MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN IMPRINTING ZEOLIT UNTUK SENSOR PADA ANALISIS KREATIN SECARA VOLTAMMETRI LUCUTAN Repository - UNAIR REPOSITORY

MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN

  IMPRINTING ZEOLIT UNTUK SENSOR PADA ANALISIS KREATIN SECARA VOLTAMMETRI LUCUTAN SKRIPSI

JULIE ANDRYA SARI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012

MODIFIKASI ELEKTRODA HANGING MERCURY DROP DENGAN

  IMPRINTING ZEOLIT UNTUK SENSOR PADA ANALISIS KREATIN SECARA VOLTAMMETRI LUCUTAN

  Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia pada Fakultas Sains dan

  Teknologi Universitas Airlangga Disetujui Oleh :

  Pembimbing I, Pembimbing II, Dra. Miratul Khasanah, M.Si Alfa Akustia Widati, S.Si., M.Si

  NIP. 19681228 199303 1 001 NIK. 139 080 770 ii iii

  LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

  Judul : Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan

  Imprinting

  Zeolit untuk Sensor pada Analisis Kreatin secara Voltammatri Lucutan Penyusun : Julie Andrya Sari Pembimbing I : Dra. Miratul Khasanah, M.Si Pembimbing II : Alfa Akustia Widati, S.Si., M.Si Tanggal ujian : 30 Agustus 2012

  Disetujui Oleh : Pembimbing I,

  Dra. Miratul Khasanah, M.Si NIP. 19670304 199203 2 001

  Pembimbing II, Alfa Akustia Widati, S.Si., M.Si

  NIK. 139 080 770 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 sesuai kebiasaan ilmiah.

  Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga

  iv KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah S.W.T yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan Imprinting Zeolit untuk Sensor pada Analisis Kreatin secara Voltammetri Lucutan”.

  Skripsi ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademis pendidikan sarjana sains dalam bidang kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

  Penulis menyadari dalam penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan terimakasih kepada :

  1. Dra. Miratul Khasanah, M.Si selaku dosen pembimbing I atas bimbingan dan nasehatnya selama penyusunan dan penyelesaian skripsi ini.

  2. Alfa Akustia Widati, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing II atas bantuan dan kesabarannya dalam memberikan bimbingan kepada penulis.

  3. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA, selaku Kepala Departemen Kimia FSAINTEK Universitas Airlangga.

  4. Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si selaku dosen wali yang telah memberikan banyak masukan selama proses perkuliahan.

  5. Ayah, ibu, eyang putri, eyang kakung, mbak Mita, dek Conny, dan seluruh keluarga yang telah banyak memberikan doa, semangat dan dukungan.

  6. Seluruh dosen pengajar di Departemen Kimia FSAINTEK Universitas Airlangga yang memberikan mata kuliah dengan sabar.

  7. Bapak Giman, bapak Kamto, mas Rochadi, dan semua karyawan di Departemen Kimia FSAINTEK Universitas Airlangga yang telah memberikan bantuan dalam pelaksanaan penelitian skripsi ini.

  8. Sahabat-sahabat tercinta saya Asri, Aya, Adel, Marina, O’ox, Dita, Alivina, Culan, Bela, Mumun yang telah memberikan semangat dan bantuan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  9. Genk volta Nikita, Fida, Ais, Ayu, Evril, Marina yang menjadi teman senasib seperjuangan dalam menyelesaikan penelitian skripsi ini.

  10. Semua teman-teman angkatan 2008 dan 2009 yang telah membantu dalam v penulisan skripsi ini.

  11. Abdurrazaq Al Muharram yang telah memberikan semangat, dukungan dan bantuan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, oleh karena itu kritik dan saran yang besifat membangun untuk kesempurnaan penulisan skripsi ini sangat diperlukan. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

  Surabaya, Juli 2012 Penulis, Julie Andrya Sari vi

  Sari, J.A., 2012, Modifikasi Elektroda Hanging Mercury Drop dengan Imprinting

   Zeolit untuk Sensor pada Analisis Kreatin secara Voltammetri Lucutan. Skripsi ini di bawah bimbingan Dra. Miratul Khasanah, M. Si., dan Alfa Akustia Widati S.Si., M.Si., Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya ABSTRAK

  digunakan sebagai material pada pembuatan sensor dalam penentuan kadar kreatin secara voltammetri lucutan. Zeolit yang digunakan adalah zeolit sintesis yang porinya dikondisikan agar sesuai dengan ukuran partikel kreatin. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik IZ, kondisi pelapisan IZ pada elektroda hanging mercury drop (HMD) dan kondisi awal kreatin dalam larutan, serta menguji validitas metode. Pada penelitian ini diperoleh kondisi optimum potensial akumulasi -700 mV selama 60 detik. Metode ini memiliki linieritas 0,996 yang diperoleh dari kurva standar dengan konsentrasi kreatin 1-5 ppb, limit

  2

  deteksi yang diperoleh sebesar 0,44 ppb, sensitivitas bernilai 4,6664 nA/ppb cm , dan nilai akurasi pada konsentrasi larutan standar 1, 3, dan 5 ppb berturut-turut adalah 111%, 97%, dan 99,2%.

  Kata kunci: imprinted

  zeolit, kreatin, voltammetri lucutan, HMDE vii

  Sari, J.A., 2012, Modification of Hanging Mercury Drop Electrode with Imprinting Zeolite for Sensor on Analysis of Creatine by Stripping Voltammetry. This script is supervised by Dra. Miratul Khasanah, M. Si., and Alfa Akustia Widati S.Si., M.Si., Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT

  manufacture of sensors in determination of creatine in stripping voltammetry, had been done. The zeolite, which was used, was zeolite pores synthesis which was conditioned to be available in the size of the creatine particles. The purposes of this study were to determine the characteristics of IZ, IZ coating conditions on the hanging mercury drop (HMD) electrode and the initial conditions of creatine in solution, and test the validity of the method. In this research, it was obtained optimum conditions of accumulation potential at -700 mV for 60 seconds. The method had a linearity of 0.996 which was obtained from a standard curve of creatine 1-5 ppb, limit of detection obtained was 0.44 ppb, the value of sensitivity

  2

  was 4,6664 nA/ppb cm , and the accuracy value of the standard solution at concentration of 1, 3, and 5 ppb was respectively 111%, 97%, and 99.2%.

  Keywords:

  imprinted zeolit, creatine, stripping voltammetry, HMDE viii

  ix

  2.5 Zeolit ............................................................................................... 13

  imprinted

  3.5.2 Pembuatan zeolit, non imprinted zeolit (NIZ), dan

  3.5.1.2 Pembuatan larutan kerja kreatin 10 ppm, 1 ppm, 50 ppb, 1 ppb ................................................................ 18

  3.5.1.1 Pembuatan larutan induk kreatin 1000 ppm ............ 18

  3.5.1 Pembuatan larutan kreatin .................................................... 18

  3.5 Prosedur Penelitian .......................................................................... 18

  3.4 Skema Penelitian ............................................................................. 17

  3.3 Peralatan Penelitian ......................................................................... 16

  3.2 Bahan Penelitian .............................................................................. 16

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 16

  BAB III METODE PENELITIAN

  2.5.1 Modifikasi elektroda dengan zeolit ..................................... 14

  2.4 Spektrofotometri Difraksi Sinar-x................................................... 12

  

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ............................................................................................ i

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ...................................... iv

KATA PENGANTAR ...................................................................................... v

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

ABSTRACT ...................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL............................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

  2.3 Spektrofotometri Inframerah (IR) ................................................... 12

  2.2.2 Elektroda ............................................................................. 10

  2.2.1 Voltammetri lucutan ............................................................ 8

  2.2 Voltammetri .................................................................................... 7

  2.1.2 Analisis kreatin .................................................................... 6

  2.1.1 Kreatin dalam tubuh manusia .............................................. 6

  2.1 Kreatin ............................................................................................. 6

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

  1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

  1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 4

  1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................. 1

  zeolit (IZ) ............................................................ 18

  3.5.2.1 Pembuatan zeolit ...................................................... 18

  3.5.2.2 Pembuatan non imprinted zeolit (NIZ) .................... 19

  3.5.2.3 Pembuatan imprinted zeolit (IZ) .............................. 19

  3.5.3 Karakterisasi terhadap zeolit ................................................ 20

  3.5.4 Karakterisasi terhadap zeolit, NIZ, dan IZ ........................... 20

  3.5.5 Optimasi analisis kreatin secara voltammetri menggunakan Elektroda HMD ................................................................... 20

  3.5.5.1 Optimasi potensial akumulasi ................................. 21

  3.5.6 Karakterisasi sensor secara voltammetri .............................. 21

  3.5.7 Pembuatan kurva standar kreatin...... ................................... 22

  3.5.8 Uji validitas metode ............................................................. 22

  3.5.8.1 Linieritas .................................................................. 22

  3.5.8.2 Presisi (ketelitian) .................................................... 23

  3.5.8.3 Sensitivitas............................................................... 24

  3.5.8.4 Limit deteksi (LOD) ................................................ 24

  3.5.8.5 Akurasi (ketepatan) ................................................. 25

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Sintesis Zeolit, Non Imprinted Zeolit (NIZ), dan Imprinted Zeolit (IZ) .................................................................................................. 26

  4.2 Karakterisasi Zeolit Menggunakan Difraksi Sinar-x ...................... 28

  4.3 Karaterisasi Zeolit, NIZ, dan IZ Menggunakan FTIR .................... 29

  4.4 Optimasi Analisis Kreatin Menggunakan Elektroda HMD ............ 33

  4.4.1 Optimasi potensial akumulasi ............................................... 33

  4.4.2 Optimasi waktu akumulasi ................................................... 35

  4.5 Uji Kinerja Elektroda...................................................................... 37

  4.6 Kurva Standar Kreatin ..................................................................... 39

  4.7 Uji Validitas Metode ....................................................................... 41

  4.7.1 Linieritas................................................................................. 41

  4.7.2 Presisi (ketelitian) ................................................................... 41

  4.7.3 Sensitivitas ............................................................................. 42

  4.7.4 Limit deteksi (LOD) ............................................................... 43

  4.7.5 Akurasi (ketepatan) ................................................................ 43

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

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

  5.2 Saran ................................................................................................ 45

  DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 46 LAMPIRAN

  x

  DAFTAR TABEL

  Nomor Judul Tabel Halaman

  2.1 Data rentang potensial pengukuran elektroda

  11 kerja pada voltammetri

  4.1 Data bilangan gelombang puncak spektra

  30 FTIR zeolit, NIZ, dan IZ

  4.2 Data hasil analisis kreatin pada berbagai

  34 potensial akumulasi kreatin pada elektroda HMD

  4.3 Data hasil optimasi waktu akumulasi kreatin

  36 menggunakan elektroda HMD

  4.4 Data hasil analisis kreatin 50 ppb pada uji

  38 kinerja elektroda HMD, HMD-zeolit, HMD-

  IZ, dan HMD-NIZ secara voltammetri lucutan

  4.5 Data hasil pengukuran arus larutan standar

  40 kreatin

  4.6 Data hasil perhitungan standar deviasi dan

  42 koefisien variasi xi

  DAFTAR GAMBAR

  Nomor Judul Gambar Halaman

  2.1 Struktur kimia kreatin

  6

  2.2 Unit bangun sekunder zeolit

  14

  4.1 Skema pembuatan NIZ dan IZ

  28

  4.2 Spektra difraksi sinar-x zeolit sintesis TS-1

  29

  4.3 Spektra IR zeolit, NIZ, dan IZ

  31

  4.4 Grafik hubungan antara arus kreatin 50 ppb

  34 dengan potensial akumulasi menggunakan elektroda HMD

  4.5 Voltammogram kreatin pada potensial

  35 akumulasi -700 mV menggunakan elektroda HMD

  4.6 Grafik hubungan antara arus kreatin 50 ppb

  36 dengan waktu akumulasi menggunakan elektroda HMD

  4.7 Voltammogram kreatin pada waktu

  37 akumulasi 60 detik menggunakan elektroda HMD

  4.8 Grafik hubungan antara konsentrasi kreatin

  40 dengan nilai arus xii

DAFTAR LAMPIRAN

  Nomor Judul

  1 Perhitungan Pembuatan Larutan Kerja Kreatin

  2 Perhitungan Komposisi Zeolit

  3 Analisis Data Validasi Metode

  4 Voltammogram Kreatin Hasil Optimasi Waktu Akumulasi Menggunakan Elektroda HMD

  5 Voltammogram Kreatin Hasil Optimasi Potensial Akumulasi Menggunakan Elektroda HMD

  6 Voltammogram Karakterisasi Kreatin Menggunakan Elektroda HMD, HMD-NIZ, HMD-IZ, dan HMD-zeolit

  7 Spektra IR Zeolit, NIZ, dan IZ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Permasalahan

  amino. Kreatin juga dikenal sebagai asam asetat metilguanidin (Stout et al., 2008). Asam amino yang berperan dalam sintesis kreatin adalah arginin, glisin ). dan S-metilmetionin (Wyss dan Kaddurah-Daouk, 2000 Kreatin dalam jumlah yang tepat dapat meningkatkan kinerja olahraga atau dalam kegiatan yang membutuhkan energi tinggi, mengurangi kelelahan, mempercepat pemulihan energi dan pertumbuhan otot, meningkatkan kekuatan otot, meningkatkan ukuran otot tanpa mempengaruhi lemak tubuh (Flisinska dan Bojanowska, 1996). Hasil beberapa peneliti telah menunjukkan bahwa jumlah kreatin yang berlebihan dapat menyebabkan pencernaan yang tidak lancar, diare, kram otot, dan gagal ginjal (Brudnak, 2004).

  Metode analisis kreatin yang umum digunakan dalam bidang kesehatan adalah spektrofotometri UV-VIS. Metode yang didasarkan pada serapan cahaya ini mudah untuk dilakukan dan mempunyai selektivitas tinggi. Tetapi analisis kreatin menggunakan metode spektrofotometri memerlukan waktu yang lama serta membutuhkan sampel yang banyak (Sewell et al., 2002). Metode lain yang dapat digunakan untuk analisis kreatin dalam plasma manusia adalah kapiler zona elektroforesis yang merupakan metode pemisahkan komponen atau molekul yang bermuatan berdasarkan perbedaan tingkat migrasinya dalam sebuah medan listrik.

  1

  2 Metode ini memiliki efisiensi dan yang baik namun penggunaan listriknya boros karena menggunakan tegangan tinggi (Zinellu et al., 2005). Mo et

  al

  (2003) juga telah melakukan penentuan kreatin dalam larutan air maupun dalam plasma tikus menggunakan metode kromatografi cair. Analisis ini analisis cepat dan akurat. Namun pada proses pengerjaannya, harus dilakukan penentuan yang sesuai. Metode voltammetri pulsa differensial juga telah dikembangkan untuk analisis kreatin (Stefan dan Bokretsion, 2003). Voltammetri merupakan teknik yang cepat dan akurat yang sangat sesuai untuk menganalisis kadar kreatin (Braitina et al., 2000).

  Pada metode voltammetri, elektroda merupakan komponen terpenting. Sensitivitas metode voltammetri salah satunya ditentukan oleh jenis elektroda yang digunakan. Salah satu elektroda yang sering digunakan pada analisis secara voltammetri adalah elektroda cair seperti elektroda hanging mercury drop (Wang, 2000). Elektroda HMD mempunyai luas permukaan yang reproducible serta arus

  background rendah (Mendham dan Jenney, 2000).

  Penggunaan elektroda tanpa modifikasi untuk analisis kreatin dalam sampel serum seringkali diganggu oleh senyawa lain dan menyebabkan penyimpangan nilai respon kreatin (Lakshmi et al., 2007). Pada penelitian ini dikembangkan sensor untuk analisis kreatin secara voltammetri lucutan dengan cara memodifikasi elektroda merkuri dengan zeolit tercetak molekul kreatin (imprinted zeolit/IZ).

  3 Zeolit mempunyai struktur berpori dan dapat digunakan sebagai penyaring molekul. Aktivitas zeolit dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu, stabilitas termal, hidrofobisitas/hidrofilisitas dari permukaan zeolit (Xu et al., 2007). Zeolit mempunyai sifat sebagai adsorben yang selektif dan mempunyai stabilitas termal

  Pada penelitian ini dilakukan sintesis zeolit dan zeolit yang tercetak molekul kreatin (Imprinted zeolit). Imprinted zeolit disintesis dari tetraetil ortosilikat (TEOS), tetrapropilamonium hidroksida (TPAOH), tetrabutil ortotitanat (TBOT), air, dan analit kreatin. Kemudian kreatin yang terperangkap dalam struktur zeolit diekstraksi sehingga terbentuk cetakan yang diharapkan hanya sesuai dengan bentuk dan ukuran kreatin. Zeolit, IZ dan non imprinted zeolit (NIZ) dikarakterisasi menggunakan fourier transform infrared (FTIR)

  spectrophotometer .

  Selanjutnya IZ digunakan untuk memodifikasi elektroda HMD melalui pelapisan. Pelapisan zeolit pada elektroda HMD dilakukan secara in situ, yaitu penempelannya pada permukaan elektroda dilakukan bersamaan dengan akumulasi kreatin pada elektroda. Sensor modifikasi yang terbentuk dikarakterisasi (diuji kinerjanya) dengan cara mengaplikasikannya untuk analisis kreatin konsentrasi tertentu dan dibandingkan hasilnya dengan hasil analisis menggunakan elektroda HMD, HMD-zeolit dan HMD-NIZ.

  Parameter analisis yang dipelajari pada penelitian ini adalah potensial dan waktu akumulasi IZ atau kreatin pada permukaan elektroda HMD. Selanjutnya

  4 dilakukan uji validitas metoda meliputi linieritas, sensitivitas, presisi, limit deteksi, dan akurasi.

  1.2 Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang permasalahan, dapat dirumuskan masalah

  1. Bagaimanakah hasil karakterisasi zeolit, NIZ dan IZ menggunakan FTIR?

  2. Berapakah kondisi optimum potensial akumulasi dan waktu akumulasi pada analisis kreatin secara voltammetri lucutan menggunakan elektroda HMD?

  3. Bagaimana hasil analisis kreatin menggunakan elektroda HMD, HMD-zeolit, HMD-IZ dan HMD-NIZ?

  4. Berapakah nilai validitas metode analisis kreatin secara voltammetri lucutan menggunakan elektroda HMD-IZ meliputi linieritas, presisi, sensitivitas, limit deteksi, dan akurasi?

  1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut.

  1. Melakukan karakterisas zeolit, NIZ dan IZ menggunakan FTIR,

  2. Mengetahui kondisi optimum potensial akumulasi dan waktu akumulasi pada analisis kreatin secara voltammetri lucutan menggunakan elektroda HMD,

  3. Melakukan uji kinerja elektroda modifikasi dengan cara membandingkan hasil analisis kretin menggunakan elektroda HMD-IZ dengan hasil analisis menggunakan elektroda HMD, HMD-zeolit, dan HMD-NIZ,

  4. Mengetahui linieritas, presisi, sensitivitas, limit deteksi, dan akurasi metode voltammetri lucutan menggunakan elektroda HMD-IZ dalam analisis kreatin,

  5

1.4 Manfaat Penelitian

  Manfaat penelitian ini untuk bidang biomedis dan kesehatan adalah diperoleh sensor voltammetri yang sensitif terhadap kreatin sehingga dapat menjadi metode alternatif pada pengukuran kreatin, mendampingi teknik Sedangkan manfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan adalah dapat dikembangkan teknik lain untuk deteksi analit terutama analit yang kadarnya sangat kecil.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kreatin

  Kreatin merupakan senyawa alami guanidino yang memainkan peran penting dalam metabolisme. Konsentrasi serum kreatin dapat diamati pada kasus katabolisme otot (Burke et al., 1999). Kreatin dapat ditemukan dalam daging dan jaringan otot dari mamalia (Stout et al.,2008). Kreatin mempunyai rumus molekul

  4

  9 3 2,

  C H N O dengan massa relatif 131 dan titik leleh 303°C (O’Neil, 2001). Nama

  IUPAC dari kreatin adalah asam 2-(metilguanidino) etanoat. Struktur kimia kreatin ditunjukkan pada gambar 2.1. _{H N N C 2} NH _{C C O 2 H 2} CH O

₃

Gambar 2.1 Struktur kimia kreatin (O’Neil, 2001) Dalam otot rangka, kreatin disintesis secara endogen dari arginin, glisin, dan S-metilmetionin. Kreatin didistribusikan ke seluruh tubuh, namun 95% ditemukan dalam otot rangka dan sisanya (5%) ditemukan di otak, hati, ginjal, dan testis (Nasrallah et al., 2009). Kreatin memainkan peran penting dalam pemeliharaan tulang dan massa otot (Kasumov et al., 2009).

  6

  7

2.1.2 Analisis kreatin

  Pada bidang biomedis, metode analisis kadar kreatin yang digunakan adalah secara spektrofotometri UV-VIS. Sampel diukur secara spektrofotometri pada panjang gelombang 219 nm. Kadar kreatin ditentukan berdasarkan panjang gelombang tersebut. Dengan metode ini, limit deteksi yang diperoleh sebesar 1,603 mg/dL atau 16,03 ppm (Sewell et al., 2002).

  Metode voltammetri lucutan menggunakan elektroda HMD merupakan metode yang dapat digunakan untuk menganalisis senyawa elektroaktif dalam tubuh. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan analisis kreatin dalam serum secara voltammetri menggunakan elektroda HMD. Penelitian tersebut menghasilkan limit deteksi yang diperoleh adalah 0,11 ppb. Harga recovery kreatin yang diperoleh pada serum kontrol adalah 95,57±10,38%, sedangkan

  recovery kreatin pada sampel darah adalah 96,43±4,66% (Lakshmi et al., 2007).

  2. 2 Voltammetri

  Voltammetri merupakan metode elektrokimia yang mengamati hubungan arus dan potensial. Arus yang dihasilkan pada analisis secara voltammetri sebanding dengan konsentrasi spesi kimia di dalam larutan. Semua unsur yang dapat mengalami reaksi oksidasi atau reduksi di permukaan elektroda dapat dianalisis secara voltammetri (Saryati dan Wardiyati, 2007).

  Voltammetri merupakan teknik elektroanalisis untuk pengukuran arus yang mengalir melalui sel elektrokimia sebagai fungsi potensial. Faktor yang mempengaruhi efisiensi analisis menggunakan voltammetri adalah limit deteksi

  8 dan sensitivitas. Dalam voltammetri dikenal istilah difusi dan migrasi. Difusi adalah perpindahan massa karena adanya perbedaan konsentrasi. Akibat proses difusi ini maka timbul arus yang disebut arus difusi. Migrasi disebabkan oleh komponen ion yang mengalir dalam sel ke permukaan elektroda. Ion positif dalam arah yang berlawanan. Proses migrasi tersebut dapat menyebabkan timbulnya arus migrasi dan mempengaruhi arus total yang terukur. Pada analisis secara voltammetri, hanya arus difusi yang diharapkan. Proses migrasi dapat dikurangi dengan cara menambahkan elektrolit pendukung, seperti larutan KCl 0,2 M. Konsentrasi elektrolit pendukung biasanya jauh lebih besar dari konsentrasi analit, sehingga kontribusi analit terhadap arus migrasi dapat diabaikan (Thomas dan Henze, 2001).

2.2.1 Voltammetri Lucutan

  Voltammetri lucutan merupakan teknik analisis elektrokimia yang didasarkan pada pengukuran arus difusi pada saat analit terlucut dari permukaan elektroda kerja. Analit mengalami oksidasi atau reduksi pada potensial tertentu di permukaan elektroda kerja (Mendham dan Jenney, 2000). Teknik voltammetri lucutan merupakan teknik yang efisien untuk penentuan tingkat konsentrasi sub- nanomolar. Teknik ini memiliki beberapa kelebihan yaitu mudah, cepat, limit deteksi rendah, akurasi tinggi, dan rentang konsentrasi pengukuran yang luas (Al- Ghamdi dan Hefnawy, 2012).

  Proses yang terjadi pada voltammetri lucutan meliputi dua tahap yaitu tahap deposisi (plating) analit ke permukaan elekroda dan tahap lucutan

  9 (stripping) analit dari elektroda (Mendham dan Jenney, 2000). Dalam voltammetri lucutan dikenal istilah lucutan anodik (anodic stripping), yaitu selama tahap deposisi elektroda kerja bertindak sebagai katoda dan analit mengalami reduksi, sedangkan selama tahap lucutan elektroda kerja bertindak sebagai anoda dan potensial puncak (Wang, 2000). Deposisi merupakan proses pemekatan analit dengan cara mengakumulasikannya pada elektroda pada potensial dan waktu tertentu. Sedangkan lucutan merupakan tahapan dimana analit dilepaskan (dilucutkan) kembali dari elektroda ke dalam larutan. Setelah proses lucutan diperoleh voltammogram yang menyatakan kurva hubungan potensial dan arus (Harvey, 2000).

  Analisis sampel dengan metode voltammetri lucutan dipengaruhi oleh beberapa parameter pengukuran diantaranya yaitu potensial akumulasi dan waktu akumulasi. Potensial akumulasi adalah potensial yang diberikan pada elektroda selama proses akumulasi analit berlangsung. Sedangkan waktu akumulasi atau waktu deposisi adalah lamanya waktu yang diperlukan oleh analit untuk terakumulasi pada elektroda. Semakin lama waktu akumulasi semakin banyak analit yang dapat terakumulasi pada elektroda (Wang, 2000). Puncak voltammogram yang dihasilkan dari metode voltammetri menggunakan teknik pulsa differensial, mempunyai arus yang besarnya sebanding dengan konsentrasi analit yang dianalisis. Hal ini sesuai dengan hukum Faraday pada persamaan 2.1.

  i .t 1 d

  C = e

  ……………………………….. (2.1)

  nFV

  10 Dengan C e adalah konsentrasi analit yang terakumulasi pada elektroda, i l adalah

  d

  arus batas untuk akumulasi, t merupakan waktu akumulasi, n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam proses akumulasi, F merupakan bilangan Faraday, dan V adalah volume elektroda (Wang, 2000).

  Elektroda merupakan komponen utama voltammetri yang berfungsi sebagai detektor analit yang akan direspon untuk menghasilkan sinyal arus.

  Analisis secara voltammetri melibatkan tiga elektroda yaitu elektroda kerja (working electrode), elektroda pembanding (reference electrode), dan elektroda pembantu (counter electrode) (Skoog, 1985). Ketiga elektroda dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung analit dan juga elektrolit pendukung.

  Elektroda kerja merupakan elektroda yang sensitif terhadap analit yang dianalisis dan sebagai tempat analit mengalami reaksi reduksi-oksidasi. Elektroda kerja yang bagus dapat memberikan respon dan sinyal yang baik pada analit, mempunyai luas permukaan yang reproducible, serta memiliki arus background yang rendah. Elektroda kerja yang banyak digunakan pada voltammetri adalah elektroda merkuri, karbon, dan logam mulia seperti platina dan emas (Wang, 2000).

  Dalam analisis voltammetri, elektroda kerja yang sering digunakan adalah elektroda HMD. Elektroda HMD bersifat reproducible, mudah dimodifikasi, dan memiliki permukaan yang halus (Wang, 2000). Selain itu, elektroda kerja lain yang banyak digunakan pada voltammetri adalah elektroda glassy carbon (GC).

  Elektroda GC memiliki sifat mekanik yang kuat sehingga dapat digunakan secara

  11 luas dalam pengukuran. Selain itu, permukaan elektroda karbon mudah untuk dimodifikasi. Namun demikian elektroda GC biasanya memberikan arus

  background yang tinggi (Wilson dan Wilson’s, 1992).

  Pada Tabel 2.1 ditampilkan besarnya rentang pengukuran pada elektroda

Tabel 2.1 Data rentang potensial pengukuran elektroda kerja pada voltammetri

  Rentang Potensial Jenis Elektroda

  Pengukuran(V)

  Hanging mercury drop electron

  (HMDE) + 0,2 – (-2,0)

  Mercury film electrode

  (MFE) +0,2 – (-1,3)

  Glassy carbon electrode

  (GCE) +1,5 – (-0,8) Sumber : Kopanica, 1993

  Elektroda pembanding merupakan elektroda dengan nilai potensial sel yang telah diketahui, konstan dan tidak peka terhadap larutan yang sedang dianalisis. Elektroda pembanding hanya berfungsi untuk mengontrol beda potensial dari elektroda kerja. Elektroda pembanding yang sering digunakan adalah elektroda Ag/AgCl. Elektroda Ag/AgCl dapat dibuat dengan cara mencelupkan kawat perak pada larutan jenuh KCl, sehingga terbentuk lapisan tipis AgCl pada permukaan kawat Ag (Skoog, 1985).

  Elektroda pembantu merupakan elektroda yang berpasangan dengan elektroda kerja tetapi tidak berperan dalam menentukan besarnya potensial yang diukur. Selama proses lucutan (stripping) arus mengalir diantara elektroda pembantu dan elektroda kerja. Elektroda yang biasanya digunakan sebagai elektroda pembantu yaitu Pt dan karbon yang memiliki sifat inert dan tidak dipengaruhi oleh arus (Skoog et al., 1998).

  12

  2. 3 Spektrofotometri Inframerah (IR)

  Spektrofotometri inframerah merupakan teknik analisis suatu senyawa yang digunakan untuk menentukan gugus fungsi senyawa dan karakteristik senyawa yang sudah diketahui strukturnya. Daerah bilangan gelombang dituliskan

• 1

• -1

  bilangan gelombang 4000-400 cm . Pada spektrum absorbsi dibuat dengan bilangan gelombang pada sumbu x dan persentase transmitan (T) pada sumbu y (Khopkar, 1990).

  Spektrofotometri inframerah dapat digunakan untuk analisis sampel berupa cairan maupun padatan. Analisis pada sampel cairan mempunyai sel khusus berupa pelat NaCl. Cairan diteteskan pada pelat berupa lapisan tipis. Untuk sampel berupa padatan digunakan teknik pelet KBr. Teknik ini dilakukan dengan cara menumbuk (0,1-2,0)% sampel dengan KBr, kemudian ditekan dengan tekanan tinggi dalam cetakan hingga membentuk pelet KBr yang transparan. Pelet tersebut diletakkan dalam sel alat spektrofotometer inframerah kemudian didapatkan spektrum IR sampel (Sitorus, 2009).

2.4 Spektrofotometri Difraksi Sinar-X

  Spektrofotometri difraksi sinar-x adalah suatu metode yang digunakan untuk mengetahui proses hamburan sinar-x oleh bahan kristal. Difraksi sinar-x tergantung pada panjang gelombang dan struktur kristal. Apabila panjang gelombang lebih kecil daripada ukuran atom maka akan terjadi difraksi. Prinsip kerja difraksi sinar-x berdasarkan pada persamaan Bragg, yang dapat dilihat pada persamaan 2.2.

  13 n.λ = 2.d.sin θ ……………………………….. (2.2)

  Dengan n= 1,2, dan seterusnya, λ adalah panjang gelombang sinar-x yang digunakan, d adalah jarak antara dua bidang kisi, θ adalah sudut antara sinar datang dengan sinar pantul, dan n adalah bilangan bulat yang disebut sebagai orde atom-atom akan terserap dan dihamburkan. Sinar-x yang diserap oleh atom-atom menyebabkan terjadinya eksitasi elektron yang dapat memancarkan elektron dan sinar-x. Sinar-x yang dihamburkan oleh atom-atom kemungkinan dapat menyebabkan terjadinya kehilangan elektron dan tidak kehilangan elektron pada proses hamburan cahaya (Chorkendorff dan Niemantsverdriet, 2003)

2.5 Zeolit

  Zeolit merupakan kristal yang mempunyai karakter mikroporous (diameter kurang dari 2 nm) serta mempunyai stabilitas suhu yang tinggi. Rumus kimia zeolit adalah M [ (AlO ) (SiO ) ].bH O, dengan ketentuan M c/n adalah kation

  c/n

  2 C 2 d

  2

  logam alkali atau alkali tanah, n adalah valensi logam alkali, c adalah bilangan tertentu alumina dari 2-10, d adalah bilangan tertentu silika dari 2-7, b adalah jumlah molekul air kristal. Zeolit sering digunakan sebagai penyaring molekul karena bersifat selektif (Xu et al, 2007). Zeolit dapat memisahkan molekul- molekul berdasarkan ukuran dan bentuk struktur kristal zeolit. Zeolit berfungsi sebagai penjebak molekul agar tertahan pada porinya (Harahap, 2006).

  Zeolit memiliki beberapa tipe, diantaranya adalah TS-1 yang mempunyai struktur MFI. Struktur MFI pada TS-1 didapatkan dari substitusi titanium pada kerangka silika. Titanium yang berada di dalam kerangka silika mempunyai

  14 struktur tetrahedral (Prasetyoko et al, 2005). Berdasarkan ukuran pori-porinya, zeolit dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu sistem pori cincin-8 oksigen, sistem pori cincin-10 oksigen, dan sistem pori cincin-12 oksigen (Subagjo, 1993). Pada struktur MFI, zeolit mempunyai sistem pori cincin-10 oksigen. kecil berupa tetrahedral TO

4. Setiap atom T terkoordinasi untuk empat atom oksigen, sedangkan masing-masing atom oksigen menjembatani dua atom T.

  Selanjutnya, unit pembangun primer membentuk rangkaian menjadi unit yang lebih besar yaitu unit pembangun sekunder. Unit pembangun sekunder berupa rantai dan lapisan. Unit pembangun sekunder ini berisi hingga 16 atom tetrahedral terkoordinasi (Xu et al, 2007). Unit bangun sekunder ditunjukkan pada Gambar

  2.2. Gambar 2.2 Unit bangun sekunder zeolit (Liebau, 1985)

2.5.1 Modifikasi elektroda dengan zeolit

  Saat ini elektroda termodifikasi zeolit dimanfaatkan dalam beberapa aplikasi, terutama dalam elektroanalisis. Elektroda termodifikasi zeolit sangat bagus digunakan pada metode voltammetri karena elektroda yang dimodifikasi dengan zeolit dapat membedakan analit dengan ukuran partikel yang berbeda.

  15 Zeolit dengan struktur berpori mempunyai sifat seperti penyaring molekul dengan sensitivitas yang tinggi, dan selektivitasnya terhadap analit didasarkan pada ukurannya (Walcarius, 1998).

BAB III METODE PENELITIAN

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

  Laboratorium Instrumentasi Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, serta dilakukan di Laboratorium Bersama Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari sampai Juni 2012.

  3.2 Bahan Penelitian

  Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah kreatin

  4

  9

  3

  2

  (C H N O ), tetraetil ortosilikat (TEOS), tetrapropilamonium hidroksida (TPAOH), tetrabutil ortotitanat (TBOT), 2-propanol (C

  3 H

  8 O). Air yang digunakan adalah akuabides. Bahan yang digunakan adalah pro analisis.

  3.3 Peralatan Penelitian

  Peralatan yang digunakan adalah 797 Voltammetry Computrace (MVA

  system-1)

  yang terdiri atas wadah sampel, pengaduk magnetik, processor unit, PC, elektroda kerja hanging mercury drop (HMD), elektroda pembanding Ag/AgCl dan elektroda counter Pt. Peralatan lainnya adalah mikropipet, oven, neraca analitik, serta peralatan pendukung lain.

  16

  17

3.4 Skema Penelitian

  Pembuatan larutan kreatin Pembuatan zeolit, NIZ dan IZ

  XRD Karakterisasi zeolit, NIZ dan IZ

  FTIR 

  Potensial akumulasi Optimasi parameter analisis kreatin

   waktu akumulasi menggunakan elektroda HMD-IZ

  Dibandingkan dengan elektroda Uji kinerja elektroda HMD-IZ

  HMD, HMD-zeolit dan HMD-NIZ Pembuatan kurva standar

   Linieritas

   Presisi

  Uji validitas metode 

  Sensitivitas 

  Limit deteksi 

  Akurasi

  18

3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Pembuatan larutan kreatin

  3.5.1.1 Pembuatan larutan induk kreatin 1000 ppm

  Sebanyak 0,1000 gram kreatin dilarutkan dalam air hingga tepat larut dalam labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

  

3.5.1.2 Pembuatan larutan kerja kreatin 10 ppm, 1 ppm, 50 ppb, 1 ppb

  Larutan kerja kreatin dengan konsentrasi 10 ppm dan 1 ppm masing- masing dibuat dengan cara memipet 1,0 mL larutan induk kreatin 1000 ppm dan 10,0 mL larutan kerja 10 ppm. Masing-masing larutan dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL, diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

  Larutan kerja kreatin 50 ppb dan 1 ppb masing-masing dibuat dengan cara memindahkan secara kuantitatif 5,0 mL larutan kerja kreatin 1 ppm dan 2,0 mL larutan kreatin 50 ppb. Masing-masing larutan dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan diencerkan dengan air sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen. Larutan ini selalu dibuat baru.

3.5.2 Pembuatan zeolit, non imprinted zeolit (NIZ), dan imprinted zeolit (IZ)

3.5.2.1 Pembuatan zeolit

  Zeolit dibuat dengan cara mengambil sebanyak 0,57 g TBOT dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi 10 mL 2-propanol dan ditambahkan 22 mL TEOS, kemudian dilakukan pengadukan selama 30 menit pada suhu kamar.

  19 Sebanyak 11,8 mL TPAOH ditambahkan ke dalam campuran tersebut dan dilakukan pengadukan selama 15 jam, kemudian ditambahkan dengan 30 mL air, sehingga diperoleh campuran yang mempunyai perbandingan mol TEOS, TiO 2, TPAOH, dan H

2 O adalah 1 : 0,017 : 0,24 : 21,1. Campuran yang terbentuk

3.5.2.2 Pembuatan non imprinted zeolit (NIZ)

  NIZ dibuat dengan cara mengambil sebanyak 0,57 gram TBOT dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi 10 mL 2-propanol dan ditambahkan 22 mL TEOS, kemudian dilakukan pengadukan selama 30 menit pada suhu kamar. Sebanyak 11,8 mL TPAOH ditambahkan ke dalam campuran tersebut dan dilakukan pengadukan selama 15 jam, kemudian ditambahkan dengan 30 mL air,

  2,

  sehingga diperoleh campuran yang mempunyai perbandingan mol TEOS, TiO TPAOH, dan H

2 O = 1 : 0,017 : 0,24 : 21,1. Campuran yang terbentuk didiamkan

  selama 4 hari pada suhu 80°C. Sebanyak 0,033 g kreatin dilarutkan dalam air panas hingga larut sempurna kemudian ditambahkan ke dalam campuran hingga

• 4

  diperoleh rasio molar kreatin/Si= 2,98 x 10 (Eimer et al., 2008). Selanjutnya, campuran didiamkan selama 3 jam. Campuran ini disebut non imprinted zeolit (NIZ).

3.5.2.3 Pembuatan imprinted zeolit (IZ)

  IZ dibuat dengan cara mengambil sebanyak 0,57 gram TBOT dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi 10 mL 2-propanol dan ditambahkan 22 mL TEOS, kemudian dilakukan pengadukan selama 30 menit pada suhu kamar. Sebanyak 11,8 mL TPAOH ditambahkan ke dalam campuran tersebut dan

  20 dilakukan pengadukan selama 15 jam, kemudian ditambahkan dengan 30 mL air,

  2,

  sehingga diperoleh campuran yang mempunyai perbandingan mol TEOS, TiO TPAOH, dan H

2 O adalah 1 : 0,017 : 0,24 : 21,1. Campuran yang terbentuk

  didiamkan selama 4 hari pada suhu 80°C. Sebanyak 0,033 g kreatin dilarutkan

• 4

  campuran hingga diperoleh rasio molar kreatin/Si= 2,98 x 10 (Eimer et al., 2008). Setelah didiamkan selama 3 jam, campuran dicuci dengan air panas sampai pH campuran bersifat netral. Pada tahap ini diduga terjadi pelepasan kreatin dari struktur zeolit. Zeolit, NIZ dan IZ yang terbentuk selanjutnya digunakan untuk memodifikasi elektroda HMD.

  3.5.3 Karakterisasi terhadap zeolit

  Dilakukan karakterisasi terhadap zeolit hasil sintesi menggunakan difraksi sinar-x. Kemudian dilihat struktur kristal zeolit, sudah terbentuk atau belum.

  3.5.4 Karakterisasi terhadap zeolit, NIZ dan IZ

  Dilakukan karakterisasi terhadap zeolit, NIZ dan IZ hasil sintesis menggunakan FTIR. Kemudian dilihat pergeseran puncak spektranya untuk mempelajari ikatan yang terbentuk antara zeolit dan template (kreatin).

  3.5.5 Optimasi analisis kreatin secara voltammetri menggunakan elektroda HMD

  Pada penelitian ini dilakukan optimasi potensial akumulasi dan waktu akumulasi kreatin pada elektroda HMD. Optimasi setiap perameter dilakukan secara terpisah, setelah didapatkan kondisi optimum untuk satu parameter maka kondisi tersebut dipertahankan untuk optimasi parameter berikutnya sehingga

  21 diperoleh suatu kondisi yang optimum untuk kedua parameter. Selanjutnya hasil optimasi kedua parameter tersebut digunakan pada prosedur kerja selanjutnya.

  3.5.5.1 Optimasi potensial akumulasi

  Sebanyak 20 mL larutan kreatin 50 ppb dimasukkan ke dalam sel voltametri lucutan menggunakan elektroda HMD pada waktu akumulasi 60 detik, pH larutan 7,1 (Lakshmi et al., 2007), laju pengadukan 2000 rpm, dengan potensial akumulasi yang divariasi mulai dari -1000 mV sampai 100 mV dengan interval 100 mV.

  3.5.5.2 Optimasi waktu akumulasi