BAB II TINJAUAN PUSTAKA - BAB II VERAWATY ANIF FARMASI'17

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Bahan Pencemar Bahan pencemar yang masuk ke muara sungai akan tersebar dan akan

  mengalami proses pengendapan, sehingga terjadi pencemaran pada lingkungan (Erlangga, 2007). Kontaminasi bahan pencemar yang berasal dari aktivitas industri, pertanian, peternakan, maupun kegiatan rumah tangga telah menyebabkan terjadinya penurunan kualitas air pada sumber air seperti sungai, danau, dan waduk. Walaupun saat ini telah diberlakukan berbagai macam kebijakan dan peraturan terkait dengan pengendalian pencemaran air, diantaranya: PP No. 82 tahun 2001 dan Permen LH No. 13 Tahun 2010, namun lemahnya praktek, pengawasan, dan penegakan hukum menyebabkan penurunan kualitas air di badan air terus terjadi. Status Lingkungan Hidup Indonesia (KLH, 2010) melaporkan bahwa sekitar 74% sungai-sungai besar di Pulau Jawa tidak memenuhi Kriteria Air Kelas II.

B. Air

  Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan. Air menutupi hampir 71% permukaan bumi, air bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu melalui penguapan terlebih dahulu dari air laut, sungai atau sumber mata air lainnya, kemudian berkumpul di awan membentuk butiran yang akan menjadi hujan, dan akhirnya turun di atas permukaan tanah menuju laut. Air bersih sangat penting bagi keberlangsungan hidup manusia di bumi (PermenPU, 1993).

  Air dapat tercemar karena proses alamiah maupun disebabkan oleh kegiatan manusia (anthropogenik). Aktifitas manusia yang dapat menjadi sumber pencemaran logam berat diantaranya yaitu pertambangan, peleburan logam dan jenis industri yang menggunakan logam, dan dapat juga berasal dari lahan pertanian yang menggunakan pupuk atau pestisida yang mengandung bahan kimia atau logam. Logam berat yang terkandung dalam air sungai, sangat berbahaya bagi makhluk hidup, karena apabila air sungai tersebut digunakan sebagai air minum, maka akan mempengaruhi fungsi organ tubuh. Oleh sebab itu sungai sebagai salah satu sumber air mempunyai fungsi yang sangat penting bagi kehidupan dan penghidupan masyarakat, perlu dijaga kelestarian dan kelangsungan fungsinya dengan mengamankan daerah sekitarnya (PermenPU, 1993).

  Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 menyebutkan air adalah semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, kecuali air laut dan air fosil. Peraturan Pemerintah tersebut juga menjelaskan bahwa air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan dan perikehidupan manusia. Berdasarkan definisi dan penjelasan mengenai air tersebut diketahui bahwa air memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup. Air bersih yang berupa air tawar mempunyai peran penting dalam kehidupan sehari-hari manusia dan makhluk hidup lainnya antara lain untuk minum, mengolah makanan, mandi, energi, transportasi, pertanian, industri, dan rekreasi. Jumlah air yang terbatas dan semakin meningkatnya jumlah manusia menyebabkan terjadinya krisis air bersih, kualitas air tawar yang ada saat ini semakin rusak. Penggunaan air bersih untuk berbagai kebutuhan yang semakin tinggi menyebabkan hilangnya kelayakan terhadap air bersih bagi sebagian orang. Perilaku boros air bersih mengakibatkan semakin menipisnya ketersediaan air bersih di alam. Kelangkaan air muncul di daerah tertentu dan air mengalami penurunan kualitas yang mengancam dan menghambat pembangunan ekonomi di masa depan. Terdapat hubungan antara penggunaan lahan misalnya untuk aktivitas perkotaan dan industri yang meningkat dengan ketersediaan air bersih. Lemahnya pengawasan yang dilakukan terhadap penggunaan lahan yang menyebabkan pencemaran air akibat kegiatan-kegiatan tersebut sehingga menyebabkan air bersih yang langka menjadi tercemar. Kebutuhan air bersih dari waktu ke waktu semakin meningkat, seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dan meningkatnya kegiatan manusia sesuai dengan tuntutan kehidupan yang terus berkembang untuk mencukupi berbagai kebutuhan (Asmadi, et al., 2011).

  C.

   Industri Pembuatan Semen 1.

   Semen

  Semen adalah hasil industri dari paduan bahan baku: batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air. Bila semen dicampurkan dengan air, maka terbentuklah beton yang artinya crescere (tumbuh), yang maksudnya kekuatan yang tumbuh karena adanya campuran zat tertentu. Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa silika oksida (SiO ), aluminium

  2

  oksida (Al

  2 O 3 ), besi oksida (Fe

  2 O 3 ) dan magnesium oksida (MgO).

  Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg (Richardo, 2006).

  Dalam pengertian umum, semen adalah suatu binder, suatu zat yang dapat menetapkan dan mengeraskan dengan bebas, dan dapat mengikat material lain. Abu vulkanis dan batu bata yang dihancurkan yang ditambahkan pada batu kapur yang dibakar sebagai agen pengikat untuk memperoleh suatu pengikat hidrolik yang selanjutnya disebut sebagai “cementum”. Semen yang digunakan dalam konstruksi digolongkan ke dalam semen hidrolik dan semen nonhidrolik.

  Semen hidrolik adalah material yang dapat mengeras setelah dikombinasikan dengan air, sebagai hasil dari reaksi kimia dari pencampuran dengan air, dan setelah pembekuan, mempertahankan kekuatan dan stabilitas bahkan dalam air. Pedoman yang dibutuhkan dalam hal ini adalah pembentukan hidrat pada reaksi dengan air segera mungkin. Kebanyakan konstruksi semen saat ini adalah semen hidrolik dan kebanyakan di dasarkan pada semen Portland, yang dibuat dari batu kapur, mineral tanah liat tertentu, dan gipsum, pada proses dengan temperatur yang tinggi yang menghasilkan karbon dioksida dan berkombinasi secara kimia yang menghasilkan bahan utama menjadi senyawa baru. Semen nonhidrolik meliputi material seperti batu kapur dan gipsum yang harus tetap kering supaya bertambah kuat dan mempunyai komponen cair. Contohnya adukan semen kapur yang ditetapkan hanya dengan pengeringan, dan bertambah kuat secara lambat dengan menyerap karbon dioksida dari atmosfer untuk membentuk kembali kalsium karbonat (Richardo, 2006).

  Penguatan dan pengerasan semen hidrolik disebabkan adanya pembentukan air yang mengandung senyawa-senyawa, pembentukan sebagai hasil reaksi antara komponen semen dengan air. Reaksi dan hasil reaksi mengarah kepada hidrasi dan hidrat secara berturut-turut. Sebagai hasil dari reaksi awal dengan segera, suatu pengerasan dapat diamati pada awalnya dengan sangat kecil dan akan bertambah seiring berjalannya waktu. Setelah mencapai tahap tertentu, titik ini diarahkan pada permulaan tahap pengerasan. Penggabungan lebih lanjut disebut penguatan setelah mulai tahap pengerasan.

2. Jenis-jenis Semen

  a. Semen Abu atau semen Portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester.

  b. Semen Putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.

  c. Oil Well Cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

  d. Mixed & Fly Ash Cement adalah campuran semen abu dengan

  Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil

  sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorphous silica, aluminium oksida, besi oksida, dan oksida lainnya dalam variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

  Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri dari 5 tipe yaitu : a. Semen Portland tipe I

  Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 55% (C

  3 S); 19% (C

  2 S); 10% (C

  3 A); 7% (C

  4 AF); 2,8% MgO; 2,9%

  (SO ); 1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0%

  3

  b. Semen Portland tipe II Dipakai untuk keperluan konstruksi umum dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 51% (C

  3 S); 24% (C

  2 S); 6% (C

  3 A); 11% (C

  4 AF); 2,9% MgO; 2,5% (SO ); 0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

  3

  c. Semen Portland tipe III Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi, dam-dam. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

  57% (C

  3 S); 19% (C

  2 S); 10% (C

  3 A); 7% (C

  4 AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO ); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.

  3

  d. Semen Portland tipe IV Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi, misal untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 28% (C S); 49% (C S); 4% (C A); 12% (C AF); 1,8% MgO; 1,9%

  3

  2

  3

  4

  (SO 3 ); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

  e. Semen Portland tipe V Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: (C

  3 S);

  43% (C S); 4% (C A); 9% (C AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO ); 0,9%

  2

  3

  4

  3 hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

  Semakin baik mutu semen, maka semakin lama mengeras atau membatunya jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus: (% SiO

  2 + % Al

  2 O 3 + Fe

  2 O 3 ) : (% CaO + % MgO)

  Angka hidrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga >1/2 (keras sekali). Dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15 (Richardo, 2006).

D. Logam Berat

  Logam berasal dari kerak bumi yang mengandung bahan-bahan murni, organik, dan anorganik. Logam merupakan bahan pertama yang dikenal oleh manusia dan digunakan sebagai alat-alat yang berperanan penting dalam sejarah peradaban manusia untuk membantu kehidupan sehari- hari (Darmono, 1995).

  Logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih besar dari 5

  3

  g/cm , dan memiliki nomor atom 22 sampai 92 yang terletak pada periode III sampai VII dalam susunan tabel periodik. Logam berat jarang ada yang berbentuk atom bebas di dalam air, tetapi biasanya terikat oleh beberapa senyawa lain sehingga membentuk sebuah molekul. Logam berat merupakan senyawa kimia yang berpotensi menimbulkan masalah yaitu pencemaran lingkungan. Logam berat memiliki kekuatan dan ketahanan yang baik, daya pantul cahaya dan daya hantar listrik yang tinggi, serta daya hantar panas yang cukup baik (Dahuri, 1996).

  Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat dibagi menjadi dua jenis yaitu logam berat esensial dan logam berat tidak esensial (beracun). Keberadaan logam berat esensial dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh setiap organisme hidup, seperti antara lain,seng (Zn), tembaga (Cu), besi (Fe), kobalt (Co), dan mangan (Mn). Sebaliknya, keberadaan logam berat tidak esensial dalam tubuh organisme hidup dapat bersifat racun, seperti logam merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), kromium (Cr),dan lain-lain. Logam berat esensial dibutuhkan oleh setiap organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun (Palar, 1994).

E. Karakteristik Logam Berat 1. Timbal (Pb)

  Timbal (Pb) merupakan senyawa kimia dengan nomor atom 82, titik leleh 327,46 ºC, dan titik didih 1749 ºC. Timbal (Pb) berada di alam dalam bentuk batuan galena (PbS), sensite (PbCO

  3 ), dan alglesit (PbSO 4 ).

  Timbal mudah dibentuk dan dapat digunakan untuk melapisi logam untuk mencegah perkaratan (Gayer, 1986).

  Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang tersebar lebih luas dibanding kebanyakan logam toksik lainnya. Timbal memiliki bentuk berupa serbuk berwarna abu-abu gelap. Sumber pencemaran timbal dapat berasal dari tanah, udara, air, hasil pertanian, makanan dan minuman kaleng, limbah tukang emas, industri rumah, baterai, dan percetakan. Makanan dan minuman yang bersifat asam seperti air tomat, air buah apel, dan asinan dapat melarutkan timbal yang terdapat pada lapisan mangkuk dan panci. Sumber utama limbah timbal adalah gas buang kendaraan bermotor dan limbah industri. Diperkirakan 65% dari pencemaran udara disebabkan emisi yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor, dimana timbal digunakan sebagai bahan tambahan pada bensin (Mukono, 1991). Timbal dapat masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan, makanan, dan minuman. Masuknya senyawa timbal kedalam tubuh makhluk hidup dapat mengakibatkan gejala keracunan seperti gangguan gastrointestinal, rasa logam pada mulut atau mulut terasa bau logam, muntah, sakit perut, dan diare. Di dalam tubuh timbal terikat pada gugus sulfidril (-SH) pada molekul protein dan hal ini mengakibatkan hambatan pada aktivitas kerja sistem enzim. Timbal tidak dibutuhkan oleh manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam timbal, tubuh akan mengeluarkannya sebagian dan sisanya akan terakumulasi dalam tubuh yang dapat menyebabkan gangguan dan kerusakan pada saraf, hati, ginjal, tulang, dan otak. Pada bayi dan anak-anak, keracunan timbal dapat mengakibatkan ensefalopati, gangguan mental, dan penurunan kecerdasan (Setyawan, 2004). Batas normal kadar timbal yang masih dapat ditoleransi oleh tubuh adalah berkisar antara 0,1

• –0,3 mg/hari. Apabila yang masuk kedalam tubuh lebih dari 0,6 mg/hari dapat menyebabkan keracunan timbal yang berakibat fatal (Homan dan Brogan, 1993).

2. Tembaga (Cu)

  Tembaga (Cu) merupakan mikroelemen esensial bagi tubuh. Oleh karena itu, tembaga harus selalu ada di dalam makanan. Hal yang perlu diperhatikan adalah menjaga agar kadar tembaga di dalam tubuh tidak kurang dan juga tidak berlebihan. Tubuh memerlukan 0,05 mg/kg berat badan per hari. Pada kadar tersebut tidak terjadi akumulasi tembaga(Cu) pada tubuh manusia normal. Dalam industri, tembaga banyak digunakan dalam industri cat dan fungisida. Pada bahan makanan, cemaran logam tembaga (Cu) dapat terjadi akibat penggunaan pestisida secara berlebihan (Ganiswara, 1995). Adanya tembaga (Cu) dalam jumlah yang besar dalam tubuh dapat mengakibatkan gejala-gejala yang akut. Keracunan tembaga dapat menyebabkan gangguan pencernaan seperti sakit perut, mual, muntah, dan diare, serta gangguan sistem peredaran darah. Beberapa kasus yang parah dapat menyebabkan gagal ginjal dan kematian (Darmono, 1995).

  3. Mangan (Mn)

  Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk seperti oksida, silikat, karbonat. Penemuan sejumlah besar senyawa mangan di dasar lautan merupakan sumber mangan dengan kandungan 24%, bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yang lebih sedikit. Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia, Afrika Selatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineral mangan yang paling banyak dijumpai.

  Mangan terdapat sekitar 1000 ppm (0,1%) dari kerak bumi. Tanah mengandung mangan 7-9.000 ppm dengan rata-rata 440 ppm. Air laut

  3

  yang hanya 10 ppm mangan dan suasana men . Mangan gandung 0,01 μg/m

  2+

  terjadi terutama sebagai pyrolusite (MnO

  2 ), braunite, (Mn (SiO 12 ), dan ke tingkat yang lebih rendah sebagai rhodochrosite (MnCO ).

  3 Pyrolusite bijih mangan (MnO 2 ) merupakan bentuk mangan yang

  paling penting yang tersedia di alam. Lebih dari 80% dari sumber daya Bijih mangan penting biasanya menunjukkan yang erat kaitannya dengan bijih besi. Mangan banyak ditemukan di Afrika Selatan dan Ukraina.

  Endapan mangan penting lainnya berada di Australia, India, Cina, Gabon dan Brasil. Pada tahun 1978 diperkirakan 500 miliar ton nodul mangan ada di di dasar laut.

  4. Besi (Fe)

  Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (hasil tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan memiliki nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

  Besi merupakan logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu dikarenakan beberapa hal seperti: limpahan besi di kulit bumi cukup besar, pengolahannya relatif mudah dan murah, serta besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan serta mudah dimodifikasi.

  Salah satu kelemahan besi adalah besi mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang berbahan besi dan baja (Mulyadi, 2008).

  5. Kadmium (Cd)

  Pencemaran kadmium dapat berasal dari kontaminasi makanan dan penggunaan sisa lumpur kotor sebagai pupuk tanaman pangan sarta hasil peleburan dan penggunaannya dalam industri (Roechan, 1986). Kadmium merupakan salah satu dari berbagai jenis logam berat yang berbahaya, tidak hanya bagi tanaman tapi juga bagi manusia dan hewan. Logam kadmium masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernapasan dan saluran pencernaan (Roth dan Blasvhke,1988). Kadmium memiliki ikatan yang sangat tinggi dengan gugus sulfidril (-SH) pada enzim dan protein. Oleh karena itu keberadaan cadmium akan mengganggu aktifitas enzim, metabolism Fe (besi), menyebabkan klorosis (kekurangan klorofil pada tumbuhan) pada daun (Setyawan, 2004).

  6. Aluminium (Al)

  Aluminium (atau aluminum, alumunium, almunium, alminium) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah. Aluminium murni, logam putih keperak-perakan memiliki karakteristik yang diinginkan pada logam. Al ringan, tidak magnetik dan tidak mudah terpercik, merupakan logam kedua termudah dalam soal pembentukan, dan keenam dalam soal

  

ductility . Sifat-sifat penting yang dimiliki aluminium sehingga banyak

  digunakan sebagai material teknik:

  a. Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 g/cm³, sedangkan besi ± 8,1 g/cm³)

  b. Tahan korosi Sifat bahan korosi dari aluminium diperoleh karena terbentuknya lapisan aluminium oksida (Al2O3) pada permukaan aluminium. Lapisan ini membuat Al tahan korosi tetapi sekaligus sukar dilas, karena perbedaan melting point (titik lebur).

  c. Penghantar listrik dan panas yang baik Aluminium umumnya melebur

  o

  pada temperatur ± 600 C dan aluminium oksida melebur pada

  o

  temperature 2000 C.

  d. Mudah difabrikasi/dibentuk Kekuatan dan kekerasan aluminium tidak begitu tinggi dengan pemaduan dan heat treatment dapat ditingkatkan kekuatan dan kekerasannya. Aluminium komersil selalu mengandung ketidak murnian ± 0,8% biasanya berupa besi, silikon, tembaga dan magnesium 7.

   Magnesium (Mg)

  Magnesium merupakan unsur kedelapan paling berlimpah dalam kerak Bumi. Mg terdapat dalam bentuk bahan mineral magnesit, dolomit, dan mineral lain.

  Mg adalah logam yang kuat, putih keperakan, ringan (satu pertiga lebih ringan dari Al) dan akan kusam jika dalam udara terbuka. Walaupun berbeda dengan logam alkali, penyimpanannya dalam kondisi kedap udara. Dalam bentuk serbuk logam ini akan mudah terbakar dengan nyala putih. Jika terbakar maka akan sulit untuk memadamkannya karena Mg terbakar bersama nitrogen (membentuk magnesium nitrida), dan karbondioksida (membentuk magnesium oksida, dan karbon). Mg merupakan bagian dari korofil pektin dan fiftin.

  Logam Mg ditemukan dalam sel, dimana zat ini dapat mengaktifkan enzim yang diperlukan untuk metabolisme karbohidrat dan asam amino. Mg juga membantu mengatur keseimbangan alkali-alkali di dalam tubuh. Mg juga membantu meningkatkan penyerapan dan metabolisme metabolisme mineral-mineral yang lain seperti kalsium, fosfor, natrium serta kalium dan magnesium ini larut daalam cairan sel.

  Dewasa ini penggunaan logam magnesium sudah sangat banyak diantaranya adalah sebagai bahan refraktori untuk menghasilkan besi, kaca, dan semen. Dalam bentuk logam, kegunaan utama unsur ini adalah sebagai bahan tambah logam dalam aluminium. Logam aluminium- magnesium ini biasanya digunakan dalam pembuatan kaleng minuman, digunakan dalam beberapa komponen otomotif dan truk, serta dapat melindungi struktur besi seperti pipa-pipa dan tangki air yang terpendam di dalam tanah terhadap korosi. Magnesium memegang peranan amat penting dalam proses kehidupan hewan dan tumbuhan. Magnesium terdapat dalam klorofil, yaitu yang digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Magnesium juga mengambil peranan dalam replikasi DNA dan RNA yang mempunyai peranan amat penting dalam proses keturunan semua organisme. Di samping itu magnesium mengaktifkan berbagai enzim yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh manusia dan dijadikan sebagai obat penetralisir asam lambung.

F. Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

  Spektrofotometri serapan atom merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kadar logam dalam suatu sampel. Keuntungan dari metode spektrofotometri serapan atom adalah waktu pengerjaan yang cepat, alatnya yang sensitif, dan sangat spesifik untuk unsur yang akan dianalisis. Metode spektrofotometri serapan atom dapat menentukan kadar logam dengan konsentrasi yang sangat kecil, yaitu sampai part permillion (ppm) (Haris & Gunawan, 1992).

Gambar 2.1. Spektrofotometri serapan atom 1. Prinsip Dasar dari Spektrofotometri Serapan Atom

  Prinsip dasar dari SSA adalah penyerapan cahaya oleh atom bebas dari suatu unsur pada tingkat energi terendah (groundstate). Keadaan

  

groundstate dari sebuah atom adalah keadaan dimana semua elektron yang

  dimiliki unsur tersebut memiliki konfigurasi yang stabil. Saat cahaya diserap oleh atom, maka satu atau lebih elektron tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Penyerapan energi cahaya ini berlangsung pada panjang gelombang yang spesifik untuk setiap logam dan mengikuti hukum Lambert-Beer, yakni serapan berbanding lurus dengan konsentrasi uap atom dalam nyala (Vandecasteele &Block, 1993).

  2. Instrumentasi

  Spektrofotometri serapan atom memiliki lima komponen dasar, yaitu sumber cahaya, sistem atomisasi, monokromator, detektor, dan alat pembacaan (Welz & Michael, 2005).

  3. Sumber Cahaya

  Dua sumber cahaya utama pada alat spektrofotometer serapan atom adalah hollow cathode lamp (HCL) dan electrodeless discharge lamp (EDL). HCL terdiri dari katoda yang terbuat dari unsur yang akan dianalisis, sedangkan anoda terbuat dari tungsten, nikel, atau zirconium. Bagian luar dari HCL terbuat dari kaca pyrexatau quartz. Lampu ini diisi dengan neon atau argon dengan tekanan 100-200 Pa. Gas-gas tersebut mengemisikan spektrum garis yang tajam. HCL digunakan dengan mengalirkan listrik yang besarnya bergantung pada unsur yang akan dianalisis. Arus listrik tersebut sangat bervariasi antara 1-50 mA. Penggunaan arus listrik yang semakin tinggi dapat mengurangi masa kerja dari HCL (Ingle &Crouch, 1988). EDL lebih kuat dari HCL, memberikan presisi yang baik, dan batas deteksi yang lebih rendah (Welz dan Michael, 2005). EDL berisi halida atau unsur yang mudah menguap, bersama dengan neon atau argon dengan tekanan antara 30-300 Pa di dalam tabung

  

quartz . Sebagian besar EDL memancarkan radiasi 10 kali lebih kuat bila

dibandingkan dengan HCL (Ingle &Crouch, 1988).

  4. Sistem Atomisasi

  Sistem atomisasi yang digunakan pada spektrofotometer serapan atom dapat berupa nyala atau elektrotermal. Spektrofotometer serapan atom yang memiliki sistem atomisasi berupa nyala disebut Flame Atomic

  

Absorption Spectrometry (FAAS), sedangkan spektrofotometri serapan

  atom yang memiliki sistem atomisasi berupa elektrotermal disebut

Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (GFAAS).

Sistem atomisasi nyala dapat digunakan pada banyak unsur yang berbeda. Pada sistem atomisasi nyala, larutan sampel yang mengandung logam dalam bentuk garam akan diubah menjadi aerosol dengan dilewatkan pada nebulizer, kemudian dengan adanya penguapan pelarut, butiran aerosol akan menjadi padatan. Setelah itu, terjadi perubahan bentuk dari padatan menjadi gas dan senyawa yang terdapat di dalam sampel akan berdisosiasi menjadi bentuk atom-atomnya. Beberapa atom akan tereksitasi secara termal oleh nyala, tetapi kebanyakan atom tetap tinggal atom netral pada tingkat energi terendah (ground state). Atom-atom yang berada pada tingkat energi terendah ini, kemudian menyerap cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya (Cantle, 1982).

  5. Proses Atomisasi pada Spektrofotometer Serapan Atom

  Temperatur nyala dapat diperoleh dengan menggunakan kombinasi gas oksidan dan bahan bakar. Nyala yang paling umum digunakan yaitu nyala udara-asetilen dan N 2 O-asetilen (Vandecasteele dan Block, 1993). Nyala udara-asetilen memiliki temperatur 2100 °C

• –2300 °C, sedangkan nyala N

2 O-asetilen memiliki temperatur 2600 °C-2800 °C. Temperatur

  pada nyala udara-asetilen ini cukup untuk mendapatkan atomisasi unsur yang akan dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom. Nyala N

2 O-asetilen digunakan untuk penetapan kadar unsur yang

  membentuk oksida dan sulit terurai. Unsur-unsur tersebut adalah Al, B, Mo, Si, So, Ti, V, dan W (Jose, 2002).

  Dalam analisis digunakan dua macam gas pembakar yaitu gas pembakar yang bersifat oksidasi dan bahan bakar. Gas pengabsorbsi misalnya: udara, udara + O

  

2 , atau campuran O

2 + N

  2 O. Sedangkan contoh

  bahan bakar adalah gas alam, asetilen, butana, propana, dan H 2 . Spektrofotometer banyak digunakan dalam analisis kuantitatif logam alkali dan alkali tanah. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam analisis ini yaitu larutan sampel harus seencer mungkin, kadar senyawa yang dianalisis tidak lebih dari 5% dalam pelarut yang sesuai, larutan yang dianalisis sebaiknya diasamkan terlebih dahulu, atau jika dilebur dengan alkali tanah, terakhir harus diasamkan lagi. Pelarut yang digunakan sebaiknya bukan senyawa aromatik atau halogenida. Pelarut organik yang biasa digunakan adalah keton, ester, dan etil asetat (Mulja dan Suharman, 1995).

  6. Monokromator

  Fungsi dari monokromator pada spektrofotometer serapan atom adalah untuk memisahkan garis resonansi dari beberapa garis yang tidak diserap dan dipancarkan oleh sumber cahaya. Monokromator yang digunakan yaitu kisi difraksi, karena sebaran yang dihasilkan lebih seragam dibandingkan dengan prisma sehingga alat memiliki daya pisah yang baik (Cahyady, 2009).

  7. Detektor

  Detektor pada spektrofotometer serapan atom berfungsi mengubah intensitas radiasi menjadi arus listrik. Detektor yang biasa digunakan adalah tabung penggandaan foton atau photo multiplier tube detector (Mulja dan Suharman, 1997).

  8. Alat Pencatat

  Alat pencatat ini berupa alat yang telah dikalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorpsi. Hasil bacaan dapat berupa angka atau kurva yang menggambarkan nilai serapan atau intensitas emisi (Ganjar dan Rohman, 2007) 9.

   Penyiapan Sampel

  Destruksi sampel ini dilakukan untuk memutuskan ikatan antara unsur logam dengan matriks sampel, agar diperoleh logam dalam bentuk bebasnya sehingga dapat dianalisis dengan spektrofotometri serapan atom (Raimon, 1993). Teknik analisis yang banyak digunakan di laboratorium, termasuk spektrofotometer serapan atom membutuhkan sampel dalam bentuk cairan. Oleh karena itu, perlu dilakukan ekstraksi atau destruksi jika sampel yang akan digunakan adalah sampel padatan. Terdapat 3 teknik destruksi diantaranya adalah destruksi basah, destruksi kering, dan fusion. Reaksi yang terjadi pada ketiga teknik destruksi ini dipengaruhi oleh panas yang berasal dari penangas listrik, digestor block, dan microwave (Anderson, 1999).

  10. Destruksi kering

  Destruksi kering dilakukan dengan cara memanaskan sampel pada suhu 400 °C-600 °C selama 5-15 jam di dalam tungku. Penambahan garam dalam jumlah yang cukup banyak dapat menimbulkan kontaminasi yang besar (Anderson, 1999).

  11. Destruksi dengan Menggunakan Microwave

  Destruksi dengan menggunakan microwave merupakan modifikasi dari metode destruksi basah biasa. Metode destruksi ini telah banyak digunakan dalam proses penyiapan sampel sebelum dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom. Larutan asam ditambahkan ke dalam sampel kemudian didestruksi selama 5-40 menit. Destruksi dengan microwave menggunakan bejana yang kedap sehingga waktu yang digunakan untuk mendestruksi sampel lebih singkat dan dalam satu kali proses dapat langsung mendestruksi 8-12 sampel sehingga kerja peneliti menjadi lebih singkat. Inilah yang membedakan destruksi menggunakan

  

microwave berbeda dengan destruksi basah biasa yang hanya

  menggunakan labu erlenmeyer terbuka (tidak kedap) yang dipanaskan di atas penangas listrik (Anderson, 1999).

12. Destruksi Basah

  Destruksi basah adalah proses perombakan logam organik dengan menggunakan asam kuat, baik tunggal maupun campuran, kemudian dioksidasi menggunakan zat oksidator sehingga dihasilkan logam anorganik bebas. Destruksi basah sangat sesuai untuk penentuan unsur- unsur logam yang mudah menguap. Pelarut-pelarut yang dapat digunakan untuk destruksi basah adalah HNO

  3 dan HClO

  4. Pelarut-pelarut tersebut

  dapat digunakan secara tunggal maupun campuran. Kesempurnaan destruksi ditandai dengan diperolehnya larutan jernih pada larutan destruksi yang menunjukkan bahwa semua konstituen yang ada telah larut sempurna atau perombakan senyawa-senyawa organik telah berjalan dengan baik. Senyawa-senyawa garam yang terbentuk setelah destruksi merupakan senyawa garam yang stabil dan disimpan selama beberapa hari. Pada umumnya pelaksanaan kerja destruksi basah dilakukan dengan menggunakan metode kjeldhal. Metode destruksi basah lebih baik dari pada cara kering karena tidak banyak bahan yang hilang dengan suhu pengabuan yang sangat tinggi. Hal ini merupakan salah satu faktor mengapa cara basah lebih sering digunakan oleh para peneliti. Disamping itu destruksi dengan cara basah biasanya dilakukan untuk memperbaiki cara kering yang biasanya memerlukan waktu yang lama.

13. Gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom

  a. Gangguan Spektra Gangguan spektra terjadi bila panjang gelombang dari unsur yang diperiksa berhimpit dengan panjang gelombang dari atom atau molekul lain yang terdapat dalam larutan yang sedang diperiksa. Jarak antara spektrum yang satu dengan yang lain kurang dari 0,01 nm.

  Gangguan ini jarang dijumpai pada spektrofotometer serapan atom karena penggunaan sumber cahaya yang spesifik untuk unsur yang bersangkutan (Roth dan Blasvhke, 1988).

  b. Gangguan Fisika Gangguan fisika dapat terjadi karena perubahan viskositas larutan yang mempengaruhi kecepatan sampel menuju detector dan konsentrasi sampel. Oleh karena itu, sifat-sifat fisika zat yang diperiksa dan larutan pembanding harus sama (Oberdier, 1996).

  c. Gangguan Kimia Gangguan kimia dibagi menjadi dua yaitu, gangguan kimia dalam bentuk uap dan bentuk padat. Gangguan kimia ini biasanya memperkecil jumlah atom pada level energi terendah (ground state). Dalam nyala, atom dalam bentuk uap dapat berkurang karena terbentuknya senyawa seperti senyawa oksida atau klorida. Dengan menggunakan nyala yang sesuai, gangguan ini dapat dikurangi (Ebdon, 2006). Gangguan bentuk padat disebabkan karena terbentuknya senyawa yang sukar menguap atau sukar terdisosiasi dalam nyala. Hal ini terjadi pada saat pelarut menguap meninggalkan partikel-partikel padat waktu melewati nyala. Gangguan padat dapat diatasi dengan mengubah kondisi nyala, misalnya dengan penambahan aliran bahan bakar atau menggunakan nyala dengan suhu yang lebih tinggi, misalnya N O-asetilen sehingga dapat memperkecil pembentukan

  2 oksida yang stabil (Ebdon, 2006).

G. Validasi Metode Analisis

  Validasi metode analisis adalah proses dimana suatu metode ditetapkan melalui beberapa uji laboratorium untuk mengetahui bahwa parameter metode yang diuji memenuhi persyaratan untuk penerapan metode yang dimaksud. Tujuan utama validasi adalah untuk menjamin metode analisis yang digunakan mampu memberikan hasil yang cermat, handal, dan dapat dipercaya. Parameter metode analisis adalah kecermatan (akurasi), keseksamaan (presisi), selektivitas, linearitas, rentang, batas kuantitasi (LOQ) dan batas deteksi (LOD) (Horwitz, 1975).

  1. Keseksamaan

  Keseksamaan atau presisi adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual yang diukur melalui penyebaran hasil individu dari hasil rata-rata jika prosedur ditetapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil dari campuran yang homogen (Ganjar& Rohman, 2007).

  Keseksamaan diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variasi) dan dinyatakan sebagai keterulangan. Keterulangan adalah keseksamaan metode jika dilakukan berulang kali oleh analis yang sama, pada kondisi yang sama, dan dalam interval waktu yang pendek. Kriteria seksama diberikan jika metode memberikan simpangan baku relatif (koefisienvariasi) sebesar 2% atau kurang (Ganjar& Rohman, 2007).

  2. Selektivitas

  Selektivitas suatu metode adalah kemampuan dari metode tersebut untuk mengukur analit tertentu saja secara cermat dan seksama dengan adanya komponen lain yang mungkin ada didalam matriks sampel. Selektivitas sering kali dinyatakan sebagai derajat penyimpangan metode yang dilakukan terhadap sampel dengan penambahan cemaran, hasil urai, senyawa sejenis, atau senyawa asing lain ke dalamnya. Hasil dari sampel tersebut dibandingkan dengan hasil analisis sampel yang tidak mengandung bahan lain yang ditambahkan (Fifield dan Kealey, 2000). Jika cemaran dan hasil urai yang ditambahkan ke dalam sampel tidak tersedia, maka selektivitas dapat ditunjukkan dengan cara menganalisis sampel yang mengandung cemaran atau hasil urai dengan menggunakan metode tertentu lalu dibandingkan dengan metode lain untuk pengujian kemurnian, seperti kromatografi (Fifield dan Kealey, 2000).

  3. Linearitas

  Linearitas adalah kemampuan metode analisis untuk memberikan respon secara langsung atau dengan bantuan transformasi matematika yang baik dan proporsional terhadap konsentrasi analit dalam sampel. Linearitas dapat diperoleh dengan mengukur konsentrasi standar yang berbeda, minimal lima konsentrasi. Data yang diperoleh kemudian diproses menggunakan regresi linier, sehingga diperoleh nilai slope,

  

intersep , dan koefisien korelasi. Nilai koefisien korelasi di atas 0,9990

  sangat diharapkan untuk suatu metode analisis yang baik. Selain koefisien korelasi, simpangan baku residual (Sy) juga harus dihitung. Semua perhitungan matematika tersebut dapat diukur dengan menggunakan kalkulator atau perangkat lunak komputer (Anderson, 1999).

  4. Batas Kuantitasi (LOQ) dan Batas Deteksi (LOD)

  Batas kuantitasi merupakan parameter pada analisis renik dan diartikan sebagai jumlah terkecil analit dalam sampel yang masih dapat memenuhi kriteria cermat dan seksama. Batas deteksi adalah jumlah analit terkecil dalam sampel yang masih dapat dideteksi dan masih memberikan respon yang signifikan bila dibandingkan dengan blanko (Khopkar, 1990).

  Penentuan batas deteksi pada analisis yang menggunakan instrumen, batas deteksi dapat dihitung dengan mengukur respon blanko beberapa kali lalu dihitung simpangan baku blanko. Simpangan baku blanko (Sb) sama dengan simpangan baku residual (Sy/x) (Khopkar, 1990).