REGULER - UNP

d

-' ---.-. .. - -.-. .. . . - - -. . . . - . . -. LAPORAN PENELITIAN

- - - - _ . . -i- .--. _.. . - . -- . .. . .- ,.

. ...--.. - . -- -.--.___ --I." . . ._ . ._-_ -$,:.-. 2 ,*&' - . .. .. . -

!! ,: ) .-. i . . . - . -. - . . *.--. . ..-- .- ;. 3 &. ..- . -- -.- - J a n ._ -. . . ..-~.

.i.

. . - . - . . -... - ---.-. -- . & .-.....-.... ,....,,,._, -.--- ~- . .-- !4bl,'&&, -x-- -, -* --.-.... .

---f : .-.- ..---. . -. _-

. . ;.: !&. :. . -..

PENENTUAN Fe, Mn dan Zn DALAM BATUAN MENGGUNAKAN

AMMONIUM PIROLIDIN DITHIOKARBAMAT SECARA

EKSTRAKSI PELARUT

OLEH:

Edi Nasra, S.Si, M.Si

Dibiayai Oleh DIPA Un~ersitas Negeri Padang sesuai dengan Surat

Perjanjian Penelitian DIPA Anggaran 201 INOMOR: 330/UN35.2/PG/2011

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

201 1

EIALAMAN PENGESAHAN

LAPORAN HASIL PENELITIAN

1 . Judul Penelitiarl

2. Bidang Penelitian 3. Ketua Peneliti

a. Nama lengkap b. Jenis Kelalnin c. NIP d. Disiplin Ilmu e. PangkatIGolongan f. Jabatan g. FakultaslJu~usa~~ h. Alarnat i. Telplemail j. Ala~nat rumah k. telplemail

: Penentuan Fe, Mn dan Zn dalam Batuan Menggunakan Animonium Pirolidin Dithiokarbamat (APDC) secara Ekstsaksi Pelasut

: Kirnia Analitik

: Edi Nasra, S.Si, M.Si : Laki-laki : 19810622 200312 1001 : Kilnia Analitik : Penata Muda/IIIa : Asisten Ahli : MIPAIKiniia : J1. Prof. Dr. Halnka Padang

- : J1. Gelugur J. 14 Wisma Indah I1 Lapai : 08526375 1265lhardi rais~,vahoo.com

4. Jumlah anggota peneliti - Nama anggota peneliti -

5. Lokasi Penelitian : Lab. Kimia Analitik Jumlah biaya penelitian : Rp. 7.500.000

Terbilang: Tujull Juta Lima Ratus Ribu Rupi - 1

I

Menyetujui, Padang, 27 Desember 20 1 1 Pembimbing Penelitian Ketua Peneliti,

Drs. Amrin, M.Si NIP. 19520103 198203 1001

Edi Nasra, S.Si, hQ.Si NIP. 19810622 200312 1001

I-IALAR'IAN BUICTI KETERLIBATAN MAHASIS\lrA

DALAR4 PROSES PENELITIAN

Menyetujui, Petnbilnbing Penelitian

NO

1

2

3

Padang, 27 Desember 201 1 Ketua Peneliti,

Drs. Amrin, RKSi NIP. 19520103 198203 1001

Edi Nasra, S.Si, M.Si NIP. 19810622 200312 1001

Nama

Rlahasiswa

Syafianti

Devi Susanti

Kurrata

A'yun Syam

NIRI

84266

12007

84269

12007

84278

12007

Bcntr~k Ketel-libatan

Ekstraksi ion ~ e ~ ' dengan menggunakan

ekstraktan Atnlnoniuln Pirolidin

Dithiokarbamat (APDC) dalam pelal-ut

klorofonn

Ekstraksi ion MII" dengan menggunakan

ekstraktan Ammonium Pirolidin

Dithiokarbamat (APDC) dalam pelarut

kloroform

Ekstraksi ion zn2+ dengan menggunakan

ekstraktan Alnlnonium Pirolidi~l

Dithiokarbalnat (APDC) dalam pelarut

klorofonn

Tanda Tangan

RiIahasiswa

I .

2.

3.

LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN

LAPORAN HASIL PENELITIAN

I . A.Judul Penelitian : Penentuan Fe, Mn clan Zn da l a~n Batuan

Menggunaka~i Ammonium Pirolidin

Dithiokarbnmat (APDC) secara Ekstraksi Pelasut

b.Bidang i1111u : Kimia Analitik

2. Personalia

Ketua Peneli t i

Nalna Lengkap dan gelar : Edi Nasra, S.Si., M.Si

Pangkat/Gol/NIP : Penata Mudal 111-dl98 10622 2003 12 1 001

FakultasIJurusan : FMIPAIKinlia

3. Usul Penelitian : telah direvisi sesuai saran pe~nballas

Padang, 27 Desember 201 1

Mengetahui:

Pembahas J+ i, "

Dr. Hj. Latisma, Dj, M.Si - 2 - s - / -

-610722198602 1002 NIP. 19521215 198602 2 001

RINGKASAN DAN SUI\:lI\IARY

Analisa logam berat mel-upakan analia lutin yang dilakukal~ banyak pcneliti di berbagai biclang, bnik yang herkecimpung cli biclang lingkungan, kesehatan maupun pertan~bangan. Dalam bidang pertambangan. analisa logaln berat dimaksudkan untuk mengetahui bcrapa kandungan logam tersebut dalam lnatriks sampelnya, baik dalam bentuk mineral maupun batuan. Penelitian ini clirnaksudkan untuk mengetahui kanclungan logam berat khususnya Besi (Fe), Mangan (Mn) dan Seng (Zn) dalam salnpel batuan yang diperoleh di daerah Koto Bira Kecamatan Sungai pagu Kabupaten Solok Selatan Sumatera Barat.

Penentuan Fe, Mn dan Zn dalarn salnpel batuan tersebut dilakukan dengan cara ekstraksi pelarut menggunakan ligan Alnmonium Piroliclin Dithiokarbamat (APDC) dalaln pelarut klorofonn. Penelitian dilakukan dalaln 2 (dua) tahapan, yaitu: 1 . optimasi kondisi ekstraksi yang tercliri dari pH, konsentrasi ligan APDC clan waktu ekstraksi, 2. Aplikasi kondisi optimum yang cliclapat untuk rnenentukan konsentrasi logam Fe, Mn clan Zn pada salnpel batuan.

Dari penelitian yang dilakukan didapatkan ballwa panjang gelombang serapan untuk masing-masing kompleks M(PDC), (M = ion logam Fe, Mn dan Zn; x = jumlah ligan terikat) adalah 261 nm dengan absorbtifitas molar 14039; 14230,8 dan 161 14,94 L mol' cnl- berturut-turut yang menunjukkan probabilitas penyerapan callaya yang besar. Palljang gelolnbang maksimum diperoleh pada berbagai variasi pH, sehingga selain menentukan h-lllBkS juga dapat menentukan pH optimum pembentukan kompleks. Untuk Fe(PDC)3, Mn(PDC)2 dan ZII(PDC)~ didapatkan pH optimumnya 2, 6 dan 4. Konsentrasi ligan yang digunakan untuk membentuk kompleks memberikan serapan opti~nuln pada 0,04 mM untuk Fe(PDC)3, sedangkan Mn(PDC)* dan Zn(PDC)2 masing-masingnya pada konsentrasi ligan 0,06 dan O,OS mM. Kestabilan kompleks yang dihasilkan dapat diamati dari waktu pembentukan kompleks. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa kompleks stabil pada waktu yang relatif singkat, yaitu 10 menit untuk Mn(PDC)? dan 15 menit untuk Fe(PDC)3 dan Zn(PDC)2. Dari kondisi optiinuin yang telah didapatkall dicari %E untuk masing-masing logam dan diaplikasikan ke salnpel batuan. Persen ekstraksi (% E) untuk ion Fe(III), Mn(I1) dan Zn(I1) berturut- turut 75,56 %, 90,055 % dan 97,495 %. Aplikasi ke sampel batuan didapatkan bahwa kandungan logam Fe dalam sampel 32,475%. Sedangkan logam Mn dan Zn tidak terdeteksi dengall metoda ini.

Dari hasil yang didapat perlu dilakukan penyelidikan lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Misalnya dicari pengaruh logaln Mn dan Zn da l a~n penentuan konsentrasi Fe da l a~n sampel. Karena % Fe yang dihasilkan tidak terlalu besar, perlu dilakukan spesiasi untuk logam Fe, karena Fe berada dalaln tingkat oksidasi 2+ dan 3+.

PENGANTAR

Kegiatan penelitian mendukung pengembangan ilmu serta terapannya. Dalam ha1 ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang berusaha mendorong dosen untuk melakukan penelitian sebagai bagian integral dari kegiatan mengajarnya, baik yang secara langsung dibiayai oleh dana Universitas Negeri Padang maupun dana dari sumber lain yang relevan atau bekerja sama dengan instansi terkait.

Sehubungan dengan itu, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang bekerjasama dengan Pimpinan Universitas, telah memfasilitasi peneliti untuk melaksanakan penelitian tentang Penentuan Fe, Zn dan Mn dalam Batuan Menggunakan Ammonium Pirolidin Dithikarbamat (APDC) secara Ekstraksi Pelarut, sesuai dengan Surat Perjanjian Penelitian DIPA Anggaran 2011 Nomor: 330/UN35.2/PG/2011 Tanggal 19 Juli 201 1.

Kami menyambut gembira usaha yang dilakukan peneliti untuk menjawab berbagai permasalahan pembangunan, khususnya yang berkaitan dengan permasalahan penelitian tersebut di atas. Dengan selesainya penelitian ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang akan dapat memberikan informasi yang dapat dipakai sebagai bagian upaya penting dalam peningkatan mutu pendidikan pada umumnya. Di samping itu, hasil penelitian ini juga diharapkan memberikan masukan bagi instansi terkait dalam rangka penyusunan kebijakan pembangunan.

Hasil penelitian ini telah ditelaah oleh tim pembahas usul dan laporan penelitian, kemudian untuk tujuan diseminasi, hasil penelitian ini telah diseminarkan ditingkat Universitas. Mudah-mudahan penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pada umumnya dan khususnya peningkatan mutu staf akademik Universitas Negeri Padang.

Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang membantu terlaksananya penelitian ini, terutama kepada pimpinan lembaga terkait yang menjadi objek penelitian, responden yang menjadi sampel penelitian, dan tim pereviu Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang. Secara khusus, kami menyampaikan terima kasih kepada Rektor Universitas Negeri Padang yang telah berkenan memberi bantuan pendanaan bagi penelitian ini. Kami yakin tanpa dedikasi dan kerjasama yang terjalin selama ini, penelitian ini tidak akan dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan dan semoga kerjasama yang baik ini akan menjadi lebih baik lagi di masa yang akan datang.

Terima kasih.

A n g , Desember 201 1

.; +. '.. Or Benfri, M.Pd. !- " s , ~ , 0

' 1 610722 198602 1 002

DAFTAR TABEL

Tabel Hal 1 . Pengaluli pH pada pembentukan M(PDC). ....................................................... 14 2 . Data spektroskopi UV kompleks M(PDC) , ....................................................... 15 3 . Pengaruh Konsel~trasi APDC pada Serapan Kompleks M(PDC), .................... 17 4 . Pengaruh waktu ekstraksi tcrhadap pembentukan M(PDC), ............................ 18 5 . Data % E Kolnpleks M(PDC), .......................................................................... 19

DAFTAR GAArlBAR

Gambar ................................................................................................................ Hal 1 . Stsuktur APDC ....................................................................................................... 7 2 . Spektrofotometer IJV-Vis ....................................................................................... 9 3 . Pcngaruli pH pacla pelnbentukan kompleks bt(PDC), ......................................... 15 4 . Struktur Molekul Ko~npleks M(PDC) , ................................................................. 16 5 . Pengal-uh konsentrasi APDC pada petnbe~~tukan M(PDC) , ................................. 17 6 . Penga~uh waktu ekstraksi terhadap pembentukan M(PDC), ............................... I S

DAFTAR LARIPIMN

1,ampiran ................................................................................................... I . hlnilks Mn(PDC)? 24

2 . h ,,,, k, Zn(PDC)2 ..................................................................................................... 25 3 . hlnnks Fe(PDC)3 ...................................................................................................... 26 4 . Data dan kurva kalibrasi petlentuan %E .............................................................. 27 5 . Perhitungan penentun11 kadar Fe da la~n sampel ................................................... 30 6 . deskripsi batuan .................................................................................................... 31

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Logam yang berasal dari kerak bumi dapat berupa bahan-bahan mul-ni,

organik clan anorganik. Logam mula-mula diambil dari pettambangan cli bawah

tanah (kerak bumi), yang kemudian dicairkan dan dimurnikan dalam pabrik

menjadi logam-logarn ~nurni. (Dannono, 1 995)

Pada dasarnya, logaln sangat diperlukan dala~n proses produksi dari suatu

pabrik, baik pabrik cat, aki/baterai, salnpai produk alat-alat listrik. Diantara

logam-logam yang banyak kegunaannya adalah Besi (Fe), Seng (Zn) clan Mangan

(Mn). Dalam industri, manfaat utama besi adalah untuk membuat baja. Baja

biasanya digunakan sebagai rangka dalam pembuatan jembatan tnaupun gedung-

gedung yang bermanfaat bagi kehidupan manusia (Sugiayarto, 2003), sedangkan

seng digunakan dalatn pelapisan logam seperti baja, dan dapat digunakan sebagai

zat warna untuk cat, lampu, gelas, keramik, pestisida dan sebagainya (Darmono,

1995). Mangan digunakan dalam proses pembuatan bahan dasar industri,

contohnya dalam pembuatan baja paduan sepelti fen-omangan (mengandung kira-

kira 80% Mn). Baja ini sangat kuat dan digunakan untuk lnembuat re1 kereta api

(mengandung sampai 12 % Mn) dan untuk membuat mesin-mesin berat.

(Sugiyarto, 2003).

Salah satu sutnber logam berat di alam adalah batuan. Mengingat

banyaknya manfaat logain Fe, Zn dan Mn, maka perlu dilakukan analisis logarn

dalaln batuan dengan suatu rnetode yang metniliki ketelitian dan ketepatan tinggi.

Selain itu, metode yang dikembangkan juga harus sederhana, sensitif, selektif, dan

tidak mahal agar dapat digunakan sebagai analisis rutin. Salah satu metode yang

banyak digunakan untuk analisa logam adalah Atomic Absorption Spectrometry

(Yuliani, 2009; Chan, 201 1 dan Uthainira, 201 I), Ion Chromatrography (Yasui

Takashi, 2007), HPLC (Daud, 2001) dan yang lailmya. Namun, kebanyakan

metode ini membutuhkan peralatan yang rumit dan mahal. Oleh karena itu

digunakan metode ekstraksi dalam analisis logarn melalui spektrofotometri UV-

Vis karena metode ini lebih inudah dilakukan skala laboratorium di banyak

perguruan tinggi. Sebab lnetode ini tidak membutuhkan cuplikan dala~n jumlah

besar, aman, seclerhana, ekonolnis dan tidak n~embutulikan waktu yang terlalu

lama.

Sistem ekstraksi sering juga digunakan clalam analisis loganl yang

kadarnya relatif rendah (trace metal) sepel-ti clalarn sa~npel batuan. Salah satu

ekstraktan yang digunakan dalarn ekstraksi pelarut antara lain dengan

menggunakan ligan seperti ammonium pirolidin dithiokarbamat (APDC) dalaln

metil iso butil keton (Yathi, 2006), 8-hiclroksikuinolin dala~n klorofo~ln

(Underwood, 1986). Keuntungan yang diclapat dari sistem ekstraksi menggunakan

reagen APDC adalah lebih fleksibel karena APDC dapat bekerja pada pH rendah

dan dapat menganalisis dengan baik lebih dari 30 lnacam logarn dari logam-logam

alkali, alkali tanah, halida-halida, tanah liat dan bcberapa ballan-bahan organik

seperti protein.

1.2. Rumusan hlasalah

Berdasarkan latar belakang di atas, ~naka rumusan masalah dari penelitian

ini adalah:

1. Bagaiinana kondisi optimum ekstraksi Fe (111), Zn (11) dan Mn (11) dengan

menggunakan ekstraktan APDC dalam pelarut Klorofonn ?

2. Berapa persen Zn yang terekstrak dari ekstraksi ion Fe (111), Zn (11) dan

Mn (11) menggunakan ekstraktan APDC dalam pelarut klorofonn?

3. Berapa kadar Fe, Zn dan Mn dalam salnpel batuan?

1.3. Batasan R1lasalah

Untuk lebih terarahnya penelitian, lnaka penelitian ini dibatasi pada

beberapa aspek berikut:

1. Sampel batuan yang dianalisis adalah bijih besi yang berasal dari Solok

Selatan.

2. Destruksi batuan bijih besi lnenggunakan pelarut HCl dengan ukuran partikel

63 pm (Chan, 201 0)

3. Kondisi optimurn ekstraksi hanya dibntasi pada pH larutan, konsentrasi ligan

clan ivaktu ekstraksi

4. Iconsentrasi ion Fe, Zn clan Mn yang telah terekstrak oleh APDC d a l a ~ n pelarut

klorofor~n diukur dengan menggunakan Spektrofotolneter UV-VIS.

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalnh :

1. Menentukan kondisi optirnum proses ekstraksi Fe, ZII dan Mn yang

diekstrnksi menggunakan ckstl-aktan APDC dalam pelarut Kloroform lneliputi

pH larutan, konsentrasi ligan, dan waktu ekstraksi.

2. Menerapkan kondisi optimum ekstraksi yang diperoleh untuk menentukan

kandungan Fe, Zn dan Mn dalatn sampel batuan bijih besi.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ekstraltsi Pelarut

Ektraksi pelalvt atlalah suat i~ metotle pcmisallan berdasarkan transfer suatu

zat terlarut clal-i suatu pelarut keclalam pclarut lain yang tidak saling bercampur.

(Christian. 1986). Beberapa parameter da la~n ekstraksi pelarut adalah:

a. Kocfisien Distribusi (Kn)

Hukuln clistribusi Nen~s t , nenyat:~kan apabila ke dalam dua pe la~u t yang

ticlak saling bercalnpur dimasukan zat terlarut yang dapat larut dalaln kedua

pelarut tersebut lnaka akan terjadi pelnbagian kelarutan. Kedua pelarut tersebut

ulnurnnya pelarut organik clan air.

Dalaln prakteknya solut akan terdistribusi dengan sendirinya ke dalaln

kedua pelarut tersebut setelah dikocok dan dibiarkan terpisah. Perbandingan

konsentrasi solut di dalam kedua pelarut tersebut tetap dan merupakan suatu

tetapan pada suhu tetap. Tetapan tersebut disebut tetapan distribusi atau koefisien

distribusi. Koefisien distribusi (KD) dinyatakan dengan :

dimana :

KD : Koefisien distribusi

CZ : Konsentrasi solut dalam pelal-ut organik

.CI : Konsentrasi solut dalam pelarut air

b. Angka Banding Distribusi (D)

Angka banding distribusi menyatakan perbandingan konsentrasi total zat

terlarut dalarn pelarut organik (fasa organik) dan pelarut air (fasa air). Jika zat

terlarut itu adalah senyawa X, lnaka rulnus angka banding distribusi dapat ditulis

sebagai berikut :

Konsanfr-asi total i;sIzyawa Xdalarn fasa orycilziFr D = .......................

I{on:ei1tra3i ~ B I I ~ C I Y U total S dal a m fasa air (2)

Untuk keperluan analisis kimia, angka banding clistribusi (D) akan lebih

bennakna daripada koefisien distribusi (ICD). Pacla kondisi ideal clan tidak ter-jadi

asosiasi, dissosiasi atau poli~nerisasi: maka besamya h a r p KD = D.

c. Hubungan D clengan Ku

Untuk meliliat hubungan D ciengan K,,, secara sederhana clapat ciilihat

pada ekstraksi asaln lemah [HX] dalam fasa air dan organik. HX terionisasi

menjadi H' dan X-, anion sisa asain [X-] tidak la~ut dalam fasa organik

HX - H + + X-

Sehingga koefisien distribusi asam letnal~ dapat dituliskan dengan rumus:

Jika asam monolnerik terdapat didalam kedua fasa pelanit, maka anion

asam tidak menembus masuk kedalarn fasa organik. Maka dapat dituliskan dengan

perbandingan distribusi yaitu :

Disosiasi asatn dari pereaksi khelat dapat dituliskan sebagai berikut ;

Sehingga :

Atau:

Subtitusi persamaan G kepersamaan 4 yaitu :

Atau:

Subtitusi persalnaan 3 ke persatnaan 8 yaitu:

d. Persen Ekstraksi (%E)

Perbandingan konsentrasi zat hasil ekstraksi dengan konsentrasi zat mula-

rnula dikalikan dengall 100 % dapat tlinyatakan dengal1 persen ekstsaksi (%E)

yang clituliskan dengan nllnus :

Hubungan antara persen ekstraksi dengan perbandingan distsibusi dapat

dinyatakan sebagai beriku t :

Dengan V, = Volume fasa air

V, = Volume fasa organik

Jika V, = V,, maka harga D dapat disederhanakan lnenjadi :

Untuk persentase ekstraksi dapat dicari dengan persamaan :

Jika Va = Vo ~naka persalnaan diatns lnenjadi :

D % E = - X l 0 0 %

D+1

(Underwood, 1986: 453).

2.2. Ekstraksi Suatu Logam Sebagai Senyawa kompleks

Analisis ion logarn dengan menggnakan ekstraksi pelarut dapat dilakukan

dengan ~nengkomplekskan ion logarn tersebut agar lebih hidrofobik dan dapat

diekstrak ole11 pelarut organik. Banyak pengompleks yang digunakan untuk

~nengekstrak ion logam dalarn pelarut organik. Salah satunya adalah pereaksi 8-

kuinolinol (8-hidroksikuinolin). Pereaksi ini dengan ion logarn inembentuk

lnolekul yang tidak larut dalarn air, larut dalarn kloroforrn atau karbon tetraklorida

(Undenvood, 1986). Begitu juga dengan APDC, dengan ion besi, seng dan

nlangan dapat membentuk kolnpleks yang tidak berrnuatan sehingga clapat

diekstrak dalam pela~ut kloroform

Ion logam dalanl s e n y a w kompleks disebut ion pusat, seclangkan ion atau

tnolekul netral yang mempunyai pasangan elektron bebas disebut ligan. Koinpleks

kelat atau sepit aclalah kolnpleks pang terbentuk apabila ion pusat bersenyawa

dengan ligan yang me~npunyai dua atau lebih gugus. Banyaknya ikatan kovalen

koordinasi yang terjadi antara ligan dengall ion pusat disebut bilangan koordinasi.

Pembentukan ko~npleks ole11 ligan bergantung pada kecendel-ungan untuk mengisi

orbital kosollg dalam usaha mencapai konfigurasi clektron ynng lebih stabil.

Untuk mernudahkan ekstraksi maka ion logam yang bermuatan harus dinetralkan

oleh ion atau molekul netral menjadi kompleks tidak besmuatan (Khopkar. 2008).

2.3. Ligan Ammonium Pirolidin Dithiokarbamat (APDC)

Ligan Ammoniunl Pirolidin Dithiokarbamat (APDC) merupakan kristal

putih yang dapat lal-ut dalarn air. Mempunyai berat molekul 164,29 glinol dengan

Gambar 1 . Struktur APDC

Ligan ammonium pirolidin dithiokarbamat (APDC) clapat digunakan

untuk ekstraksi logam-logam renik (trace metal) dalaln pelarut organik klorofonn

dan lnetil iso butil keton (MIBK). Dalaln pelarut klorofonn, ligan ammonium

pirolidin dithiokarbalnat cligunakan sebagai pengompleks dengan sejumlah logam

pada konsentrasi rendah antara lain besi, kobalt, nikel, vanadium, tembaga, arsen,

antimoni dan tirnbal. Selain itu, APDC juga dapat digunakan untuk menentukan

bisniut dalam baja dengan EDTA dan KCN sebagai zat penopeng (Stary dan

Irving, 1964).

Ion Pirolidin dithiokarbamat atlnlnh ligan bidentat yang mampu

membentuk kestabilan dnn digunakan agen pengompleks untuk ekstraksi dan

pe~nisahan ion lognm ctari larutan air.

Jika logam PDC konlpleks dibentuk clengan penamballan APDC kedala~n

larutan ion logam, maka ko~npleks nlenjadi lebill stabil dan hanya clipengaruhi

pada pH rendall (Kim Young Sam, 1997).

2.4. Spel<trofotonictri UV-VIS

Spektrofotolnetri didefinisikan suntu metoda analisis ki~nia berdasarkan

pengukuran seberapa banyak energi radiasi diabsorpsi oleh suatu zat sebagai

fungsi panjang gelombang.

Proses absorpsi ini keinudian dapat dijelaskan bahwa suatu molekull atom

yang ~nengabsorpsi radiasi akan memanfaatkan energi radiasi tersebut untuk

rnengadakan eksitasi elektron. Eksitasi ini hanya akan terjadi bila energi radiasi

yang diperlukan sesuai dengan perbedaan tingkat energi dari keadaan dasar ke

keadaan tereksitasi dan sifatnya karakteristik.

Komponen-komponen yang inengabsorpsi dalam spektrofotolnetri UV-Vis

dapat berupa absorpsi ole11 senyawa-senyawa organik lnaupun anorganik.

Senyawa-senyawa organik yang mengandung ikatan rangkap 2lrangkap 3 akan

menghasilkan puncak-puncak absorpsi yang penting terutama dalam daerah UV.

Gugus-gugus fungsional organik tidak jenuh yang inengabsorpsi sinar tampak dan

UV ini dinamakan krornoforl sering dikenal dengan pembawa warna. Contoh

kromofor, NH2, -C=C-, C=O, -CHO, -N02, -N=N- dan lain-lain. Sedangkan

absorpsi oleh senyawa-senyawa anorganik, spektra dari hampir se~nua ion-ion

ko~npleks dan molekul-molekul anorganik mengl~asilkan puncak absol-psi agak

inelebar.

Untuk ion-ion logaln transisi, pelebaran puncak disebabkan ole11 faktor-

faktor lingkungan kimianya. Suatu conto11 larutan Cu (11) encer berwarna biru

muda, tetapi warm akan berubah menjadi biru tua dengan adanya amonia. Bila

unsur-unsur logam ~nembentuk kompleks, maka faktor ligan sangat menentukan.

Sebagian radiasi yang terabsorpsi oleh suatu larutan analit yang ~nengabsorpsi

ternyata terdapat hubungan kuantitatif dengan konsentrasinya. Jumlah radiasi

yang terabsorpsi oleh sampel clinyatakan cialam hukurn Lambest-Beer dan

dijadikan dasar patla analisis kuantitatif spektrofotolnetri (Ian dinyatakan dengan

ru111us:

A= a.b.c atau A = &.b.C

Keterangan:

A = absorbansil radiasi yang terabsorpsi

a = konstanta absortivitas (L1 g.cm)

c = konsentrasi sarnpel (d L)

C = konsentrasi sampel (moll L)

r = koefisien ekstingsi molar ( m o l ~ ' d m 3 c m ~ ' )

b = tebal larutand lebar kuvet (em)

(Tahid, 2001).

Karena harga E tetap untuk zat yang sama (pada panjang gelombang sama)

dan b tetap, maka hubungan antara A dan c adalah linier. Spektrofotolneter adalah

alat yang digunakan untuk mengukur besal-nya transmitansil absorbansi suatu

sampel sebagai filngsi dari panjang gelombang. Spektrofoton~eter ada yang

menggunakan berkas rangkap (double bcanl), tetapi prinsip peralatannya salna

seperti sistem berkas tunggal (sir~gle beurn).

Gambar 2. Spektrofoto~neter UV-Vis

1. Suatu sumber energi cahaya yang berkesinambungan yang meliputi daerah

spektrum dalam mana instrumen itu dirancang untuk beroperasi.

2. Suatu inonokron~ator yang terdiri dari celah (slit) merupakail bagian yang

penting dalaln menentukan unjuk kerja (performance) karakteristik dan

kualitasnya dan grating yang menjatuhkan sinar polikromatis untuk

me~igliasilkan dispersi radiasi UV clan tampak (Tahid, 200 I ) .

3. Suatu wadah untuk sa~npel yaitu sel untuk menaruh cairan ke dala~n beskas

cahaya spektrofotometri.

4. Suatu detektor, yang benlpa transduser yang ~ncngubah energi cahaya

~nen.jadi suatu isyarat listrik.

5. Suatu pengganda (amplifier) berfungsi sebagai penguat sinyal listrik yang

dihasilkan ole11 detektor.

6. Suatu siste~n baca (recorder) untuk menampilkan bentuk sinyal listrik

lnenjadi tanipilan yang dapat dibaca (Day dan Undemlood, 1989).

BAB 3. RIETODE PENELITIAN

3.1. \Vaktu dan Tcnlpat Penelitian

Penelitian ill i dilakukan selalna 6 (enam) bulan dari bulan lnaret salnpai

septelnber 201 1 di Laboratorium Kirnia Analitik Junisan Kilnia Fakultas

Matematika dan Ilnlu Pengetahuall Alan1 Universitas Negeri Padang.

3.2. Alat - alat clan Bahan

3.2.1. Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Spektrofotolneter UV-Vis

merk Shimadzu, neraca analitik merk Ohaus dengan ketelitian 0,l mg, pH meter,

corong pisah, magnetik stirer dan batang pengaduknya, erlenmeyer 250 ml.

3.2.2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu : sa~npel bijih besi yang

berasal dari daerah Koto Bira Kecatnatan Sungai p a p Kabupaten Solok Selatan

Sumatera Barat, FeC13.6H20, Zn(N03)2.4H20, logaln mangan, ammonium

pirolidin dithiokarbamat [(CH2)ICNS2NHI], asaln asetat (CH3COOH) pekat,

natriuln asetat (CH3COONa), natrium hidroksida (NaOH), asam nitrat (HNO ) 3

pekat, NaCI, klorofonn, HCl pekat, aquades.

3.3. Prosedur Kerja

3.3.1. Penentuan Panjang Gelombang hlaksimunl (3un,aks) dan Optimasi pH

Dalaln erlenmeyer 250 ml masing-masing dimasukkan 5 ml lamtan yang

mengandung ~ e ) + , zn2+ dan ~ n * + 10 ppm. pH dibuat bervariasi yaitu 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7 dan 8 dengan penarnbahan H N 0 3 atau NaOH. Untuk mempertahankan pH

lamtan maka ditambahkan buffer asetat. pH diukur dengan lnenggunakan pH

meter. Selanjutnya ke dalaln larutan tersebut ditambal~kan 1 gram NaCl dan

ekstraktan APDC 1 mM sebanyak 5 ml kelnuclian ditalnball 10 ml klorofonn.

Larutan dikocok agar dapat tescampur hnrnogen selama waktu tertentu sampai

terbentuk 2 fase terpisah. Fase organik ditampung clala~n kuvet kemudian diukur

absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan didapat

3.3.2. Optinlasi I<onscntrasi Ligan

Ekstraksi dilakukan dalarn Erlenmeyer 250 ml dan di~nasukkan 5 m L

larutan yang mengandung ~ e ' + , ~ 1 . 1 ' ~ dan ~ n ' + 10 ppm. pH dibunt pada kondisi

pH optimuln. Atur pI1 dengall penambahan HNO, dan NaOH. Uiltuk

mempel-tahanka11 pH larutan lnaka ditambahkan buffer asetat, pl-I diukur dengan

menggunakan pH meter. Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan

APDC dengan konsentrasi 0,Ol; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 dan

0,l mM sebanyak 5 mL kemudian ditambah 10 mL klorofotm. Larutan dikocok

agar dapat tercarnpur homogen selama waktu tertentu sampai terbentuk 2 fase

terpisah. Fase organik ditampung dalam kuvet kemudian diukur absorbansinya

menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan dibuat grafik hubungan antara

konsentrasi ligan dan absorbansi.

3.3.3. Optimasi Waktu Ekstraksi

Ekstraksi dilakukan dalain Erlenmeyer 250 tnl dan di~nasukkan 5 mL

larutan yang mengandung ~ e ~ ' , zn2+ dan ~ n ~ + 10 ppm. pH dibuat pada kondisi

pH optimum. Atur pH dengan penambahan H N 0 3 clan NaOH. Untuk

mempertahankan pH larutan maka ditambahkan buffer asetat, pH diukur dengan

menggunakan pH meter. Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan

APDC dengan konsentrasi pada kondisi optimum sebanyak 5 mL, kemudian

ditambah 10 mL klorofolm. Larutan dikocok agar dapat tercarnpur homogen

selalna 10, 15, 20, 25, dan 30 lnenit sampai terbentuk 2 fase terpisah. Fase organik

ditampung dalaln kuvet kemudian diukur absorbansinya menggunakan

spektrofotometer UV-Vis, kemudian dibuat grafik hubungan antara waktu

ekstraksi dan absorbansi.

3.3.4. Persiapan Sanipcl

Sampel diperoleh dari daerah Koto Bira Kecamatan Sungai Pagu kabupaten

Solok Selatan dan sampel batuan digelus, digiling dan diayak. Dititnbang

*1,0000 g sampel clengan ukuran partikel 63 y111 di~nasukkan ke dalaln labu

kjedahl 100 1111 lalu tambahkan 25 ml HCI pekat. Larutan didihkan di atas mantel

pemanas sampai larut. Kemudian larutan didinginkan selama * 10 menit, setelah

dingin clitanlbahkan 25 1111 aquades, lalu diuapkan kembali sampai terbentuk

larutan jenlih dan didinginkan kembali. Larutan disaring dengan kertas saring,

filtrat ditampung dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquades sampai tanda

batas.

3.3.5. Prosedur Kerja Ekstraksi Terhadap Sampel Batuan Biji Besi

Ekstraksi dimulai clengan memasukkan larutan sampel sebanyak 5 ml ke

daiam Erlenmeyer 250 ml. pH dibuat pada kondisi pH optimum. Atur pH dengan

menambahkan HNO, dan NaOH. Untuk ~nempe~tahankan pH larutan maka

ditambahkan buffer asetat, pH diukur dengan nlenggunalta~l pH meter.

Selanjutnya ditambahkan 1 gram NaCl dan ekstraktan APDC dengan konsentrasi

pada kondisi optimum sebanyak 5 1111, kemudian ditambahkan 10 ml klorofonn.

Larutan dikocok agar dapat tercampur homogen dengan menggunakan waktu

ekstraksi optimum sampai terbentuk 2 fasa terpisah. Fasa organik dita~npung

dalam kuvet keinudian diukur absorbansinya menggunakan spektrofoto~neter UV-

Vis.

B 4 B 4. HASIL DAN PERIBAHASAN

Penelitian ini tercliri dari 2 tahapan, yaitu 1. optimasi konclisi ekstraksi yang tercliri

dari pH, konsentrasi ligan APDC dan nraktu ekstraksi, 2. Aplikasi kondisi

optitnurn pada sampel batuan.

4.1. Pencntuan Kompleks Loganl-;\PDC dan Optinlasi pH

Penqkuran pada pa~ljang gelombang m a k s i n ~ u ~ n tlimaksudkan agar kepekaan

~netoda lebih baik dan kesalahan akibat pcrgesel-an patljang gelombang akan

sernakin kecil. Ole11 karena itu perlu dilakukan pengukuran kompleks logam

APDC. Penentuan dari masing-rnasing logam ditentukan dengan

rnemvariasikan pH pelnbentukan kompleks loga~n APDC yang datanya dapat

dilihat pada Tabel 1 dan Lampiran 1, 2 dan 3:

Tabel 1. Pengaruh pH pada pembentukan RI(PDC),

A kompleks M(PDC),

8

9

1,7227

1,706 1

Dari data tersebut, dapat dibuatkan grafiknya seperti yang dapat dilihat pada

Gambar 3. Pengamh pH pada pembentukan kompleks M(PDC),

Dari Tabel 1 dan Gambar 3 dilihat bahwa kompleks yang terbentuk dari masing-

masing logam dengan APDC terjadi pada pH yang berbeda, yaitu pH 2 untuk

~ e ~ + , pH 4 untuk 2n2+ dan pH 6 untuk ~ n ~ + . Hal ini memungkinkan pengukuran

masing-masing logam pada sampel alam seperti air maupun mineral batuan

dengan menggunakan metoda ekstraksi pelarut dengan ligan APDC sebagai

ekstraktan. Pengukuran pH perlu dilakukan karena pembentukan kompleks sangat

di pengaruhi pH larutan.

Selain optimasi pH, pada lampiran 1,2 dan 3 juga didapat A,,,hpengukuran

kompleks logam-APDC yang dapat dirangkiun seperti yang terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Data spektroskopi UV kompleks M(PDC),

Ion logam

261 nm untuk ketiga logam dengan nilai absorbtivitas molar yang relatif besar

I I

yang menunjukkan probabilitas penyerapan cahaya yang besar.

&nab

MI?+

Dari tabel dapat disirnpuikan bahwa kompleks logarn-APDC menyerap pada k,&

261 nm 16114,94

4.2. Optimasi IConsentrasi Ligan APDC

Secasa umum kompleks yang terbentuk antara logam dengan APDC dapat

digambaskan oleh persamaan seaksi besikut:

M" + x APDC 3 M(PDC), + x ~ '

dimana M menunjukkan loga~n Fe, Zn clan Mn, sedangkan x menu~ljukkan jumlah

ligan yang terikat pada ion logam. Stsuktur dari ko~llpleks yang dibentuk dapat

dilihat seperti pada Gambar 4.

Garnbar 4. Struktur rnolekul kornpleks Fe(PDC)3 (atas), Mn(PDC)2 (tengah)

dan Zn(PDC)2 (bawah)

Data serapan kootnpleks M(PDC), pada variasi konsentrasi dapat dilihat pada

Tabel 3 dan Gambar 5:

Tabel 3. Pengaruh Konsentrasi APDC pada Serapan Kompleks M(PDC),

Gambar 5. Pengaruh konsentrasi APDC pada pembentukan M(PDC),

2.0 - 1.8-

1 .f3 - 1.4 - 1 2 - 1 .o - 0.8 - 0.6 - 0.4 - 0.2 - 0.0 -

0

0

* 0

0 0 - 0

,l/=l.--m

,/' I/

o --d'

I' /I-

--------- 0

I

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

konsontrasi APDC

Dari Tabel 3 dan Gambar 5 dapat dilihat ballwa konsentrasi APDC maksi~nurn

itntuk masing-masing logam juga berbeda, sesuai dengan perbandingan

stoikiometris masing-masing logam. Konsentrasi APDC maksimum untuk Zn, Mn

dan Fe berturut-huut 0.08,O.OG dan 0.04 mM.

4.3. Optimasi Waktu Ekstraksi

Waktu ekstraksi berhubungan dengan waktu pembenhkan kompleks yang stabil.

Data pada Tabel 4 dan Gambar 6 menunjukkan serapan M(PDC), pada variasi

waktu ekstraksi.

Tabel 4. Pengaruh waktu ekstraksi terhadap pembentukan M(PDC),

Gambar 6. Pengaruh waktu ekstra ksi terhadap pembentukan M(PDC),

0.9 - 0.8 - 0.7 - 0.0 - 0.5 -

4 0.4 - 0.3 - 0.2 - 0.1 - 0.0

0 e

- -------- I 0

-1: t I

. 1 I I I

10 15 20 2 5 30

wa ktu e kstra ksi

Lampiran 1. A,,,,h Mn(PDC)*

Lampiran 2. A,,,,k, Zn(PDC)*

Lampiran 3. Lab Fe(PDC)3

-.

Lampiran 4. Data dan Kunra Kalibrasi Penentuan O/'E

a. %E Ion Fe(11I)

Scricsl

- Lincar (Scricsl)

Perhitungan % E

Diketahui A sampel = 0,1726. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y

= 0,0657X + 0,0094, sehingga didapatkan konsentrasi Fe dala~n fasa air 2,444

ppm. Persen ekstraksi didapat dari:

b. %E Ion Zn(IT)

+ Scriesl

- Lirlcsr (Scricsl)

Diketahui A sarnpel = 0,1441. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y

= 0,4727 X + 0,0257, sehingga didapatkan konsentrasi Zn dalam fasa air 0,2505

ppm. Persen ekstraksi didapat dari:

c. %E Ion Mn(I1)

0,25 Scricsl

0.2 ,,#' - Lincar (Scricsl)

0,15 /'

6' ' 0.1

Perlitungan % E

Diketahui A sampel = 0,2103. Dengan menggunakan persamaan regresi di atas: Y

= 0,1632 X + 0,048, sehingga didapatkan konsentrasi Zn dalam fasa air 0,9945

ppm. Persen ekstraksi didapat dari: LC-C -4; -

%E= ,: - 97,495 %

Lampiran 5. Perhitungan penentuan kadar Fe dalam sampel

0.3 y 0,0041~ I 0,1756 4

0.25

0.2 + Scricsl

0.15 - Lil~car (Scricsl)

Diketahui A = 0,19099, dengan menggunakan persamaan regresi diatas Y =

0,0041 X + 0,1786 sehingga didapatkan konsentrasi besi dalam sampel 3,2475

ppm. Kadar Fe dalam sampel didapat:

3 . ~ 4 7 '2.1 L x LC00 Kadar Fe =

LC00 '+IS x 1CC C,..i = 32,475 %

PEMERINTAH PROPINSI SUMATERA RARAT

DIhTAS ENERG! SUMBER DAYA MmERhL

Salan Jhoni Anwar No. 85, Lapai, Padang - 25 142

'Telp : (0751) 7054487

Diskripsi Batuan:

1 . W arna : ~uning mucia, merah karat 2. Seny awa utama ; a. Hematite (Fe203)

c. Siderit (FeC03)

3. Mineral Lainnya : a. Pyrite

b. Pyrhotite

c. Marcosite

d. Chamosite

4. Nama Batuan : Bijih Besi

5. I..cLasi Contoh Batuan : Koto Bira Kecamatm Sungai P a p , Kabupaten Solok Selatan

Padang, 28 Februari 201 1

Kepala Seksi Sumber Day ,a Geologi

...-. .

NIP: 19610120 1991 11 2 001

DAFTAR HADIR

I-lari/Tanggal : Karnis 1 24 Nopember 20 1 1 A c a r a : Seminar Hasil Penelitian Dosen bluda FMIPA U N P

Ketua Pelaksana,

A c n r a : Seminar Hasil Penelitian Dosen Muda FMIPA U N P

1 NO. I N A M A 1 JABATAN 1 TANDATANGAN I

1 13. 1 Fitri Amelia, S.Si. M.Si

1 .

1 Pemakalah !

14. Edi Nasra, S.Si, M.Si Pe~naltalah ---

15. Desy Kurniawati, S.Pd, M.Si Peniakalah

16. Dss. Yashardi Sekretasiat

1 7. Sesmerita, S.Pd, M.Pd Anggota .-

2. Dr. Mawardi, M.Si Pel1-1 balias - - - . - - - - - - - -. . -. - - .- . - - . . - -. . -. . - - - . - --

3. Ih. I<;IIII:KIII:II~ S L I I I I ; L ~ I I I ~ I I . M,Si I ' c ~ n b a l i ; ~ ~ -- .. .. ..... . . . . . . -

4. Dra. Syakbaniah, M.Si Pembahas

5. Dr. I-lj. Latislna Dj., M.Si Pembahas

6. Irdawati,M.Si Pernakalah

7. Ernie Novriyanti, S.Pd, M.Si Pe~nakalah

Prof. Dr. Festiyed, M.S

Pro Dr. esti ed M.S K

Ketua Pelaksana 1 .