

y = -5,5714x + 369,57
r = 2,630%

0

6

2

4

-

-log

-log [H2PO4 ]

6

8

[H2PO4-]

-

Gambar 6 Kurva hubungan – log [H2PO4 ] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b) pada ESI I.

b)

400

350

350

300

300

250

250
200
150

E (mV)

E (mV)

a)

y = 14,75x + 226.14
r = 18,57%

100

200

y = 56,7x + 44,8
r = 99,88%

150
100
50

50

0

0
0

2

4

6

0

8

1

2

3

4

5

6

-log [H2PO4-]

-log [H2PO4-]

Gambar 7 Kurva hubungan – log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b) pada ESI II.

a)

b)

350

350

300

300
250

E (mV)

E (mV)

250
200
150

y = 10.036x + 196.29
r = 21,11%

100

200

y = 50, 5x + 44,5
r = 99,74%

150
100
50

50

0

0
0

2

4

6
-

-log [H2PO4 ]

8

0

1

2

3

4

5

6

-

-log [H2PO4 ]

Gambar 8 Kurva hubungan – log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) menggunakan empat
konsentrasi (a) dibandingkan dengan menggunakan enam konsentrasi (b) pada ESI III.

14

Lampiran 3 Kurva penentuan limit deteksi pada ketiga ESI
450
400

y = 59,8x + 111,2

E (mV)

350
300
250
200

y = 202x - 1000

150
100
50
0
0

2

4

6

8

-log [H2PO4-]

Gambar 9 Kurva hubungan – log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) yang menggambarkan limit
deteksi yaitu pada perpotongan garis y = 59,8x + 111,2 dengan garis y = 11x + 263
pada ESI I.

E (mV)

500
450

y = 56,7x + 44,8

400
350
300

y = 11x + 263

250
200
150
100
50
0
0

2

4

6

8

-

-log [H2PO4 ]

Gambar 10 Kurva hubungan – log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) yang menggambarkan
limit deteksi yaitu pada perpotongan garis y = 56,7x + 44,8 dengan garis y = 11x +
263 pada ESI II.
Limit deteksi konsentrasi pada ESI II:
56,7x + 44,8 = 11x + 263
x = 4,77
-log [H2PO4-] = 4,77
[H2PO4-] = 1,68 x 10-5 M
450
400

E (mV)

350
300

y = 44x + 68,5

250

y = -52x + 595

200
150
100
50
0
0

2

4

6

8

-log [H2PO4-]

Gambar 11 Kurva hubungan – log [H2PO4-] terhadap potensial (mV) yang menggambarkan
limit deteksi yaitu pada perpotongan garis y = 56,7x + 44,8 dengan garis y = 11x +
263 pada ESI II.
Limit deteksi konsentrasi pada ESI II:
50,5x + 44,5 = -52x + 595
x = 5,37
-log [H2PO4-] = 5,37
[H2PO4-] = 4,26 x 10-6 M

15

Faktor Nernst (mV/dekade)

Lampiran 4 Umur pakai dari ketiga ESI fosfat
70
60
50
40
30
20
10
0
1

2

4

5

10

Hari ke-

Gambar 12 Grafik hubungan antara faktor Nernst dan hari ke- dari umur ESI
101

r (% )

100
99
98
97
96
95
1

2

4

5

10

Hari ke-

Gambar 13 Grafik hubungan antara koefisien korelasi (r) dan hari ke- dari umur ESI

16

Lampiran 5 Data konsentrasi nitrat standar, sampel, dan kurva kalibrasi
Tabel 8 Transmitan (T) dan absorban (A) standar fosfat spektrofotometri
[H2PO4-] (M)
T
A
10-1
18,20
0,7399
10-2
31,20
0,5058
10-3
32,40
0,4895
10-4
33,60
0,4737
10-5
34,60
0,4609
0.8000
0.7000
0.6000

y = 2.6552x + 0.475
R2 = 0.9934

A

0.5000
0.4000
0.3000
0.2000
0.1000
0.0000
0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

[H2PO4-] (M)

Gambar 14 Kurva Kalibrasi standar fosfat menggunakan spektrofotometri
Tabel 9 Pengukuran konsentrasi fosfat contoh nutrisi hidroponik menggunakan spektrofotometri
[x-X]
[x-X]^2 (10-6)
T
A
[H2PO4-]
X
23,60
23,60
23,40
23,20
23,20
23,00
Σ

0,6271
0,6271
0,6308
0,6345
0,6345
0,6383

ragam (S2) =

0,0573
0,0573
0,0587
0,0601
0,0601
0,0615
0,3550

∑ X−X

0,0591

0,0019
0,0019
0,0005
0,0009
0,0009
0,0023

3,4821
3,4821
0,2247
0,8649
0,8649
5,5043
10,9410

2

n −1

10,9410
=
6 -1
= 2,8846 x 10-6
Tabel 10 Potensial Elektrode (E) standar fosfat metode ESI fosfat
-log [H2PO4-]
E (mV)
[H2PO4-] (M)
-2
10
2
335
10-3
3
400
10-4
4
450
10-5
5