PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK ASAM URAT MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA EMAS DENGAN

MOLECULARLY IMPRINTED POLIANILIN SKRIPSI

DYAH AYU PURBASARI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2012

PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK ASAM URAT MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA EMAS DENGAN

MOLECULARLY IMPRINTED POLIANILIN SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : DYAH AYU PURBASARI NIM. 080810288

Tanggal lulus : 9 Agustus 2012 Disetujui oleh :

Pembimbing I, Pembimbing II, Dra. Miratul Khasanah, M. Si. Dr. Muji Harsini, M. Si.

NIP. 19670304 199203 2 001 NIP. 19640502 198903 2 002 ii iii

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Pengembangan Sensor Voltammetrik Asam Urat melalui Modifikasi Elektroda Emas dengan

Molecularly Imprinted Polianilin

Penyusun : Dyah Ayu Purbasari NIM : 080810288 Pembimbing I : Dra. Miratul Khasanah, M. Si.

Pembimbing II : Dr. Muji Harsini, M.Si. Tanggal Ujian : 9 Agustus 2012

Disetujui Oleh :

Pembimbing I, Dra. Miratul Khasanah, M. Si.

NIP. 19670304 199203 2 001 Pembimbing II, Dr. Muji Harsini, M. Si.

NIP. 19640502 198903 2 002

Mengetahui : Ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA.

NIP. 19671115 199102 2 001

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga

KATA PENGANTAR

Segala puji kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya serta shalawat bagi Nabi Muhammad SAW yang menunjukkan jalan kebenaran bagi umat manusia. Dengan segala kemudahan yang diberikanNya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “Pengembangan Sensor Voltammetrik Asam Urat melalui Modifikasi Elektroda Emas dengan Molecularly Imprinted Polianilin“ dengan baik.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada semua pihak yang memberikan bantuan dan dukungan terutama kepada :

1. Ibu Dra. Miratul Khasanah, M.Si dan Ibu Dr. Muji Harsini, M.Si selaku pembimbing yang meluangkan tenaga dan waktu untuk membimbing dan mengarahkan dalam penyusunan skripsi ini.

2. Ibu Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si selaku dosen wali yang senantiasa memberikan masukan dan dukungan.

3. Ibu Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA. selaku Ketua Departemen yang banyak memberikan informasi dalam penyusunan skripsi ini.

4. Ibu Siti Wafiroh, S.Si, M.Si dan Ibu Dr. Pratiwi Pujiastuti, M.Si selaku penguji yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyusunan skripsi ini.

5. Bapak dan Ibu dosen Departemen Kimia Universitas Airlangga yang banyak memberikan ilmunya.

6. Orang tua (Suharmanto Tri Adi Prodjo dan Nawastuti Iswahyuningsih) adik (Adhyaksa Herdhianto), dan keluarga yang telah memberikan dorongan berupa materi, do’a, dan kasih sayang.

7. Teman-teman kimia 2008 terutama kelompok voltammetri (Ais, Evril, Fida, Juli, Luki, Nikita) telah memberi semangat untuk menyusun skripsi ini.

8. Della, Ike, Laras, Tika, dan Rey yang telah memberikan dukungan dan semangat selama penyusunan skripsi ini, vi

9. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Demi kesempurnaan skripsi ini, kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Surabaya, Juli 2012 Penyusun

Dyah Ayu Purbasari Purbasari, Dyah Ayu, 2012, Pengembangan Sensor Voltammetrik Asam Urat melalui Modifikasi Elektroda Emas dengan Molecularly Imprinted Polianilin, Skripsi di bawah bimbingan Dra. Miratul Khasanah, M.Si dan Dr. Muji Harsini, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

ABSTRAK Artrithis urica merupakan penyakit yang disebabkan oleh penumpukan

asam urat dalam tubuh yang berasal dari sisa metabolisme zat purin. Analisis kadar asam urat dalam tubuh telah dilakukan melalui beberapa metode, yaitu spektrofotometri, high performance liquid chromatography (HPLC), dan voltammetri. Pengembangan sensor asam urat dengan cara memodifikasi elektroda emas dengan moleculary imprinted polymer (MIP) dipelajari dalam penelitian ini. Penelitian ini bertujuan mengetahui potensial dan waktu pelapisan MIP yang kemudian dilakukan uji validitas metode. MIP terbuat dari anilin sebagai monomer, ammonium perokdisulfat sebagai inisiator, dan asam urat sebagai template dengan perbandingan mol 2:1:0,1, kemudian MIP dikarakterisasi menggunakan fourier transform infra red (FTIR). Asam urat dianalisis secara voltammetri pada parameter optimum, yaitu pada potensial pelapisan MIP 0,3 V, waktu pelapisan MIP 90 detik, dan pada pH 4. Kemudian dilakukan uji kinerja elektroda dan validitas metode. Metode yang dikembangkan ini menghasilkan

koefisien korelasi (r) sebesar 0,9904, sensitivitas sebesar 7,93 µA/ppb cm , % KV dengan 0,9683 % sampai 3,7940 % untuk konsentrasi asam urat 1 – 5 ppb, limit

deteksi sebesar 5,95 x 10 M, dan akurasi sebesar 74,60 %, 108,35 %, 97,69 % untuk konsentrasi asam urat berturut-turut 1 ppb, 3 ppb, 5 ppb.

Kata kunci : asam urat, molecularly imprinted polymer, voltammetrik,

elektroda, emas, polianilin vii Purbasari, Dyah Ayu, 2012, Development of Voltammetric Sensor of Uric Acid throughgold Electrode Coating with Molecularly Imprinted Polyaniline, This scription under consellor Dra. Miratul Khasanah, M. Si. and Dr. Muji Harsini, M. Si. Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya

ABSTRACT

Artrithis urica is a disease caused by a buildup of uric acid in the body that comes from purine metabolic waste substances. Analysis of uric acid levels in the body has been done through several methods, that is spectrophotometry, high performance liquid chromatography (HPLC), and voltammetri. Development of uric acid sensor by modifying the gold electrode with moleculary imprinted polymer (MIP) had been studied in this research. MIP was made of aniline as a monomer, ammonium perokdisulfat as an initiator, and uric acid as a template with rasio 2:1:0,1 and then characterized using fourier transform infra red (FTIR). Uric acid was analyzed by voltammetri on optimum parameters, that is potential coating 0.3 V, coating time 90 seconds, and at pH 4. This developed method

produces a correlation coefficient (r) of 0.9904, a sensitivity of 7,93 , μA/ppb cm

% KV with 0.9683% to 3.7940% for the concentration of uric acid 1-5 ppb, the detection limit of 5.95 x 10-9 M, and an accuracy of 74.60%, 108.35%, 97.69% for the concentration of uric acid in a row 1 ppb, 3 ppb, 5 ppb.

Key word : uric acid, molecularly imprinted polymer, voltammetry, electrode,

gold, polyaniline viii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................................ iv KATA PENGANTAR ...................................................................................... v ABSTRAK ........................................................................................................ vii ABSTRACT ...................................................................................................... viii DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix DARTAR TABEL ............................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Permasalahan ......................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 5

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 5

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6

2.1 Voltammetri .................................................................................... 6

2.2.1 Voltammetri lucutan ......................................................... 7

2.2.2 Elektroda ........................................................................... 8

2.2 Asam Urat ....................................................................................... 9

2.3 Polimer ............................................................................................ 12

2.3.1 Macam-macam polimer .................................................... 12

2.3.2 Molecularly imprinted polymer (MIP) .............................. 14

2.4 Polianilin ......................................................................................... 15

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................. 18

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 18

3.2 Bahan Penelitian .............................................................................. 18

3.3 Peralatan Penelitian ......................................................................... 18

3.4 Skema Kerja .................................................................................... 19

3.5 Prosedur Penelitian .......................................................................... 20

3.5.1 Pembuatan larutan bufer ................................................... 20

3.5.1.1 Pembuatan larutan asam asetat 2M ....................... 20

3.5.1.2 Pembuatan larutan natrium asetaat 2M ................. 20

3.5.1.3 Pembuatan larutan bufer asetat pH 4 ..................... 20

3.5.2 Pembuatan larutan asam urat ............................................ 20

3.5.2.1 Pembuatan larutan induk asam urat 1000 ppm ..... 20

3.5.2.2 Pembuatan larutan kerja asam urat 10 ppm, 1 ppm, ix

30 ppb, dan 1 ppb .................................................. 21

3.5.3 Pembuatan larutan HCl 1M ............................................... 21

3.5.4 Pembuatan polimer, non imprinted polymer (NIP), dan MIP .................................................................................... 22

3.5.5 Pelapisan MIP pada emas ................................................. 22

3.5.6 Uji kinerja elektroda emas-MIP ........................................ 23

3.5.7 Optimasi waktu akumulasi asam urat pada elektroda emas-MIP .......................................................................... 23

3.5.8 Pembuatan kurva standar asam urat .................................. 23

3.5.10 Uji validitas metode .......................................................... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 28

4.1 Pembuatan Polimer, NIP dan MIP .................................................. 28

4.2 Karakterisasi Polianilin, NIP, dan MIP ........................................... 30

4.3 Pelapisan MIP pada Elektroda Emas secara Voltammetri Lucutan. 32

4.4 Optimasi Waktu Akumulasi Asam Urat pada Elektroda Emas-MIP 35

4.5 Uji Kinerja Elektroda Emas-MIP .................................................... 37

4.6 Pembuatan Kurva Standar ............................................................... 39

4.7 Uji Validitas Metode ....................................................................... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 44

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 44

5.2 Saran ................................................................................................ 44

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Judul Tabel Halaman

4.1 Data hasil analisis asam urat pada berbagai potensial pelapisan MIP pada elektroda emas

4.2 Data hasil analisis asam urat 30 ppb pada berbagai waktu pelapisan MIP pada elektroda emas

4.3 Data uji kinerja elektroda emas-MIP, emas-PANi, emas-NIP, dan emas

4.4 Data hasil analisis larutan standar asam urat

4.5 Data % KV hasil pengukuran masing-masing konsentrasi larutan standar asam urat

4.6 Data R hasil pengukuran larutan standar asam urat pada konsentrasi 1 ppb, 3 ppb, dan 5 ppb

42 xi xii

DAFTAR GAMBAR

4.3 Cetakan asam urat pada MIP

4.4 Spektra FT-IR anilin dan polianilin (PANi)

4.5 Spektra FT-IR NIP dan MIP

4.6 Kurva hubungan arus larutan asam urat 5 ppb dengan potensial pelapisan MIP pada elektroda emas

4.7 Voltammogram asam urat 30 ppb pada potensial pelapisan MIP 35

4.8 Kurva hubungan arus asam urat dengan waktu pelapisan MIP pada elektroda emas

4.9 Voltammogram asam urat 30 ppb pada waktu pelapisan MIP

4.10 Kurva standar asam urat

4.2 Padatan polianilin dan serbuk NIP

4.1 Ikatan yang terbentuk antara polianilin dan asam urat

Gambar Judul Gambar Halaman

2.4 Proses pembuatan MIP

2.1 Struktur asam urat

2.2 Mekanisme reaksi polimerisasi adisi

2.3 Reaksi polimerisasi kondensasi

2.5 Struktur polianilin

2.6 Tahap inisiasi polimerisasi polianilin

2.7 Tahap propagasi polimerisasi polianilin

2.8 Tahap terminasi polimerisasi polianilin

DAFTAR LAMPIRAN

xiii

Lampiran Judul Lampiran

1 Perhitungan pembuatan larutan bufer

2 Perhitungan pembuatan larutan asam urat

3 Perhitungan pembuatan PANi, NIP, dan MIP

4 Spektra FTIR asam urat, anilin, PANi, NIP, dan MIP

5 Voltammogram optimasi potensial pelapisan MIP pada elektroda emas

6 Voltammogram optimasi waktu pelapisan MIP

7 Uji kinerja elektroda emas, emas-PANi, emas-NIP, dan emas-MIP

8 Uji validitas metode

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Permasalahan

Metode spektrofotometri digunakan dalam bidang kesehatan untuk analisis kadar asam urat. Pada analisis asam urat dengan metode ini, asam urat dalam serum direaksikan dengan asam fosfotungstat dalam suasana basa sehingga menghasilkan larutan yang berwarna biru pada panjang gelombang 660 nm.

Analisis menggunakan metode spektrofotometri mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya memerlukan sampel dengan jumlah banyak, preparasi sampel rumit dan lama, serta menghasilkan limit deteksi yang tinggi (Sewell, et al., 2002).

Artrithis urica merupakan penyakit yang disebabkan oleh penumpukan

asam urat dalam tubuh yang berasal dari sisa metabolisme zat purin dari sisa makanan yang dikonsumsi. Purin adalah zat yang terdapat dalam setiap bahan makanan yang berasal dari tubuh makhluk hidup. Dengan kata lain, didalam tubuh terdapat zat purin akibat mengkonsumsi makanan yang berasal dari makhluk hidup. Pada berbagai sayuran dan buah-buahan juga terdapat purin. Kelebihan asam urat di dalam tubuh dapat diamati melalui beberapa penyakit seperti nyeri di persendian, hiperurisemia, batu ginjal, bahkan penyakit kardiovaskuler (Hidayat, 2009).

Metode lain yang juga digunakan untuk analisis kadar asam urat dalam tubuh adalah high performance liquid chromatography (HPLC). Analisis asam urat menggunakan metode ini menghasilkan akurasi sebesar 97- 104%

(Yokoyama et al., 2000). HPLC ini mempunyai daya pisah yang tinggi sehingga dapat memisahkan suatu campuran secara simultan. Analisis menggunakan HPLC mempunyai beberapa kelemahan, yaitu waktu analisis yang lama, memerlukan perlakuan yang rumit, limit deteksinya tinggi (0,11 µg/mL), dan dibutuhkan biaya yang tinggi (George et al., 2006).

Selain metode spektrofotometri dan HPLC, metode voltammetri juga telah banyak dikembangkan dalam bidang kesehatan. Metode ini biasa digunakan untuk analisis senyawa-senyawa yang memiliki sisi aktif seperti asam urat, kreatin, dan kreatinin. Metode ini banyak digunakan karena mempunyai beberapa kelebihan, yaitu preparasi sampel yang mudah, dapat digunakan untuk menentukan empat sampai enam unsur secara simultan, dan memiliki limit deteksi yang rendah

(hingga konsentrasi 10 M) (Wang, 2000). Selain itu metode voltammetri ini adalah sederhana, cepat, sensitif, dan akurat (Zhao et al., 2006). Namun demikian, analisis asam urat menggunakan metode voltammetri sering diganggu oleh senyawa lain yang mempunyai potensial berdekatan dengan asam urat seperti asam askorbat (John, 2005).

Dalam analisis secara voltammetri, elektroda merupakan salah satu komponen yang penting. Elektroda kerja yang sering digunakan pada analisis asam urat secara voltammetri adalah glassy carbon, merkuri, platina dan emas.

Glassy carbon adalah bentuk konduktif karbon yang dibuat dari pirolisis karbon

atau grafit. Glassy carbon ini sangat keras (seperti berlian) sehingga sangat sulit untuk dibuat elektroda . Kekerasan ini juga menjelaskan mengapa glassy carbon relatif mahal (Monk, 2001) dan penggunaannya terbatas. Merkuri merupakan bahan elektroda yang banyak digunakan. Akan tetapi sifat toksik dari merkuri menyebabkan penggunaannya menjadi terbatas. Platina adalah pilihan yang paling populer dari elektroda inert untuk elektroanalisis. Akan tetapi penggunaan platina sebagai elektroda tidak reproducible (Thomas, 2001). Emas adalah elektroda yang mempunyai rentang potensial kerja yang cukup luas dan tidak bersifat toksik selain itu ketahanan elektrodanya tinggi sehingga dapat digunakan secara berulang-ulang. Dari uraian tersebut maka pada penelitian ini digunakan emas sebagai elektroda pendukung yang akan dimodifikasi.

Zhao et al. (2006) mengamati perilaku asam urat dan asam askorbat secara elektrokimia menggunakan elektroda emas termodifikasi L-cysteine (L-Cys).

Elektroda termodifikasi menunjukkan sifat elektrokatalis yang sangat baik pada analisis asam urat secara voltammetri siklik (CV) dalam media 0,1 M bufer fosfat (pH 7,0). Dalam pengukuran secara differential pulse voltammetric (DPV), elektroda L-Cys/emas dapat memisahkan potensial puncak oksidasi asam urat dan asam askorbat sebesar 236 mV. Dengan demikian dapat dilakukan analisis asam urat dan asam askorbat secara simultan. Limit deteksi asam urat dan asam

6 -5

askorbat masing-masing adalah 2,0 × 10 M dan 1,1 × 10 M. Metode ini dapat digunakan untuk penentuan asam urat dalam matriks urin.

Penelitian lain tentang asam urat juga dilakukan Khasanah et al. (2010) yang menggunakan monomer asam metakrilat dan asam etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) sebagai cross-linker. Analisis asam urat dengan metode ini

menghasilkan limit deteksi sebesar 5,94 x 10 M, dan sensitivitas sebesar 16,405 nA L/µg.

Arwindah (2010) telah melakukan analisis asam urat secara voltammetri lucutan menggunakan modifikasi elektroda glassy carbon termodifikasi

molecularly imprinted polymer (GC-MIP). Pada penelitian yang menggunakan

monomer anilin tersebut menghasilkan limit deteksi sebesar 0,33 ppb (1,8 x 10 M), akurasi sebesar 84,75 % dan sensitivitas sebesar 0,96 µ A/ppb. Analisis asam urat dalam sampel serum dengan metode tersebut masih diganggu asam askorbat yang ditunjukkan dengan penyimpangan arus antara 2,6 – 4,68 % pada perbandingan mol asam urat dan asam askorbat 1:10; 1:100; dan 1:1000.

Pada penelitian ini dilakukan pengembangan sensor asam urat dengan cara memodifikasi elektroda emas dengan moleculary imprinted polymer (MIP). MIP terbuat dari anilin sebagai monomer, ammonium perokdisulfat sebagai inisiator, dan asam urat sebagai template. Pada tahap pertama analit yang bertindak sebagai template dijebakkan dalam rantai polimer. Kemudian template dihilangkan dengan cara ekstraksi, sehingga terbentuk polimer tercetak molekul asam urat yang dapat digunakan untuk pengenalan molekul asam urat dalam larutan uji (Brüggemann, 2002). MIP tersebut kemudian dilapiskan pada elektroda emas dengan variasi potensial dan waktu pelapisan. Elektroda termodifikasi yang terbentuk diaplikasikan untuk analisis larutan standar asam urat dan dibandingkan voltammogram dan arus yang dihasilkan dengan voltammogram dan arus yang dihasilkan menggunakan elektroda emas, emas-non imprinted polymer (emas- NIP) dan emas-polianilin. Selanjutnya untuk mengetahui kualitas elektroda termodifikasi dilakukan uji validitas metode meliputi linieritas, sensitivitas, presisi, limit deteksi, dan akurasi.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang permasalahan, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut.

1. Berapa potensial pelapisan dan waktu pelapisan MIP optimum pada elektroda emas?

2. Berapa linieritas, presisi, sensitivitas, limit deteksi, dan akurasi metode analisis asam urat secara voltammetri lucutan menggunakan elektroda modifikasi emas-MIP?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk : 1. mengetahui potensial pelapisan dan waktu pelapisan optimum MIP pada elektroda emas.

2. mengetahui linieritas, presisi, sensitivitas, limit deteksi, dan akurasi metode analisis asam urat secara voltammetri lucutan menggunakan elektroda modifikasi emas-MIP.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat diperoleh elektroda termodifikasi yang sensitif terhadap asam urat, yang dapat digunakan untuk analisis asam urat dengan kadar yang sangat rendah dan hasil yang akurat.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Voltammetri

Voltammetri adalah teknik elektroanalitik yang mengukur arus sebagai fungsi potensial (Mark, 2004). Pada analisis secara voltammetri, potensial divariasi secara sistematis sehingga analit mengalami oksidasi dan reduksi dipermukaan elektroda. Analisis asam urat dengan metode ini berjalan pada kondisi elektroda kerja yang terpolarisasi, dimana kecepatan oksidasi atau reduksi analit ditentukan oleh kecepatan perpindahan massa analit ke permukaan elektroda. Hasil pengukuran dengan voltammetri ditampilkan dalam bentuk voltammogram berupa arus (dalam mikroamper) sebagai fungsi potensial yang dipasang pada elektroda kerja (Mendham et al., 2000).

Teknik analisis secara voltammetri mempunyai banyak kelebihan diantaranya mempunyai sensitivitas tinggi, limit deteksi yang rendah, waktu analisis cepat karena sedikit membutuhkan preparasi sampel, dan dapat menganalisis dalam jangkauan konsentrasi yang luas. Selain itu, metode ini dapat digunakan untuk menganalisis analit yang bersifaf elektroaktif baik senyawa- senyawa golongan anorganik maupun organik. Senyawa organik dapat dianalisis dengan metode voltammetri berdasarkan pada kemampuan gugus fungsi mengalami reaksi oksidasi dan reduksi pada permukaan elektroda (Wang, 2000).

2.1.1 Voltammetri lucutan

Teknik voltammetri lucutan merupakan teknik yang sensitif dan selektif untuk mendeteksi analit dengan konsentrasi yang kecil karena metode ini memiliki kemampuan untuk mengukur konsentrasi yang sangat rendah (low

detection limit ) dan pengoperasiannya sederhana. Berdasarkan reaksi elektrokimia

yang terjadi pada elektroda, voltammetri lucutan dibedakan menjadi anodic

stripping voltammetry (ASV) dan cathodic stripping voltammetry (CSV) (Gunzler

and Williams, 2001). Analisis menggunakan voltammetri lucutan ini terdiri dari dua tahap, yaitu deposisi (plating) dan lucutan (stripping) (Mendham et al., 2000).

Tahap deposisi merupakan pengumpulan analit secara elektrolitik di permukaan elektroda pada potensial konstan. Sedangkan tahap lucutan adalah pelepasan (pelucutan) analit dari elektroda ke dalam larutan.

Analisis secara voltammetri lucutan dipengaruhi oleh beberapa parameter, seperti potensial akumulasi dan waktu akumulasi analit. Potensial akumulasi adalah potensial yang diberikan pada elektroda kerja selama proses penempelan atau akumulasi analit. Potensial yang diberikan akan mempengaruhi sinyal arus voltammogram yang dihasilkan selama pengukuran. Sedangkan waktu akumulasi adalah waktu yang diperlukan analit untuk terakumulasi pada permukaan elektroda kerja. Semakin lama waktu akumulasi maka semakin banyak analit yang terakumulasi pada elektroda kerja. Pada analisis kadar analit yang sangat rendah dibutuhkan waktu akumulasi yang lebih lama.

2.1.2 Elektroda

Elektroda adalah komponen voltammetri yang berfungsi sebagai detektor analit. Sel voltammetri terdiri dari tiga elektroda yaitu elektroda kerja (working

electrode ), elektroda pembanding (reference electrode), dan elektroda pembantu

(counter electrode). Ketiga elektroda dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung analit dan elektrolit non reaktif yang disebut elektrolit pendukung (Gunzler and Williams, 2001).

Elektroda kerja merupakan elektroda tempat reaksi elektrokimia berlangsung. Elektroda kerja yang digunakan pada voltammetri memiliki permukaan yang sangat kecil guna meningkatkan polaritas dan meminimalkan penipisan analit akibat elektrolisis serta meminimalkan kemungkinan interferensi oleh matriks. Elektroda kerja dapat dibuat dari berbagai macam bahan konduktif. Bahan konduktif yang biasa digunakan sebagai elektroda dalam voltammetri adalah grafit, merkuri, emas dan karbon (Thomas and Henze, 2001). Pada umumnya, elektroda kerja yang digunakan merupakan elektroda mikro (microelectrodes). Ukuran elektroda yang kecil dapat meningkatkan polarisasi dan sensitivitas. Selain itu elektroda mikro dapat memberikan respon yang sangat cepat untuk perubahan potensial (Gunzler and Williams, 2001).

Elektroda pembanding merupakan elektroda dengan harga potensial setengah sel yang diketahui, konstan dan tidak terpengaruh oleh komposisi larutan yang sedang dianalisis. Elektroda pembanding memberikan potensial yang stabil terhadap elektroda kerja yang dibandingkan. Pada teknik voltammetri, beda potensial diberikan antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Elektroda yang sering digunakan sebagai elektroda pembanding adalah Ag/AgCl dan elektroda kalomel jenuh (SCE). Elektroda ini kuat, mudah dibuat, dan menjaga agar potensial tetap konstan (Gunzler and Williams, 2001).

Elektroda pembantu adalah elektroda yang berpasangan dengan elektroda kerja namun tidak berperan dalam penentuan besarnya potensial yang diukur.

Arus yang dihasilkan pada voltammetri diukur antara elektroda kerja dan elektroda pembantu. Bahan yang sering digunakan sebagai elektroda pembantu adalah platina atau karbon.

Modifikasi elektroda dengan cara melapiskan senyawa teretentu di permukaan elektroda menjadi salah satu tanda perkembangan teknologi voltammetri (Wang, 2000). Modifikasi elektroda tersebut bertujuan untuk meningkatkan selektivitas dan mengurangi pengaruh matriks sampel pada proses pengukuran (Gunzler and Williams, 2001). Modifikasi elektroda secara kimia merupakan pendekatan modern untuk sistem elektroda. Modifikasi elektroda dapat dilakukan secara self-assembled monolayer (SAM), sol-gel encapsulation of

reactive species , electrocatalytic modified electrode, preconcentrating electrodes, permselective coatings , dan conducting polymers (Wang, 2000).

2.2 Asam Urat

2.2.1 Gambaran umum

Asam urat mempunyai rumus molekul C

5 H

4 N

4 O 3 dengan nama lain yaitu

2,6,8-trioksipurin dan 7,9-dihidro-1H-purin-2,6,8(3H)-trione. Senyawa asam urat berbentuk kristal putih tidak berasa dan tidak berbau. Komposisi unsur penyusun asam urat yaitu 35,72% C; 2,40% H; 33,33% N; dan 28,55% O. Massa molekul relatif (Mr) senyawa ini sebesar 168,11 g/mol dan massa jenis (ρ) sebesar 1,89 g/mL. Asam urat mudah terdekomposisi oleh panas, akan tetapi asam urat merupakan senyawa yang sukar larut dalam air (O’Neil, 2001). Struktur asam urat ditunjukkan pada Gambar 2.1.

O H N

7 NH

8 O

N O H H

Gambar 2.1 Struktur asam urat

Asam urat merupakan hasil akhir dari metabolisme purin (bentuk turunan nukleoprotein), yaitu salah satu komponen asam nukleat yang terdapat pada inti sel-sel tubuh. Secara alamiah, purin terdapat dalam tubuh dan dijumpai pada semua makanan dari sel hidup, yakni makanan dari tanaman (sayur, buah, kacang- kacangan) atau pun dari hewan (daging, jeroan, ikan sarden).

Peningkatan kadar asam urat dapat diamati melaui gout. Penyakit ini disebabkan oleh sintesis asam urat yang berlebihan dalam tubuh, sedangkan ekskresinya di ginjal sedikit. Asam urat sebetulnya diperlukan tubuh untuk membentuk inti-inti sel. Namun, yang diperlukan tubuh hanya sedikit. Kadar rata- rata asam urat di dalam darah atau serum tergantung pada usia dan jenis kelamin. Sebelum pubertas, kadar asam urat dalam serum laki-laki ± 3,5 mg/dL (35 ppm) dan setelah pubertas kadarnya menjadi ± 5,2 mg/dL (52 ppm), sedangkan pada perempuan kadar asam urat tetap rendah, tapi setelah menginjak pramenopouse kadarnya meningkat menjadi 4 mg/dL (40 ppm) dan setelah menopouse kadarnya meningkat lagi menjadi 4,7 mg/dL (47 ppm). Pada usia ini tidak boleh mengkonsumsi makanan berkalori tinggi secara berlebih (Sci, 2007).

2.2.2 Analisis asam urat

Analisis kadar asam urat dalam bidang kesehatan selama ini dilakukan dengan menggunakan metode spektrofotometri (Sewell et al., 2002). Untuk pengukuran senyawa-senyawa yang kadarnya harus tetap terkontrol dalam tubuh, metode voltammetri telah banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir.

Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan analisis asam urat (AU) dan asam askorbat (AA) dalam urin dengan metode amperometri menggunakan teknik (FIA). Keungulan metode FIA adalah sampel dan reagen

flow injection analysis

yang digunakan sangat sedikit, waktu analisisnya cepat, dan kapasitas analisisnya sangat besar. Dalam penelitian ini digunakan elektroda mikro emas yang dimodifikasi dengan palladium sebagai elektroda kerja. Asam urat dan asam askorbat masing-masing diukur secara amperometri pada 0,75 dan 0,55 V.

Perlakuan enzimatik dilakukan dengan penambahan askorbat oksidase, uricase, dan peroksidase pada pH 7. Hasil kurva kalibrasi untuk asam askorbat dan asam urat linier pada rentang konsentrasi 0,44-2,64 mg/L untuk asam askorbat dan 0,34-1,68 mg/L untuk asam urat dengan standar deviasi relatif (RSD) <1% (Matos et al ., 2000).

2.3 Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang dibentuk oleh penggabungan berulang secara kovalen senyawa kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan- kesatuan berulang itu setara dengan monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer. Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. Istilah polimer diturunkan dari bahasa Yunani Poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti “bagian” (Odian, 2004).

2.3.1 Macam-macam polimer

Berdasarkan reaksi polimerisasinya, polimer dibedakan menjadi dua macam yaitu: polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Polimer adisi adalah polimer yang terbentuk karena reaksi adisi. Reaksi adisi adalah reaksi penambahan (satu sama lain) molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion (Odian, 2004). Polimerisasi ini terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan tak jenuh (ikatan rangkap dengan melakukan reaksi dengan cara membuka ikatan rangkap (reaksi adisi) dan menghasilkan senyawa polimer dengan ikatan jenuh. Mekanisme reaksi polimerisasi adisi ditunjukkan pada Gambar 2.2.

R R' R R R'

R R' hv C

C C C + C C C C + .....

H H H H H H H H

Gambar 2.2 Mekanisme reaksi polimerisasi adisi

Sedangkan polimer kondensasi adalah polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi (reaksi bertahap). Mekanisme reaksi polimer dapat ditunjukkan melaui reaksi kondensasi senyawa yang memiliki bobot molekul rendah yaitu reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda dengan melepaskan molekul kecil, seperti H

2 O dan CH

3 OH (metanol). Polimerisasi ini terjadi pada monomer-

monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya. Selain menghasilkan polimer, polimerisasi kondensasi juga menghasilkan zat lain yang struktur molekulnya sederhana (kecil). Reaksi polimerisasi kondensasi ditunjukkan pada Gambar 2.3.

H H O O H O

^* ^* + H O H N (CH ) N ₂ ₆ H + H O C (CH ) C O ₂ ₄ H N C ² Gambar 2.3 Reaksi polimerisasi kondensasi

Mekanisme reaksi polimerisasi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu tahap inisiasi, tahap propagasi dan tahap terminasi. Pada tahap inisiasi dibentuk sisi aktif yang memungkinkan terjadinya reaksi polimerisasi. Pada tahap ini dimulai dari penguraian inisiator dan adisi molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Tahap propagasi ditandai dengan pemanjangan rantai atau bertambahnya berat molekul. Dalam tahap propagasi ini terjadi kembali reaksi adisi pada radikal bebas yang terbentuk pada tahap inisiasi. Sedangkan pada tahap terminasi terjadi deaktifasi untuk menghasilkan produk akhir berupa polimer yang stabil. Tahap ini terjadi melalui reaksi antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal mula-mula yang terbentuk dari inisiator atau antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal polimer lainnya, sehingga akan membentuk polimer dengan berat molekul tinggi (Wallace, et.al., 2003).

2.3.2 Molecularly imprinted polymer

Molecularly imprinted polymer (MIP) dapat dibuat dengan mereaksikan

polimer dengan analit kemudian analit dikeluarkan dari jaringan polimer sehingga membentuk cetakan yang spesifik. Teknik ini mempunyai banyak kelebihan yaitu prosesnya tidak mahal, menghasilkan polimer yang selektif dan mampu bekerja dalam berbagai media (Yan and Ramström, 2005).

Monomer fungsional (1) Kompleksasi Molekul template (2) Polimerisasi Pengenalan

(3) Penghilangan template

Gambar 2.4 Proses pembuatan MIP (Komiyama, et al., 2003)

Pembuatan MIP terdiri dari 3 tahap yaitu tahap pertama dimulai dengan pembentukan kompleks antara molekul target (template) dan gugus fungsi dari monomer yang berikatan secara kovalen atau non kovalen. Selanjutnya terjadi co-

polimerisasi antara kompleks yang terbentuk dengan penghubung silang dalam

pelarut yang inert. Kemudian terjadi reaksi polimerisasi dan penghilangan

template dari polimer dengan cara ekstraksi ataupun cara lain (Komiyama et al.,

2003). Pada reaksi polimerisasi ini cross-linker digunakan untuk membuat ikatan antara rantai polimer dengan polimer yang lain. Sedangkan inisiator digunakan untuk meningkatkan kecepatan polimerisasi. Namun tidak semua reaksi polimerisasi memerlukan cross-linker dan inisiator.

2.3.3 Polianilin

Polianilin (PANi) merupakan salah satu bahan polimer konduktif yang banyak dikaji pada lebih dari dua dekade terakhir karena sifat fisika dan kimianya yang khas sehingga memiliki potensi untuk diaplikasikan pada berbagai bidang. Bahan polimer konduktif ini sangat unik yaitu dapat mengalami perubahan sifat listrik dan optik yang dapat balik (reversible) melalui reaksi redoks dan doping- dedoping atau protonasi-deprotonasi sehingga sangat potensial dimanfaatkan pada berbagai aplikasi (Maddu et al., 2008). Struktur polianilin dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4.

H H H N N N n

Gambar 2.5 Struktur polianilin

Beberapa faktor yang mempengaruhi proses polimerisasi anilin dengan cara oksidasi kimia antara lain, waktu polimerisasi, konsentrasi oksidator dan rasio mol anilin dan oksidator (Marcos et al., 2000). Faktor-faktor tersebut menyebabkan reaksi kopling kimia yang terjadi antar kation anilium semakin bertambah sehingga panjang rantai dan berat molekul polianilin yang terbentuk akan semakin bertambah. Reaksi polimerisasi polianilin ditunjukkan pada Gambar 2.6 (tahap inisiasi), Gambar 2.7 (tahap propagasi), dan Gambar 2.8 (tahap terminasi). H NO O ₄ O O O

S S O O O O O ONH O O ⁴ S O ONH ₄ H NO O ₄ S + O O NH ₂ NH NH NH ₂ ² ³ NH ₂ _NH ₂ Gambar 2.6 Tahap inisiasi polimerisasi polianilin _{H + N N H N N} ₂ _H ₂ _H

NH _{NH +} ₂ N NH _H ₂ _{N N} H _H _NH ₂ _{H H}

N N NH ₂ _{H H} N N NH ₂ Gambar 2.7 Tahap propagasi polimerisasi polianilin H N N N ₂ H N ₂ H H H H N N N N ₂ H H H H N N N N ₂ H H H H N N N N H H n H

Gambar 2.8 Tahap terminasi polimerisasi polianilin

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik dan Laboratorium Instrumentasi Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga dan Laboratorium Instrumentasi Jurusan Kimia Universitas Negeri Surabaya mulai bulan Januari – Juni 2012.

3.2 Bahan Penelitian

Bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah asam urat, anilin, asam klorida, amonium peroksodisulfat, natrium hidroksida, dimetil sulfoksida, asam asetat glasial, dan natrium asetat anhidrat. Semua bahan kimia berderajat kemurnian pro analisis. Sedangkan air yang digunakan adalah akuabides.

3.3 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah 797 Voltammetry

Computrace (MVA System-1) yang dilengkapi dengan wadah sampel, pengaduk

magnetik, processor unit, komputer pribadi (PC), elektroda kerja emas, elektroda pembanding Ag/AgCl dan elektroda counter Pt, mikropipet, pH meter serta peralatan pendukung lain.

3.4 Skema Kerja

Pembuatan larutan buffer dan larutan asam urat Pembuatan polimer, NIP,

Karakterisasi IR dan MIP Pelapisan MIP pada Potensial (-) 600 – 600 mV elektroda emas

Waktu deposisi : 30 - 150 dt Optimasi parameter

Waktu akumulasi : 30 - 150 dt analisis/pengukuran emas, emas-NIP, emas-

Uji kinerja elektroda MIP dan emas-polimer

Pembuatan kurva standar Konsentrasi 1, 2, 3, 4, dan 5 ppb

 Linieritas  Limit deteksi Uji validitas metode  Sentivitas

 Presisi  Akurasi

3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Pembuatan larutan bufer

3.5.1.1 Pembuatan larutan asam asetat 2M

Sebanyak 11,5 mL asam asetat glasial dimasukkan ke dalam gelas beker yang telah berisi 50 mL air, kemudian diencerkan dengan air sampai volume 100 mL dan diaduk hingga homogen.

3.5.1.2 Pembuatan larutan natrium asetat 2M

Sebanyak 16,4 gram CH

3 COONa dilarutkan dalam air pada gelas beker,

kemudian diencerkan dengan air sampai volume 100 mL dan diaduk hingga homogen.

3.5.1.3 Pembuatan larutan bufer asetat pH 4

Larutan bufer asetat pH 4 dibuat dengan mencampurkan 42,6 mL CH

3 COOH 2M dan 7,4 mL CH

3 COONa 2M kemudian diencerkan dengan air hingga 100 mL dengan air. Selanjutnya pH larutan diukur dengan pH-meter.

Ditambahkan CH COONa 2M apabila pH bufer terlalu asam dan ditambahkan

3 CH

3 COOH 2M apabila pH bufer terlalu basa sampai pH yang diinginkan.

3.5.2 Pembuatan larutan asam urat

3.5.2.1 Pembuatan larutan induk asam urat 1000 ppm

Sebanyak 0,1000 gram asam urat dilarutkan dalam NaOH 50% (b/b) hingga larut sempurna dalam gelas beker 100 mL, kemudian dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air sampai tanda batas serta dikocok hingga homogen.

3.5.2.2 Pembuatan larutan kerja asam urat 10 ppm, 1 ppm, 30 ppb dan 5 ppb

Sebanyak 1,0 mL larutan induk asam urat 1000 ppm dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL secara kuantitatif kemudian diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dihomogenkan sehingga larutan yang diperoleh memiliki konsentrasi 10

5 ppm (5,95 x 10 M).

Sebanyak 10,0 mL larutan kerja asam urat 10 ppm dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL secara kuantitatif. Diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dihomogenkan sehingga larutan yang diperoleh memiliki konsentrasi 1 ppm

6 (5,95 x 10 M). Larutan ini selalu dibuat baru.

Sebanyak 3,0 mL larutan kerja asam urat 1 ppm dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL secara kuantitatif, dan diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dihomogenkan. Larutan yang diperoleh memiliki konsentrasi 30 ppb

4 (1,79 x 10 M). Larutan ini selalu dibuat baru.

Sebanyak 0,5 mL larutan kerja asam urat 1 ppm dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 100 mL, dan diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dihomogenkan sehingga larutan yang diperoleh memiliki konsentrasi 5

5 ppb (2,98 x 10 M). Larutan ini selalu dibuat baru.

3.5.3 Pembuatan HCl 1M

Sebanyak 4 mL HCl 37 % dipindahkan ke dalam labu ukur 50 mL secara kuantitatif, kemudian diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

3.5.4 Pembuatan polimer, non imprinted polymer (NIP), dan molecularly imprinted polymer (MIP) Non imprinted polymer (NIP) dibuat dengan cara mencampurkan anilin,

PENGEMBANGAN SENSOR VOLTAMMETRIK ASAM URAT MELALUI MODIFIKASI ELEKTRODA EMAS DENGAN