SINTESIS IONOFOR SEBAGAI BAHAN AKTIF ION SELEKTIF ELEKTRODA (ISE) UNTUK ANALISIS PENENTUAN MERKURI (HG) DI DALAM SAMPEL LINGKUNGAN.
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa
atas Rahmad dan Hidayat-Nya kepada penulis dari awal perkuliahan di Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan khususnya dalam
penyusunan skripsi yang berjudul “Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif
Elektroda (ISE) Untuk Analisis Penentuan Merkuri (Hg) Di Dalam Sampel
Lingkungan”
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai selesainya skripsi ini antara lain Bapak Drs.
Jamalum Purba, M.Si selaku Dosen Pembimbing skripsi yang begitu sabar dalam
memberikan arahan dan bimbingan, serta Bapak Prof. Drs. Manihar Situmorang,
M.Sc., Ph.D, Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si, Ibu Dra. Ani Sutiani, M,Si selaku
dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dalam penelitian ini.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Drs. P.M. Silitonga,
M.S selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis selama
perkuliahan, Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si, Bapak Drs. Rahmad Nauli, M.Si,
Bapak Dr. Marham Sitorus, M.Si, Bapak dan Ibu Dosen yang telah mendidik penulis
selama melakukan studi di kampus UNIMED dan juga staf pegawai Jurusan Kimia
FMIPA UNIMED Bang Jhon, Bang Eriadi, Bang Nizam, Bang Helmi, Kak Tia, Kak
Minda, Kak Seri yang sudah membantu penulis.
Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada ayahanda
Manualang Daulay dan ibunda Siti Murfiani, abangda Doan Sori Taon Daulay dan
adinda Siti Aisyah Daulay tiada kata yang dapat saya rangkai untuk menyatakan
setiap dukungan, doa dan kasih sayang mereka. Dan untuk seluruh keluarga besar
baik dari pihak ibunda dan ayahanda penulis.
v
Tak lupa juga penulis ucapkan terima kasih kepada sahabat-sahabat yang
memberikan dukungan terhadap penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini dengan baik, teristimewah pada sahabat-sahabat terbaik penulis selama
perkuliahan Jenni Purnama Sari, Nurjannah, Eka Indah Sari Siregar, Nurfalah
Hasibuan, Sri Astri Yani, Rusli Syahputra, dan Ardiansyah. Untuk sahabat dari SMP
Saidah Nasriah Lubis dan Siti Saban Dina Karo yang banyak memberi semangat.
Terima kasih banyak untuk teman satu bimbingan skripsi saya Gorat Victor Sibuea
dan teman satu penilitian Miska Likasina Tarigan, Lukman Hakim Harahap, Fanni
Kristiyanti Zendrato, Agam Syahputra Antonius Situmpul dan juga kepada seluruh
teman di kelas Kimia Non Dik 2009 yang tak dapat disebutkan satu-persatu kalian
banyak memberi arti selama perkuliahan penulis.
Terima
kasih
sebanyak-banyak
untuk
Kakanda
Muhammad
Tanta
Kurniawan yang telah banyak memberi doa, dukungan dan senantiasa memberi
nasehat kepada penulis.
Penulis menyadari skripsi ini masih banyak kekurangan baik dalam segi tata
bahasa maupun isi, untuk itu penuliskan mengharapkan kritik dan saran yang
membangun demi kesempurnakan skripsi ini (arini_fonica@ymail.com). Semoga
skripsi ini bermanfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis
ucapkan terima kasih.
Medan, 09 Semptember 2013
Penulis,
Arini Fonica Daulay
NIM. 409210003
vi
DAFTAR ISI
Lembaran Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 . Latar belakang Masalah
1.2 . Rumusan masalah
1.3 . Tujuan penelitian
1.4 . Manfaat penelitian
1
1
3
4
5
BAB II TINJAUAN TEORITIS
2.1. Ionofor
2.1.1. MekanismeTindakan Ionophor Terhadap Ion
2.1.2. Sintesis Ionophor Untuk analisa Logam
2.2. Penemuan Eter Mahkota
2.2.1. Afinitas Eter Mahkota Terhadap Kation
2.2.2. Senyawa Eter
2.2.3. Struktur dan Ikatan Senyawa Eter
2.2.4. Sifat-Sifat Fisika Senyawa Eter
2.3. Crown Eter (Mahkota Eter)
2.4. Ion Selektif Elektroda
2.5. Kinerja Ion Selektif Elektroda
2.6. Karakteristik Merkuri Dan Efek Bahaya Dari Merkuri
5
5
5
5
6
7
7
7
7
8
9
11
12
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.4. Bagan Alir Penelitian Sintesis ionofor 1,4,10,13-tetraoxa-7,16diazacyclooctadecane (DC)
16
16
16
16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sintesis 7,16-dithenoyl-1,4,10,13-tetraoksa-7,16diazacyclooctadecane
(DTODC)
4.2. Pembahasan
4.2.1. Percobaan Sintesis DTODC I
18
17
18
22
22
vii
4.2.2. Percobaan Sintesis DTODC II
4.2.3. Percobaan Sintesis DTODC III
4.2.4. Percobaan Sintesis DTODC IV
4.3. Pembacaan Hasil Spektroskopi Infra Red(IR) pada Hasil Sintesis.
4.4. Pembacaan Hasil Spektroskopi GC-MS pada Hasil Sintesis.
22
23
23
27
27
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
29
29
29
DAFTAR PUSTAKA
30
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel Hasil Percobaan Sintesis ionofor ,pada data di tabel,
pengembangan
terletak
pada
komposisi
antara
reaktan1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane (DC)
dengan 2-tiofenilkarbonil klorida (TCC) dimana berdasarkan
tabel diatas disimpulkan penambahan jumlah
2tiofenilkarbonil klorida (TCC) berpengaruh terhadap jumlah
berat hasil sintesis yang dihasilkan
21
Analisis sintesis Ionofor yang telah dilakukan Berdasarkan
Bentuk fisik, Warna Dan Titik Leleh serta % Rendemen
yang dihasilkan. Berdasarkan tabel ini ddapat dilihat hasil
sintesis ke IV memiliki titik leelh tertinggi yaitu 130 ⁰C,dan
dengan persen Randemen terbanyak yaitu 55,22%.
24
Hasil Pendekatan Spektrum IR
27
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pengambaran secara 3 dimensi dimana mengambarkan
efek induksi senyawa eter mahkota dalam mengikat kation
(a) eter mahkota dibenzo -18 bebas (b) eter mahkota
dibenzo -18 yang menangkap ion K+ (G. Gokel, 1991)
6
Gambar 2.2. Struktur eter mahkota yang secara umum di gunakan
dalam sintesis senyawa ionofor antara lain: (A) 1-mahkota4;(B)15-mahkota-5 (C) 18-mahkota-6 (D) dibenzo-18mahkota-6 dan (E) diaza-18-mahkota-6 dan diaza-18mahkota-6. (Situmorang, 2001).
9
Gambar 2.3. Desain Galvanic Sederhana yang mengambarkan desain
alat potensiometer yang terdiri dari elektroda kerja dan
elektroda pembanding serta volt meter untk memngukur
perbedaan potensial dalam larutan ( Bailey,1976)
10
Gambar 2.4. ISE Flouride Sederhana (Siswanta, 1996)
12
Gambar 4.1. Gambar 4.1. Reaksi pembentukan DTODC dengan reaksi
subtitusigA yang mana atom H yang berikatan dengan
nitrogen pada senyawa 1,4,10,13-tetraoksa-7,16
diazosiklooktadecana (DC) disubtitusi oleh 2-Thiofenil
karbonil Klorida.Tetra Hidro furan berguna sebagai pelarut
reaktan
19
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
Gambar 4.4.
Gambar 4.5.
Mekanisme Reaksi DTODC,dimana terjadi reaksi Sintesis
yaitu reaksi subtitusi atom H pada unsur nitrogen pada
senyawa 1,4,10,13-tertraoksa-7,16 diazasiklooktadecana
(DC) di subtitusi Thiofenil Karnonil klorida dimana
klorida dan Hidrogen adalah gugus yang mudah pergi
19
hasil sintesis dengan perbandingan 3:5 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
hasil sintesis dengan perbandingan 3:8 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
hasil sintesis dengan perbandingan 3:10 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
viii
Gambar 4.6.
Gambar 4.7.
Gambar hasil analisis percobaan sintesis DTODC IV yang
dianalisis mengunakan Spektroskopi Infra Red (IR). Pada
Hasil analisis sampel, dapat dilihat adanya serapan khas
gugus karbonil.
26
Pembacaan Hasil Spektroskopi GC-MS pada Hasil
Sintesis.
28
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Rendemen Ionofor DTODC
32
Lampiran 2. Dokumentasi
39
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sintesis dari “cabang” turunan diaza crown untuk aplikasi potensial dalam
menanggap kation logam berat adalah salah satu aspek yang sangat penting dalam
tugas ini. Cabang ganda pada eter diaza crown mengandung gugus pengikat kation
pada atom nitrogen yang telah digunakan akhir-akhir ini dalam reaksi fasa-transfer
dan membrane pemindah kation. Khususnya, ionofor yang mengandung gugus thinyl
pada nitrogen memberikan transfortasi yang baik untuk ion logam timbal (II) pada
membran transfor kation. Kemudian, pada awalnya sintesis jenis eter diazacrown Ntersubtitusi digunakan sebagai ionofor timbal (II) dan Merkuri (II) untuk aplikasi
membran sensor.
Usaha pencarian dan sintesis senyawa ionofor untuk penentuan merkuri pada
saat ini banyak mendapat perhatian, karena aplikasinya untuk digunakan dalam
komponen sensor dalam kimia analisis sangat luas. Beberapa penelitian untuk
pengembangan komponen ISE telah dilaporkan oleh Yang, dkk (1997) dan Yang, dkk
(1998) telah berhasil mensintesis turunan diazakrown eter seperti 7,16-dithinil1,4,10,13-tetraoksa-7,16-diazasiklooktadekana (DTDC) dan 7,16-di(2-metilquinoli)1,4,10,13-tetraoksa-7,16-diazasiklooktadekana (DQDC) yang digunakan sebagai
komponen ionofor dalam membran polivinilklorida dapat memberikan respon yang
selektif terhadap ion merkuri, namun bahan ini sangat sulit untuk dicari dan harganya
sangat mahal di Indonesia.
Beberapa penelitian untuk pengembangan potensiometri merkuri juga telah
dilaporkan oleh Situmorang, dkk (2005), dimana komponen dasar elektroda (ionofor)
yang telah digunakan adalah senyawa 1,4,10-trioxa-7,13-diazacyclopentadecane dan
memberikan selektivitas yang cukup baik dan memberikan respon yang konstan
selama lebih 19 hari, setelah itu mengalami sedikit penurunan apabila elektroda ISE-
2
Hg tidak disimpan dalam keadaan baru dan kondisi kering didalam kulkas. Oleh
karena itu peneliti tertarik untuk mengganti senyawa ionofor tersebut melalui sintesis
yang sebelumya telah berhasil disintesis oleh Yank, dkk. (1998).
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar
g
dari 5 /cm3, antara lain merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), dan tembaga (Cu).
Dalam kadar rendah logam berat pada umumnya sudah beracun bagi tumbuhan dan
hewan, termasuk manusia. Logam berat merkuri tidak dibutuhkan oleh tubuh
manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam-logam tersebut, tubuh akan
mengeluarkannya sebagian. Sisanya akan terakumulasi pada bagian tubuh tertentu,
seperti ginjal, hati kuku, jaringan lemak dan rambut.
Beberapa metode analisis yang telah dikembangkan untuk penentuan merkuri
secara kuantitatif adalah metode spektrometri sinar tampak (Islam, dkk., 2007;
Fleming, dkk., 2006; Khan, dkk.,2005; Chatterje, dkk., 2002; Hashem, 2002),
spektrometri serapan atom (Mullapudi, dkk., 2008; Wijnhoven, dkk., 2007; da Silva,
dkk.,2002; Izgi, dkk.,2000), spektrofluorimetri (Li,dkk., 2006) dan Fluoresens
(Yoon,dkk.,2005). Dari hasil penelusuran studi pustaka diketahui bahwa metode
analisis penentuan merkuri masih didominasi metode spektrometri serapan atom
menggunakan atomic absorbtion spectroscopy (AAS) khusus, yaitu CV-AAS (Qi,
dkk., 2007; Silva ,dkk., 2006; Li ,dkk., 2006; Baughman, 2006). Untuk penentuan
merkuri di lapangan , beberapa metode analisis di atas sulit dilakukan karena
tingginya biaya analisis dan rendahnya selektifitas penganalisaan. Penentuan merkuri
menggunakan spektrofotometri sinar tampak kurang selektif yang disebabkan oleh
kehadiran senyawa yang menggangu pengukuran optik (interferen) sehingga hasil
analisis kurang akurat. Di samping itu, spektrofotometri sinar tampak selalu
membutuhkan zat kimia pengabsorbsi yang harganya mahal, dan kebanyakan
senyawa kimia pengabsorbsi ini bersifat karsinogenik sehingga tidak aman bagi
pengguna (tenaga analis). Oleh karena itu, dibutuhkan suatu metode alternatif yang
lebih praktis, murah dan lebih cepat dengan peralatan yang sederhana. Dengan
3
mempertimbangkan alasan-alasan tersebut maka ESI (Elektroda Selektif Ion)
ditawarkan sebagai metode alternatif untuk analisis ion.
Tujuan penelitian adalah mensintesis senyawa ionofor azakrown berupa
senyawa
7,16-Dithenoyl
-1,4,10,13-tetraoxa
-7,16-diazacyclooctadecane
(DC)
sebagai senyawa ionofor yang menjadi komponen aktif di dalam membran elektroda
ion selektif yang memberikan reaksi selektif dan sensitif terhadap logam berat
merkuri yang terdapat di dalam sampel lingkungan.
Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan diatas, dibutuhkan instrumen
analisis sederhana, sensitif, selektif, hasil analisis akurat, prosedur analisis sederhana
dan dengan biaya relatif rendah tapi baik yaitu dengan menggunakan sensor
potensiometri dengan menggunakan ion selektif elektroda (ISE). Berdasarkan uraian
tersebut maka peneliti tertarik membuat penelitian dengan judul Sintesis Ionofor
Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif Elektroda (ISE) Untuk Penentuan Merkuri (Hg)
Dalam Sampel Lingkungan.
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka diperoleh batasan masalah
sebagai berikut :
1. Sintesis senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE).
2. Desain membran ISE dari hasil sintesis ionofor.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah diatas maka dapat dirumuskan masalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana cara untuk mensintesis senyawa ionofor turunan azakrown
DTODC yang akan digunakan sebagai komponen membran ion selektif
4
elektroda untuk penentuan logam berat dalam sampel lingkungan dari bahan
dasar DC ?.
2. Bagaimana merancang instrumen analisis berupa Ion Selektif Elektroda (ISE)
yang mengandung ionofor DTODC sehingga dapat memberikan respon
terhadap ion merkuri ?.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Mensintesis senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE) yang akan
digunakan untuk penentuan ion logam merkuri (Hg) di dalam sampel
lingkungan.
2. Membuat rancang bangun sensor potensiometri dengan Ion Selektif Elektroda
(ISE) yang memiliki daya analisis yang sensitif, selektif, akurat, cepat, stabil,
keterulangan baik, sederhana, serbaguna, mudah pengoperasiannya, dan
dengan biaya analisis relatif murah untuk penentuan logam merkuri (Hg) di
dalam sampel lingkungan.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat dperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Menghasilkan senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda ion selektif untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE)
yang akan digunakan untuk penentuan ion logam merkuri (Hg) di dalam
sampel lingkungan.
2. Mendapat instrumen analisis berupa sensor potensiometri dengan ISE yang
memiliki daya analisis yang sensitif, selektif, akurat, cepat, stabil,
keterulangan baik, sederhana, serbaguna, mudah pengoperasiannya, dan
dengan biaya analisis relatif murah untuk penentuan logam merkuri (Hg) di
dalam sampel lingkungan.
31
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil sintesis yang dihasilkan bebentuk kristal berwarna putih.
2. Pengulangan sintesis dilakukan sebanyak IV kali, dari hasil pengulangan
dapat dilihat hasil sintesis yang bagus adalah pada pengulangan ke IV.
3. Hasil analisis pada pengulangan Ke IV adalah bentuk berupa kristal, berwarna
putih, titik leleh 1300C, hasil rendemen adalah 53,22%.
4. Hasil analisis pengukuran mengunakan Spektroskopi IR untuk hasil analisis sintesis
yang IV menunjukan hasil yang baik. Terdapat serapan gugus karbonil pada pada
panjang gelombang 1699,22.
5.2. Saran
Saran untuk penelitian ini adalah agar labu evaporator di sesuaikan dengan
volume hasil sintesis yang akan di evaporator.
32
DAFTAR PUSTAKA
Alfian, Zul.., (2006), Merkuri : Antara Manfaat dan Efek Penggunaanya Bagi
Kesehatan Manusia dan Lingkungan, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Anonim, (2000), Merkuri dan Dampaknya Terhadap Manusia. http://www.google.co.id
(diakses 20 Maret 2013).
Anonim, (2009). Keracunan Merkuri, http://www.ahliwasir.com/news/42/Keracunan-Merkuri
(diakses tanggal 20 Maret 2013).
Bailey L. P., (1983), Analysis With Ion Selective Electrodes, Heyden & Son Ltd.,
London.
Cheng, W., Zhang, G., dan Yao, H., (2006), Genotypie and environmental variation
in cadmium, chromium, arsenic, nickel, and lead concentrations in rice
grains, J Zhejiang Univ Sci B. 7(7): 565-571.
Day R.A dan Underwood A.L., (1998), Analisis Kimia Kuantitatif Edisi ke-6. Jakarta:
Erlangga.
Fessenden dan Fessenden., (1986). Kimia Organik jilid 1. Ed ke-3. Pudjaatmaka AH,
penerjemah, Erlangga ,Jakarta. Terjemahan dari Organic Chemistry.
Khopkar., (1990), Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : UI Press. Medan.
Samosir, Eko., (2012)., Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif Elektroda
(Ise) Untuk Analisis Penentuan Logam Merkuri (Hg) Di Dalam Sampel
Lingkungan, Laporan Skripsi. Universitas Negeri Medan ,Medan.
Siswanta, D., (1996). Development of Novel Ionophore for Chemical Ion Sensor.
Dissertation. Keio University ,Yokohama.
Situmorang, M., (2007), Kimia Lingkungan, Jurusan Kimia FMIPA UNIMED.
Situmorang, M., (2001), Potensiometri Penentuan Timbal Dengan Menggunakan
Elektroda Ion Selektif, Jurnal Penelitian SAINTIKA 3(2): 100-109.
Situmorang, M., (2001), Sintesi Ionofor Azacrown Untuk Membran Elektroda Ion
Selektif Penentuan Timbal, Laporan Penelitian. FMIPA UNIMED, Medan.
33
Situmorang, M.., Simarmata, R.., Napitupulu, S. K., Sitanggang, P., dan Sibarani,
O.M., (2005), Pembuatan Elektroda Ion Selektif Untuk Penentuan Merkuri
(ISE-Hg), Jurnal Sain Indonesia 29(4): 126-134.
Talebi, S.M., (1998), Determination of lead associated with airbone particulate
matter by flame atomic absorption and wavelength disperse x-ray
fluorescence spectrometry, International Journal of Environmental Analytical
Chemistry 72: 1- 9.
Yang, X.H., Hibbert, D.B., dan Alexander, P.W., (1998). Flow Injection
Potensiomerty by PVC-Membrane Electroda with Substituted Azacrwon
Ionophore for Determination of Lead (II) and mercury (II) Ion. Analitica
Chemica Acta 372: 387-398.
Zainiati., (2012), Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif
Elektroda (Ise)
Untuk Analisis Penentuan Logam Merkuri (Hg) dalam Sampel Kosmetik,
Laporan Skripsi. Universitas Negeri Medan ,Medan.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa
atas Rahmad dan Hidayat-Nya kepada penulis dari awal perkuliahan di Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan khususnya dalam
penyusunan skripsi yang berjudul “Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif
Elektroda (ISE) Untuk Analisis Penentuan Merkuri (Hg) Di Dalam Sampel
Lingkungan”
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai selesainya skripsi ini antara lain Bapak Drs.
Jamalum Purba, M.Si selaku Dosen Pembimbing skripsi yang begitu sabar dalam
memberikan arahan dan bimbingan, serta Bapak Prof. Drs. Manihar Situmorang,
M.Sc., Ph.D, Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si, Ibu Dra. Ani Sutiani, M,Si selaku
dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dalam penelitian ini.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Drs. P.M. Silitonga,
M.S selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis selama
perkuliahan, Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si, Bapak Drs. Rahmad Nauli, M.Si,
Bapak Dr. Marham Sitorus, M.Si, Bapak dan Ibu Dosen yang telah mendidik penulis
selama melakukan studi di kampus UNIMED dan juga staf pegawai Jurusan Kimia
FMIPA UNIMED Bang Jhon, Bang Eriadi, Bang Nizam, Bang Helmi, Kak Tia, Kak
Minda, Kak Seri yang sudah membantu penulis.
Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada ayahanda
Manualang Daulay dan ibunda Siti Murfiani, abangda Doan Sori Taon Daulay dan
adinda Siti Aisyah Daulay tiada kata yang dapat saya rangkai untuk menyatakan
setiap dukungan, doa dan kasih sayang mereka. Dan untuk seluruh keluarga besar
baik dari pihak ibunda dan ayahanda penulis.
v
Tak lupa juga penulis ucapkan terima kasih kepada sahabat-sahabat yang
memberikan dukungan terhadap penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini dengan baik, teristimewah pada sahabat-sahabat terbaik penulis selama
perkuliahan Jenni Purnama Sari, Nurjannah, Eka Indah Sari Siregar, Nurfalah
Hasibuan, Sri Astri Yani, Rusli Syahputra, dan Ardiansyah. Untuk sahabat dari SMP
Saidah Nasriah Lubis dan Siti Saban Dina Karo yang banyak memberi semangat.
Terima kasih banyak untuk teman satu bimbingan skripsi saya Gorat Victor Sibuea
dan teman satu penilitian Miska Likasina Tarigan, Lukman Hakim Harahap, Fanni
Kristiyanti Zendrato, Agam Syahputra Antonius Situmpul dan juga kepada seluruh
teman di kelas Kimia Non Dik 2009 yang tak dapat disebutkan satu-persatu kalian
banyak memberi arti selama perkuliahan penulis.
Terima
kasih
sebanyak-banyak
untuk
Kakanda
Muhammad
Tanta
Kurniawan yang telah banyak memberi doa, dukungan dan senantiasa memberi
nasehat kepada penulis.
Penulis menyadari skripsi ini masih banyak kekurangan baik dalam segi tata
bahasa maupun isi, untuk itu penuliskan mengharapkan kritik dan saran yang
membangun demi kesempurnakan skripsi ini (arini_fonica@ymail.com). Semoga
skripsi ini bermanfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis
ucapkan terima kasih.
Medan, 09 Semptember 2013
Penulis,
Arini Fonica Daulay
NIM. 409210003
vi
DAFTAR ISI
Lembaran Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
Halaman
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 . Latar belakang Masalah
1.2 . Rumusan masalah
1.3 . Tujuan penelitian
1.4 . Manfaat penelitian
1
1
3
4
5
BAB II TINJAUAN TEORITIS
2.1. Ionofor
2.1.1. MekanismeTindakan Ionophor Terhadap Ion
2.1.2. Sintesis Ionophor Untuk analisa Logam
2.2. Penemuan Eter Mahkota
2.2.1. Afinitas Eter Mahkota Terhadap Kation
2.2.2. Senyawa Eter
2.2.3. Struktur dan Ikatan Senyawa Eter
2.2.4. Sifat-Sifat Fisika Senyawa Eter
2.3. Crown Eter (Mahkota Eter)
2.4. Ion Selektif Elektroda
2.5. Kinerja Ion Selektif Elektroda
2.6. Karakteristik Merkuri Dan Efek Bahaya Dari Merkuri
5
5
5
5
6
7
7
7
7
8
9
11
12
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.4. Bagan Alir Penelitian Sintesis ionofor 1,4,10,13-tetraoxa-7,16diazacyclooctadecane (DC)
16
16
16
16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sintesis 7,16-dithenoyl-1,4,10,13-tetraoksa-7,16diazacyclooctadecane
(DTODC)
4.2. Pembahasan
4.2.1. Percobaan Sintesis DTODC I
18
17
18
22
22
vii
4.2.2. Percobaan Sintesis DTODC II
4.2.3. Percobaan Sintesis DTODC III
4.2.4. Percobaan Sintesis DTODC IV
4.3. Pembacaan Hasil Spektroskopi Infra Red(IR) pada Hasil Sintesis.
4.4. Pembacaan Hasil Spektroskopi GC-MS pada Hasil Sintesis.
22
23
23
27
27
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
29
29
29
DAFTAR PUSTAKA
30
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel Hasil Percobaan Sintesis ionofor ,pada data di tabel,
pengembangan
terletak
pada
komposisi
antara
reaktan1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane (DC)
dengan 2-tiofenilkarbonil klorida (TCC) dimana berdasarkan
tabel diatas disimpulkan penambahan jumlah
2tiofenilkarbonil klorida (TCC) berpengaruh terhadap jumlah
berat hasil sintesis yang dihasilkan
21
Analisis sintesis Ionofor yang telah dilakukan Berdasarkan
Bentuk fisik, Warna Dan Titik Leleh serta % Rendemen
yang dihasilkan. Berdasarkan tabel ini ddapat dilihat hasil
sintesis ke IV memiliki titik leelh tertinggi yaitu 130 ⁰C,dan
dengan persen Randemen terbanyak yaitu 55,22%.
24
Hasil Pendekatan Spektrum IR
27
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pengambaran secara 3 dimensi dimana mengambarkan
efek induksi senyawa eter mahkota dalam mengikat kation
(a) eter mahkota dibenzo -18 bebas (b) eter mahkota
dibenzo -18 yang menangkap ion K+ (G. Gokel, 1991)
6
Gambar 2.2. Struktur eter mahkota yang secara umum di gunakan
dalam sintesis senyawa ionofor antara lain: (A) 1-mahkota4;(B)15-mahkota-5 (C) 18-mahkota-6 (D) dibenzo-18mahkota-6 dan (E) diaza-18-mahkota-6 dan diaza-18mahkota-6. (Situmorang, 2001).
9
Gambar 2.3. Desain Galvanic Sederhana yang mengambarkan desain
alat potensiometer yang terdiri dari elektroda kerja dan
elektroda pembanding serta volt meter untk memngukur
perbedaan potensial dalam larutan ( Bailey,1976)
10
Gambar 2.4. ISE Flouride Sederhana (Siswanta, 1996)
12
Gambar 4.1. Gambar 4.1. Reaksi pembentukan DTODC dengan reaksi
subtitusigA yang mana atom H yang berikatan dengan
nitrogen pada senyawa 1,4,10,13-tetraoksa-7,16
diazosiklooktadecana (DC) disubtitusi oleh 2-Thiofenil
karbonil Klorida.Tetra Hidro furan berguna sebagai pelarut
reaktan
19
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
Gambar 4.4.
Gambar 4.5.
Mekanisme Reaksi DTODC,dimana terjadi reaksi Sintesis
yaitu reaksi subtitusi atom H pada unsur nitrogen pada
senyawa 1,4,10,13-tertraoksa-7,16 diazasiklooktadecana
(DC) di subtitusi Thiofenil Karnonil klorida dimana
klorida dan Hidrogen adalah gugus yang mudah pergi
19
hasil sintesis dengan perbandingan 3:5 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
hasil sintesis dengan perbandingan 3:8 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
hasil sintesis dengan perbandingan 3:10 yang berbentuk
kristal berwarna putih
20
viii
Gambar 4.6.
Gambar 4.7.
Gambar hasil analisis percobaan sintesis DTODC IV yang
dianalisis mengunakan Spektroskopi Infra Red (IR). Pada
Hasil analisis sampel, dapat dilihat adanya serapan khas
gugus karbonil.
26
Pembacaan Hasil Spektroskopi GC-MS pada Hasil
Sintesis.
28
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Rendemen Ionofor DTODC
32
Lampiran 2. Dokumentasi
39
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sintesis dari “cabang” turunan diaza crown untuk aplikasi potensial dalam
menanggap kation logam berat adalah salah satu aspek yang sangat penting dalam
tugas ini. Cabang ganda pada eter diaza crown mengandung gugus pengikat kation
pada atom nitrogen yang telah digunakan akhir-akhir ini dalam reaksi fasa-transfer
dan membrane pemindah kation. Khususnya, ionofor yang mengandung gugus thinyl
pada nitrogen memberikan transfortasi yang baik untuk ion logam timbal (II) pada
membran transfor kation. Kemudian, pada awalnya sintesis jenis eter diazacrown Ntersubtitusi digunakan sebagai ionofor timbal (II) dan Merkuri (II) untuk aplikasi
membran sensor.
Usaha pencarian dan sintesis senyawa ionofor untuk penentuan merkuri pada
saat ini banyak mendapat perhatian, karena aplikasinya untuk digunakan dalam
komponen sensor dalam kimia analisis sangat luas. Beberapa penelitian untuk
pengembangan komponen ISE telah dilaporkan oleh Yang, dkk (1997) dan Yang, dkk
(1998) telah berhasil mensintesis turunan diazakrown eter seperti 7,16-dithinil1,4,10,13-tetraoksa-7,16-diazasiklooktadekana (DTDC) dan 7,16-di(2-metilquinoli)1,4,10,13-tetraoksa-7,16-diazasiklooktadekana (DQDC) yang digunakan sebagai
komponen ionofor dalam membran polivinilklorida dapat memberikan respon yang
selektif terhadap ion merkuri, namun bahan ini sangat sulit untuk dicari dan harganya
sangat mahal di Indonesia.
Beberapa penelitian untuk pengembangan potensiometri merkuri juga telah
dilaporkan oleh Situmorang, dkk (2005), dimana komponen dasar elektroda (ionofor)
yang telah digunakan adalah senyawa 1,4,10-trioxa-7,13-diazacyclopentadecane dan
memberikan selektivitas yang cukup baik dan memberikan respon yang konstan
selama lebih 19 hari, setelah itu mengalami sedikit penurunan apabila elektroda ISE-
2
Hg tidak disimpan dalam keadaan baru dan kondisi kering didalam kulkas. Oleh
karena itu peneliti tertarik untuk mengganti senyawa ionofor tersebut melalui sintesis
yang sebelumya telah berhasil disintesis oleh Yank, dkk. (1998).
Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai massa jenis lebih besar
g
dari 5 /cm3, antara lain merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), dan tembaga (Cu).
Dalam kadar rendah logam berat pada umumnya sudah beracun bagi tumbuhan dan
hewan, termasuk manusia. Logam berat merkuri tidak dibutuhkan oleh tubuh
manusia, sehingga bila makanan tercemar oleh logam-logam tersebut, tubuh akan
mengeluarkannya sebagian. Sisanya akan terakumulasi pada bagian tubuh tertentu,
seperti ginjal, hati kuku, jaringan lemak dan rambut.
Beberapa metode analisis yang telah dikembangkan untuk penentuan merkuri
secara kuantitatif adalah metode spektrometri sinar tampak (Islam, dkk., 2007;
Fleming, dkk., 2006; Khan, dkk.,2005; Chatterje, dkk., 2002; Hashem, 2002),
spektrometri serapan atom (Mullapudi, dkk., 2008; Wijnhoven, dkk., 2007; da Silva,
dkk.,2002; Izgi, dkk.,2000), spektrofluorimetri (Li,dkk., 2006) dan Fluoresens
(Yoon,dkk.,2005). Dari hasil penelusuran studi pustaka diketahui bahwa metode
analisis penentuan merkuri masih didominasi metode spektrometri serapan atom
menggunakan atomic absorbtion spectroscopy (AAS) khusus, yaitu CV-AAS (Qi,
dkk., 2007; Silva ,dkk., 2006; Li ,dkk., 2006; Baughman, 2006). Untuk penentuan
merkuri di lapangan , beberapa metode analisis di atas sulit dilakukan karena
tingginya biaya analisis dan rendahnya selektifitas penganalisaan. Penentuan merkuri
menggunakan spektrofotometri sinar tampak kurang selektif yang disebabkan oleh
kehadiran senyawa yang menggangu pengukuran optik (interferen) sehingga hasil
analisis kurang akurat. Di samping itu, spektrofotometri sinar tampak selalu
membutuhkan zat kimia pengabsorbsi yang harganya mahal, dan kebanyakan
senyawa kimia pengabsorbsi ini bersifat karsinogenik sehingga tidak aman bagi
pengguna (tenaga analis). Oleh karena itu, dibutuhkan suatu metode alternatif yang
lebih praktis, murah dan lebih cepat dengan peralatan yang sederhana. Dengan
3
mempertimbangkan alasan-alasan tersebut maka ESI (Elektroda Selektif Ion)
ditawarkan sebagai metode alternatif untuk analisis ion.
Tujuan penelitian adalah mensintesis senyawa ionofor azakrown berupa
senyawa
7,16-Dithenoyl
-1,4,10,13-tetraoxa
-7,16-diazacyclooctadecane
(DC)
sebagai senyawa ionofor yang menjadi komponen aktif di dalam membran elektroda
ion selektif yang memberikan reaksi selektif dan sensitif terhadap logam berat
merkuri yang terdapat di dalam sampel lingkungan.
Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan diatas, dibutuhkan instrumen
analisis sederhana, sensitif, selektif, hasil analisis akurat, prosedur analisis sederhana
dan dengan biaya relatif rendah tapi baik yaitu dengan menggunakan sensor
potensiometri dengan menggunakan ion selektif elektroda (ISE). Berdasarkan uraian
tersebut maka peneliti tertarik membuat penelitian dengan judul Sintesis Ionofor
Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif Elektroda (ISE) Untuk Penentuan Merkuri (Hg)
Dalam Sampel Lingkungan.
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka diperoleh batasan masalah
sebagai berikut :
1. Sintesis senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE).
2. Desain membran ISE dari hasil sintesis ionofor.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah diatas maka dapat dirumuskan masalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana cara untuk mensintesis senyawa ionofor turunan azakrown
DTODC yang akan digunakan sebagai komponen membran ion selektif
4
elektroda untuk penentuan logam berat dalam sampel lingkungan dari bahan
dasar DC ?.
2. Bagaimana merancang instrumen analisis berupa Ion Selektif Elektroda (ISE)
yang mengandung ionofor DTODC sehingga dapat memberikan respon
terhadap ion merkuri ?.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Mensintesis senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE) yang akan
digunakan untuk penentuan ion logam merkuri (Hg) di dalam sampel
lingkungan.
2. Membuat rancang bangun sensor potensiometri dengan Ion Selektif Elektroda
(ISE) yang memiliki daya analisis yang sensitif, selektif, akurat, cepat, stabil,
keterulangan baik, sederhana, serbaguna, mudah pengoperasiannya, dan
dengan biaya analisis relatif murah untuk penentuan logam merkuri (Hg) di
dalam sampel lingkungan.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat dperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Menghasilkan senyawa-senyawa ionofor turunan azakrown DTODC sebagai
membran elektroda ion selektif untuk Analisis Ion Selektif Elektroda (ISE)
yang akan digunakan untuk penentuan ion logam merkuri (Hg) di dalam
sampel lingkungan.
2. Mendapat instrumen analisis berupa sensor potensiometri dengan ISE yang
memiliki daya analisis yang sensitif, selektif, akurat, cepat, stabil,
keterulangan baik, sederhana, serbaguna, mudah pengoperasiannya, dan
dengan biaya analisis relatif murah untuk penentuan logam merkuri (Hg) di
dalam sampel lingkungan.
31
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil sintesis yang dihasilkan bebentuk kristal berwarna putih.
2. Pengulangan sintesis dilakukan sebanyak IV kali, dari hasil pengulangan
dapat dilihat hasil sintesis yang bagus adalah pada pengulangan ke IV.
3. Hasil analisis pada pengulangan Ke IV adalah bentuk berupa kristal, berwarna
putih, titik leleh 1300C, hasil rendemen adalah 53,22%.
4. Hasil analisis pengukuran mengunakan Spektroskopi IR untuk hasil analisis sintesis
yang IV menunjukan hasil yang baik. Terdapat serapan gugus karbonil pada pada
panjang gelombang 1699,22.
5.2. Saran
Saran untuk penelitian ini adalah agar labu evaporator di sesuaikan dengan
volume hasil sintesis yang akan di evaporator.
32
DAFTAR PUSTAKA
Alfian, Zul.., (2006), Merkuri : Antara Manfaat dan Efek Penggunaanya Bagi
Kesehatan Manusia dan Lingkungan, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Anonim, (2000), Merkuri dan Dampaknya Terhadap Manusia. http://www.google.co.id
(diakses 20 Maret 2013).
Anonim, (2009). Keracunan Merkuri, http://www.ahliwasir.com/news/42/Keracunan-Merkuri
(diakses tanggal 20 Maret 2013).
Bailey L. P., (1983), Analysis With Ion Selective Electrodes, Heyden & Son Ltd.,
London.
Cheng, W., Zhang, G., dan Yao, H., (2006), Genotypie and environmental variation
in cadmium, chromium, arsenic, nickel, and lead concentrations in rice
grains, J Zhejiang Univ Sci B. 7(7): 565-571.
Day R.A dan Underwood A.L., (1998), Analisis Kimia Kuantitatif Edisi ke-6. Jakarta:
Erlangga.
Fessenden dan Fessenden., (1986). Kimia Organik jilid 1. Ed ke-3. Pudjaatmaka AH,
penerjemah, Erlangga ,Jakarta. Terjemahan dari Organic Chemistry.
Khopkar., (1990), Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : UI Press. Medan.
Samosir, Eko., (2012)., Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif Elektroda
(Ise) Untuk Analisis Penentuan Logam Merkuri (Hg) Di Dalam Sampel
Lingkungan, Laporan Skripsi. Universitas Negeri Medan ,Medan.
Siswanta, D., (1996). Development of Novel Ionophore for Chemical Ion Sensor.
Dissertation. Keio University ,Yokohama.
Situmorang, M., (2007), Kimia Lingkungan, Jurusan Kimia FMIPA UNIMED.
Situmorang, M., (2001), Potensiometri Penentuan Timbal Dengan Menggunakan
Elektroda Ion Selektif, Jurnal Penelitian SAINTIKA 3(2): 100-109.
Situmorang, M., (2001), Sintesi Ionofor Azacrown Untuk Membran Elektroda Ion
Selektif Penentuan Timbal, Laporan Penelitian. FMIPA UNIMED, Medan.
33
Situmorang, M.., Simarmata, R.., Napitupulu, S. K., Sitanggang, P., dan Sibarani,
O.M., (2005), Pembuatan Elektroda Ion Selektif Untuk Penentuan Merkuri
(ISE-Hg), Jurnal Sain Indonesia 29(4): 126-134.
Talebi, S.M., (1998), Determination of lead associated with airbone particulate
matter by flame atomic absorption and wavelength disperse x-ray
fluorescence spectrometry, International Journal of Environmental Analytical
Chemistry 72: 1- 9.
Yang, X.H., Hibbert, D.B., dan Alexander, P.W., (1998). Flow Injection
Potensiomerty by PVC-Membrane Electroda with Substituted Azacrwon
Ionophore for Determination of Lead (II) and mercury (II) Ion. Analitica
Chemica Acta 372: 387-398.
Zainiati., (2012), Sintesis Ionofor Sebagai Bahan Aktif Ion Selektif
Elektroda (Ise)
Untuk Analisis Penentuan Logam Merkuri (Hg) dalam Sampel Kosmetik,
Laporan Skripsi. Universitas Negeri Medan ,Medan.