Bab II Tinjauan Pustaka

Bab II Tinjauan Pustaka
II. 1 Kaolin
Kaolin adalah senyawa aluminosilikat dan merupakan jenis mineral dengan masa
batuan yang tersusun dari bahan-bahan tanah lempung dengan kualitas tinggi (high
grade), berbentuk serbuk, berwarna putih, putih abu-abu, kuning, jingga atau
kemerahan. Jenis mineral lempungnya adalah kaolinit, nakrit dan dikit. Mempunyai
komposisi kimia aluminium silikat hidrat (Al2O3. 2SiO2. 2H2O). Kaolin mempunyai
massa jenis 2,6 g/mL, kekerasan 2-2,5 dan titik lebur 1785 ºC.
Endapan kaolin terjadi dari hasil pelapukan dan dekomposisi batuan feldspatik, di
mana mineral-mineral kalium alumino silikat dan felsdpar diubah menjadi kaolin.
Untuk membedakan kaolin dari tanah liat primer adalah dari warnanya yang
keputihan, halus, mudah didispersikan dalam air dan pelarut lainnya. Ciri lain adalah
sifatnya yang bebas dari pengotor, khususnya dari Fe, di mana kadar Fe2O3 dalam
kaolin hanya sekitar 1%. Dekomposisi atau proses kaolinisasi dari feldspar terjadi
karena adanya air dan udara. Reaksi terjadi dalam kurun waktu yang sangat lama dan
pada akhirnya terbentuk kaolinit. Secara sederhana reaksi pembentukan kaolin dapat
dituliskan sebagai berikut :
K2O.Al2O3.6SiO2 + 2H2O → Al2O3. 2SiO2. 2H2O + K2O + 4SiO2
Ukuran partikel kaolin umumnya mulai dari 0,1-100 µm, tetapi produk komersil
biasanya berukuran 20 µm.
Menurut Yingst (1961), kaolin murni mengandung
silikat, alumina, dan air. Berikut ini merupakan komposisi kimia kaolin murni : SiO2
46,00 %, Al2O3 40 %, air 14 %, loss ignation 11-12 %, serta sedikit CaO, MgO,
Na2O, K2O dan TiO2. Sebenarnya jarang sekali kaolin yang memenuhi komposisi
tersebut, karena ada pengotor lain seperti besi (Fe2O3), magnesia (MgO), atau kalium
(K2O).
4
Kristal kaolin secara struktur tergolong kepada tipe filosilikat 1:1. Kristalnya terdiri
dari lembar-lembar oktahedral aluminium, Al3+ terkoordinasi pada anion OH- yang
tertumpuk lembar tetrahedral silika, Si4+ terkoordinasi pada anion O2-. Struktur tiga
dimensinya (3D) dapat dilihat pada Gambar II. 1 di bawah ini.
Gambar II. 1 Struktur kaolinit, tetrahedral (biru) menunjukkan SiO4 dan oktahedral
(kuning) menunjukkan AlO6.
Struktur dari kaolinit terdiri dari beberapa lempengan, di mana setiap lempengan
terdiri dari dua lapisan. Satu lapisan adalah lapisan silika yang terdiri dari tetrahedral
SiO2 dalam lapisan heksagonal. Lapisan lainnya adalah lapisan gibsit yang terdiri
dari Al(OH)63- yang berstruktur oktahedral yang tertera pada Gambar II. 2.
Gambar II. 2 Oktahedron Al(OH)63Gambar II. 3 memperlihatkan representasi skematik dari struktur kaolinit yang
menunjukkan tetrahedra (SiO3O) berbagi ikatan pada atom O yang sama dengan
Al(OH)2O sehingga membentuk lapisan komposit dengan rumus Al2(OH)4Si2O5.
5
(a)
(b)
Gambar II.3 Representasi skematik struktur kaolinit, (a) menunjukkan tetrahedra
SiO3O (bawah) berbagi ikatan pada atom O yang sama dengan
Al(OH)2O (atas). (b) Representasi alternatif dari struktur lapisan
kaolinit.
Sifat paling penting yang dimiliki oleh kaolin adalah kemampuan untuk melakukan
low substitution, muatan pada lembaran-lembaran kaolin sangat minimal, dan
permukaan yang berwarna putih. Sifat-sifat ini sangat bermanfaat dalam aplikasi di
dunia industri. Pada masa yang lampau kaolin digunakan untuk pembuatan keramik,
plastik atau tinta. Tetapi pada 10 tahun terakhir kaolin lebih banyak dimanfaatkan
sebagai bahan mentah untuk pembuatan fiber gelas atau organo-clays dan sebagai
katalis. Sifat penting dari kaolin yang lainnya adalah inert. Strukturnya sangat stabil,
sehingga cukup sulit untuk dimodifikasi.
Pada penelitian ini kaolin diubah menjadi metakaolin, dengan cara pemanasan kaolin
pada suhu 500-900 ºC.
Selama proses kalsinasi gugus hidroksil pada kaolin
dihilangkan, kemudian strukturnya menjadi terdistorsi. Komposisi kimia kaolin dan
metakaolin sama, karena kalsinasi hanya memodifikasi sejumlah air dalam kaolin,
sehingga komposisi silika dan alumina tetap sama. Ketika dehidroksilasi terjadi,
metakaolin ditransformasi menjadi struktur spinel, atau menjadi campuran Si yang
mengandung γ-Al2O3 dan silika amorf pada suhu sekitar 980 ºC.
6
II. 2 Zeolit
Mineral zeolit sudah diketahui sejak tahun 1756 oleh seorang ahli mineralogi Swedia
bernama F. A. F. Constedt. Meskipun demikian penggunaan mineral zeolit untuk
industri baru dimulai tahun 1940 dan 1973. Tahun 1940 adalah penggunaan zeolit
sintetis, sedangkan tahun 1973 adalah permulaan penggunaan mineral zeolit alam.
Mula-mula mineral zeolit alam sangat menarik perhatian karena bentuk kristalnya
sangat menarik dan indah. Umumnya mineral zeolit alam yang berkristal terdapat
dalam lubang-lubang batuan basalt atau batuan perangkap. Beberapa ahli kimia
teknik, karena tertarik oleh bentuk kristal zeolit, memulai percobaan penggunaan
mineral zeolit untuk industri. Percobaan ini dimulai tahun 1930 dan berhasil dengan
baik. Berhubung kristal zeolit alam sangat sulit dipisahkan dari batuan induknya,
maka dibuatlah mineral tiruannya atau zeolit sintetis.
Zeolit sintetis yang dibuat tidak sama persis dengan mineral zeolit alam. Walaupun
zeolit sintetis memiliki sifat fisik yang jauh lebih baik. Zeolit sintetis diberi nama
tersendiri seperti diambil dari nama penemunya, misalkan zeolit Linde tipe F, zeolit
Linde tipe A, dsb.
Nama zeolit diambil dari bahasa Yunani, zein artinya mendidih dan lithos artinya
batuan, yang berarti batuan yang mendidih.
Mineral zeolit bukan merupakan
kelompok mineral tunggal, melainkan sekelompok mineral yang terdiri dari beberapa
jenis.
Zeolit umumnya didefinisikan sebagai kristal alumino-silikat yang berstruktur tiga
dimensi. Zeolit terbentuk dari tetrahedral alumina dan silika dengan rongga-rongga
di dalam yang berisi ion-ion logam, biasanya alkali atau alkali tanah dan molekul air
yang dapat bergerak bebas. Secara empiris, rumus molekul zeolit adalah Mx/n.
7
(AlO2)x. (SiO2)y.mH2O. (AlO2)x. Satuan (SiO2)y adalah unit struktural dari material
zeolit, x, n, y, dan m merupakan bilangan bulat yang sangat bervariasi untuk setiap
jenis zeolit, dan M adalah kation yang dapat digantikan oleh kation serupa
(Mumpton, 1977).
Secara umum mineral zeolit bersifat alkali dan bersifat lebih silikat dari pada batuan
induknya. Kebanyakan mineral zeolit yang terdapat dalam batuan sedimen terdiri
dari satu jenis mineral.
Struktur
tiga dimensi dari zeolit merupakan unit tetrahedral dari
TO4, T bisa
aluminium atau silikon, yang berikatan dengan atom oksigen. Kerangka struktur
terdiri dari jaringan tiga dimensi tetrahedra SiO4 dan AlO4 yang terikat pada satu
atom oksigen yang sama. Gambar II. 4 memperlihatkan kerangka aluminosilikat
zeolit.
Gambar II. 4 Kerangka aluminosilikat zeolit yang menunjukkan jaringan tiga dimensi
tetrahedra SiO4 dan AlO4 yang terikat pada satu atom oksigen yang
sama.
T pada mineral zeolit alam didominasi oleh ion silikon dan aluminium, tetapi secara
kimia keberadaan ion-ion tersebut dapat digantikan pada zeolit sintetis dengan ion
lain seperti galium, germanium, fosfor, dan besi.
Kerangka tetrahedra zeolit mengemban muatan parsial negatif, karena adanya
perubahan keisomorfan dari Si4+ ke Al3+. Kerangka tetrahedra yang mengemban
8
muatan negatif tersebut dinetralisir oleh kation yang dapat dipertukarkan, seperti pada
Gambar II. 4, ikatan yang terjadi antara kerangka tetrahedra yang berdekatan adalah
ikatan ionik. Adapun kation-kation yang dapat dipertukarkan untuk menyusun zeolit
adalah Na, K, Ca, Sr, atau Ba. Gambar II. 5 memperlihatkan struktur zeolit alam
yang paling sederhana, dimana ion Na+ mengisi pori-pori zeolit. Ion Na+ tersebut
merupakan kation yang dapat dipertukarkan.
Oksigen
Aluminium
Silikon
Gambar II. 5 Struktur paling sederhana dari zeolit alam dengan rumus NaAlSiO4,
dimana ion Na+ mengisi pori-pori zeolit.
Klasifikasi zeolit didasarkan pada sub unit zeolit yang disebut unit struktur sekunder
zeolit. Seperti diusulkan oleh Meier, morfologi dari unit ini bergantung pada jumlah
tetrahedra dan distribusinya, kebanyakan jumlah tetrahedra dalam satu unit cincin
adalah 4 dan 6 tetrahedra, dan memungkinkan juga sampai dengan 16 tetrahedra.
Struktur sekunder inilah yang akan membentuk struktur 3D dari zeolit dengan
karakteristik yang berbeda-beda. Gambar II. 6 memperlihatkan struktur sekunder
dari berbagai jenis zeolit.
9
G
Gambar
II. 6 Struktur sekunder zeeolit hanya memperlihatk
m
kan tetraheddra atom T (Si,
Al). Anggka-angka dii bawah gam
mbar menunnjukkan jum
mlah tetraheddra
yang saling berikatann.
Struktur sek
kunder di attas hanya memperlihatk
m
kan posisi teetrahedra atoom-T (Si, Al).
A
A
Atom
oksig
gen berada pada
p
sudut-ssudut yang dihubungkaan oleh garis-garis penuuh,
g
garis
penuh tersebut tiddak menginddikasikan ikkatan. Angkka-angka yaang terdapat di
b
bawah
gam
mbar menunnjukkan jum
mlah tetrahhedra yang berhubunggan, sehinggga
m
membentuk
struktur sekkunder dan pada akhirnnya membenntuk strukturr 3D. Gambbar
I memperrlihatkan struuktur tiga dim
II.7
mensi (3D) dari
d zeolit K-F.
K
G
Gambar
II. 7 Struktur zeolit K-F memiliki
m
dua channel saatu channel dibentuk olleh
empat atoom T dan chhannel yang kedua dibenntuk oleh dellapan atom T.
T
10
Struktur zeolit K-F pada Gambar II. 7 di atas dideskripsikan oleh Taylor, (1933).
Struktur zeolit K-F memiliki kemiripan dengan struktur mineral zeolit edingtonit.
Strukturnya memiliki dua tipe channel, satu channel dibentuk oleh empat atom T dan
channel yang kedua dibentuk oleh delapan atom T (T = Si, Al). Kedua channel ini
saling berhubungan dan kation K+ berada di bagian dalam channel, bersama dengan
molekul air. Zeolit ini telah disintesis sebanyak enam puluh kali menggunakan
metode hidrotermal, pada temperatur dan tekanan tinggi, serta diperlukan bahan baku
yang banyak seperti gel aluminosilikat, kaolin atau metakaolin.
Zeolit memilki kemampuan untuk melakukan substitusi isomorf, karakter perubahan
ion ini berubah-ubah sesuai dengan bentuk zeolit dan perubahan ini dapat digunakan
melalui beberapa aplikasi proses. Substitusi yang lebih luas untuk ion Si4+ dengan
valensi yang lebih tinggi akan menjadi sejumlah kation penggerak dengan perubahan
kapasitas yang tinggi. Substitusi inilah yang dinamakan substitusi isomorf, yang
mengambil beberapa variasi dari bentuk sederhana seperti di bawah ini :
Si4+ = Al3+
Na+
+
2 Si4+ = 2 Al3+ + Ca2+ = 2Al3+ + 2Na+
2 Si4+ = Al3+
+
P5+
Berdasarkan struktur dasar dan morfologinya, zeolit dibagi ke dalam 3 golongan :
1. Golongan natrolit,
yang termasuk kelompok ini adalah natrolit, mesolit, skolesit, tomsonit,
gonnadit dan edingtonit, mempunyai morfologi pori dan belahan. Sistem
kristal ortorombik dan monoklin.
2. Golongan heulandit,
yang termasuk kelompok ini adalah heulandit, mordenit, brewsterit,
epistilbit. Terdapat belahan tebal dengan sistem kristal monoklin.
3. Zeolit yang lain mempunyai kerangka struktur dengan kekuatan ikatan
yang sama pada semua arah kristalografi, mempunyai sistem kristal yang
11
terdiri dari monoklin, rombohedral serta isometrik. Termasuk dalam
golongan ini adalah harmotom, filipsit, stilbit, kabalsit, gmelimit, levinit,
faujasit, dan analsit.
Sedangkan berdasarkan struktur rongga dimensi zeolit-zeolit komersial, sintetis,
maupun alam secara nyata dapat dibagi ke dalam tiga jenis. Struktur ZSM-5 dan
mordenit memiliki pori yang berbeda dan unik yang mengandung intersecting
channel system. Seperti yang digambarkan pada Gambar II. 8 adalah perwakilan dari
berbagai tipe zeolit yang ada.
3D pores Tipe A
2D pores ZSM-5
1D pores Modernite
Gambar II. 8 Berbagai tipe rongga pada zeolit
Di alam terdapat sekitar 50 jenis zeolit dengan berbagai sifat fisik dan kimia yang
berbeda. Pada Tabel II. 1 diberikan beberapa contoh mineral zeolit beserta rumus
kimianya.
12
Tabel II. 1 Jenis-jenis mineral zeolit
Nama Mineral
Rumus Kimia Unit Sel
Analsim
Na16(Al16Si32O96). 16H2O
Kabasit
(Na2,Ca)6 (Al12Si24O72). 40H2O
Klipnoptolotit
(Na4K4)(Al8Si40O96). 24H2O
Erionit
(Na,Ca5K) (Al9Si27O72). 27H2O
Ferierit
(Na2Mg2)(Al6Si30O72). 18H2O
Heulandit
Ca4(Al8Si28O72). 24H2O
Laumonit
Ca(Al8Si16O48). 16H2O
Mordenit
Na8(Al8Si40O96). 24H2O
Pilipsit
(Na,K)10(Al10Si22O64). 20H2O
Natrolit
Na4(Al4Si6O20). 4H2O
Wairakit
Ca(Al2Si4O12). 12H2O
Yugawaralit
Ca(Al2Si4O12). 6H2O
Thomsonit
(Na, Ca2) (Al5Si5O20). 6H2O
Stilbit
(Ca,Na2)4 (Al8Si28O72). 28H2O
Zeolit memiliki banyak manfaat yang sudah diaplikasikan dalam dunia industri, di
antaranya :
1. zeolit sebagai penukar ion, misal kabazit.
2. zeolit sebagai adsorben, zeolit tipe A mampu mengabsorbsi molekul kecil.
3. zeolit untuk pemisahan gas.
4. zeolit sebagai katalis, misal ZSM-5 untuk mengkatalisis hidrogenasi
metanol
13
Zeolit memiliki struktur berpori yang diisi oleh kation-kation yang dapat
dipertukarkan, sehingga zeolit memiliki kapasitas pertukaran kation.
Fenomena
kapasitas pertukaran kation atau basa, khusus untuk zeolit dapat dilakukan dengan
mengontakkan zeolit dengan larutan basa atau garam netral. Sehingga kation dalam
kerangka zeolit digantikan oleh kation dari larutan dalam jumlah yang ekivalen.
Tetapi jika zeolit dikontakkan dengan larutan asam, maka aluminium yang terikat
dalam kerangka zeolit akan larut atau terlepas dari kerangka meninggalkan senyawa
yang kekurangan unsur aluminium, yang umumnya bersifat amorf.
Dengan
demikian, proses dealuminasi akan berakibat negatif pada sifat zeolit, yaitu akan
memperbesar kelarutan zeolit. Keadaan ini tidak dikehendaki jika dikaitkan dengan
manfaat zeolit sebagai adsorben, katalis, atau sebagai penyaring molekul.
Sebaliknya, zeolit dengan kandungan silika yang tinggi lebih disukai karena memiliki
kestabilan yang relatif tinggi baik terhadap panas maupun terhadap larutan asam.
Kapasitas pertukaran kation yang dinyatakan sebagai jumlah miliekivalen kation
yang dipertukarkan per satuan berat zeolit, sangat bergantung pada kandungan jumlah
aluminium yang dinyatakan sebagai Si/Al. Semakin tinggi kadar aluminium maka
semakin rendah kadar kation yang dapat dipertukarkan.
Kapasitas pertukaran ion pada dasarnya adalah fungsi dari derajat pertukaran ion
logam aluminium untuk silikon dalam struktur kisi-kisi kristal zeolit. Makin besar
kapasitas pertukaran ion ini maka makin menurun muatan listriknya, sehingga banyak
logam alkali yang diperlukan untuk menetralkannya. Seperti telah disebutkan di atas.
Bahwa baik logam aluminium maupun silikon berfungsi sebagai anion, sedangkan
logam-logam alkali berkedudukan sebagai kation di dalam struktur kristal zeolit.
Kapasitas pertukaran ion sebenarnya masih dipengaruhi oleh beberapa faktor lain.
Sebagai contoh ialah proses tersebut dapat terjadi dengan kation yang terperangkap
di dalam struktur yang seharusnya tidak perlu terjadi dalam keadaan normal. Dengan
demikian maka kapasitas pertukaran ion menjadi menurun. Dapat juga terjadi bahwa
14
penyaringan ion disebabkan oleh kation yang seharusnya menetralkan muatan yang
terlalu besar untuk dapat melintasi saluran ruang hampa (kanal). Hal ini misalnya
terjadi pada mineral analsim yang dapat menukar ion Na dengan Pb (diameter 2,98
Å) secara sempurna, tetapi terhadap ion Cs (diameter 3,30 Å) tidak dapat berlangsung
sama sekali. Untuk logam klinoptilotit yang mengandung aluiminium dalam jumlah
kecil, maka kapasitas pertukaran ion menjadi kecil. Dalam hal kapasitas pertukaran
ion maka kation lain yang dapat dipertukarkan mengikuti deret sebagai berikut
(Breck, 1974):
Cs+ > Rb+ > K+ > NH4+ > Ba2+ > Sr2+ > Na+ > Ca2+ > Fe3+ > Al3+ > Mg2+ > Li+.
Reaksi pertukaran kation adalah reaksi reversibel, seperti dinyatakan dalam reaksi
berikut :
2Na+-zeolit (s) + Ca2+ (aq) → 2Na+ (aq) + Ca2+-zeolit
Dari reaksi di atas menunjukkan reaksi penukaran ion di mana ion Na+ dilepaskan
dan digantikan dengan ion Ca2+, dan seberapa jauh suatu ion ditahan lebih kuat dari
pada ion lain merupakan suatu hal yang sangat mendasar. Sebab besarnya perbedaan
ini akan menentukan apakah dua zat atau lebih dengan muatan yang sama dapat
dengan mudah dipisahkan melalui cara pertukaran ion. Dan apakah kedua ion akan
dengan mudah dilepaskan lagi oleh zat penukar ion tersebut. Hal ini akan bergantung
pada selektivitas distribusi ion-ion pada zat penukar ion dan ion-ion dari larutan.
a. Sifat ion-ion yang saling dipertukarkan
1. Pada konsentrasi yang rendah dan suhu yang tetap, maka ion dengan
muatan yang semakin besar akan diserap atau ditahan oleh zat penukar
ion.
2. Pada kondisi yang sama dan untuk ion-ion yang bervalensi sama, maka
penyerapan oleh zat penukar ion semakin kuat apabila ukuran ion yang
terhidratasi semakin kecil.
3. Untuk
ion-ion
yang
bervalensi
dua,
di
samping
jari-jari
ion,
ketidaksempurnaan disosiasi garam dari ion-ion tersebut merupakan faktor
15
yang menentukan, apakah ion tersebut diserap atau tidak oleh zat penukar
kation.
Urutan kekuatan penyerapan terhadap ion-ion bervalensi dua adalah
sebagai berikut :
Cd2+ < Be2+ < Mn2+ < Mg2+ = Zn2+ < Cu2+ = Ni2+ < Co2+ < Ca2+ < Sr2+ <
Pb2+ < Ba2+
4. Bila suatu kation ditukar dengan kation lain dengan valensi yang berbeda,
maka afinitas ion dengan valensi yang lebih tinggi terhadap zat penukar
ion akan bertambah pada konsentrasi yang makin kecil.
b. Sifat dari zat penukar ion
Kuat tidaknya suatu ion diserap juga bergantung dari struktur dan gugus
fungsi yang terdapat dalam zat penukar ion. Untuk zat penukar ion yang
berpori seperti zeolit, semakin kecil volum ion yang terhidratasi semakin kuat
ion tersebut terikat.
II.3 Difraksi Sinar-X (XRD)
Metode difraksi sinar-X banyak digunakan untuk identifikasi bahan kristalin baik
senyawa organik maupun senyawa anorganik. Prinsip XRD adalah bahwa semua
bahan padat disusun dari atom-atom individu dan hampir semua zat padat memiliki
derajat keteraturan dalam susunan atom-atomnya.
Suatu bahan padat disebut amorf bila ada kekurangsempurnaan keteraturan atomatom yang menyusun bahan tersebut. Sebaliknya, suatu bahan kristalin tersusun dari
deretan ion, atom atau molekul yang teratur. Panjang gelombang sinar-X seorde
dengan jarak antar ion yang menyusun suatu kristal. Dalam difraksi sinar-X setiap
celah dalam kisi berfungsi sumber berkas sinar yang baru.
16
Karena sinar-X mempunyai sifat gelombang, maka bila sinar-X jatuh pada sebuah
kristal, tiap awan elektron akan bergetar dan bertindak sebagai sumber gelombang
kecil yang mempunyai panjang gelombang sinar-X semula. Akibatnya, setiap bahan
kristalin yang disinari dengan sinar-X akan menghasilkan sebuah pola difraksi.
Intensitas suatu difraksi bergantung pada sejumlah parameter, tetapi pola difraksi
suatu bahan kristalin dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahan kristalin tersebut.
Di mana setiap pola difraksi kristalin sangat spesifik untuk setiap senyawa. Analisis
dengan XRD menggunakan sinar yang mendekati monokromatik, mengikuti
persamaan Bragg, yaitu :
λ = 2 d sin Ѳ
di mana :
λ = panjang gelombang sinar
d = jarak antara bidang kristal
Ѳ = sudut jatuh dari sinar
Tabung sinar-X akan menghasilkan sinar yang ditangkap oleh detektor yang
selanjutnya mengubah foton sinar-X menjadi pulsa listrik. Pulsa listrik ini yang
kemudian direkam dalam bentuk diagram yang mengaitkan intensitas berkas sinar-X
yang didifraksi dengan sudut sinar jatuh 2Ѳ. Gambar II. 9 memperlihatkan diagram
kerja alat difraksi sinar-X.
17
Tabung sinar-X
kristal
Layar timbal
Spots dari incident beam
Spots dari sinar-X terdifraksi
Piringan Fotografi
Gambar II. 9 Diagram kerja alat difraksi sinar X
Identifikasi kristal dilakukan dengan menghitung harga d (jarak antar bidang kristal)
disusul dengan perbandingan intensitas semua puncak difraksi.
dibandingkan dengan pola difraksi standar
Kemudian
yang disusun oleh JCPDS (Joint
Committee on Powder Diffraction Standard).
II.4 Spektroskopi Infra Merah (FTIR)
Spektroskopi infra merah merupakan sebuah teknik analisa di dalam kimia yang
menghitung intensitas terhadap panjang gelombang atau bilangan gelombang (cm-1).
Spektroskopi infra merah mendeteksi vibrasi spesifik dari suatu gugus fungsi dalam
suatu sampel. Ketika sinar infra merah berinteraksi dengan materi, ikatan kimia akan
mengalami vibrasi, stretching, atau bending. Sebagai hasilnya, gugus fungsi akan
mengadsorpsi sinar infra merah dalam rentang panjang gelombang yang spesifik
untuk setiap gugus fungsi.
FTIR spektrometer akan menghasilkan spektra infra merah dengan cara
mengumpulkan interferogram sinyal dari sampel menggunakan interferometer, yang
akan menghitung seluruh frekuensi sinar infra merah secara simultan. Kemudian
18
FTIR spektrometer akan menghasilkan output berupa spektrum.
Gambar II. 10
memperlihatkan ilustrasi skematik dari FTIR.
Sumber
Spektrum
sampel
Komputer, FFT
Detektor
Gambar II. 10 Ilustrasi skematik cara kerja FTIR
Spektroskopi infra merah dari zeolit akan memberikan respon pada daerah bilangan
gelombang 200-1300 cm-1 dan dapat digolongkan ke dalam dua jenis vibrasi. Jenis
pertama merupakan vibrasi internal tetrahedron yang terdiri dari dua puncak
spektrum, masing-masing vibrasi kuat pada daerah 950-1250 cm-1 dan vibrasi sedang
pada daerah 450-500 cm-1. Vibrasi kuat pada daerah 950-1250 cm-1 menunjukkan
stretching T-O yang gerakan pertamanya penggabungan dengan atom oksigen secara
selang-seling merupakan gerakan stretching asimetri O-T-O. sedangkan vibrasi pada
daerah 450-500 cm-1 menunjukkan gerakan-gerakan bending T-O.
Pita-pita vibrasi pada zeolit diberikan pada Tabel II. 2.
19
Tabel II. 2 Data-data respon IR untuk zeolit
Respon dari
Stretching asimetris
Bilangan gelombang (cm-1)
Gugusan
1090
Kopling Si-O-Si
1050
Si-O-Al pita lebar
995
Stretching asimetris
660
Vibrasi ulur
Si-O-Si
Si-O-Al, vibrasi
Al-O, deformasi
Si-O dalam SiO4
Cincin ganda
550
Cincin ganda lingkaran 4,
6, atau 8
Bending T-O
464
Ikatan T-O dalam gugus
SiO4 dan AlO4
II.5 Mikroskop Elektron (SEM)
Mikroskop elektron (SEM) pertama kali ditemukan oleh Manfred von Ardenne pada
tahun 1937.
Sedangkan penggunaan mikroskop elektron sebagai alat penelitian
dimulai sejak tahun 1940-an. Reaksi penembakan berkas elektron terhadap contoh
memberikan kemungkinan-kemungkinan lebih lanjut dalam teknik penelitian. Bila
berkas elektron ditembakkan ke dalam sampel maka akan terjadi berbagai interaksi.
Salah satu interaksi adalah terjadinya pantulan berkas sinar elektron oleh sampel. Di
mana peristiwa ini merupakan dasar dari penggunaan mikroskop elektron. Berkas
elektron yang dipantulkan akan membawa informasi mengenai keadaan permukaan
sampel ke detektor. Oleh detektor diubah menjadi suatu gambar atau morfologi
permukaan sampel yang ditembak oleh berkas elektron.
memperlihatkan foto alat SEM.
20
Gambar II. 11
Gambar II. 11 Alat SEM
Gambar-gambar hasil pemotretan dengan mikroskop elektron umumnya mudah
diidentifikasi, karena beberapa mineral memiliki morfologi permukaan yang khas.
Seperti kaolinit kristalin mempunyai bentuk morfologi heksagonal. Tetapi, tidak
hanya kaolinit yang memiliki bentuk morfologi heksagonal, sehingga untuk
mendapatkan analisa kualitatif yang teliti harus dibantu dengan analisa pembanding,
misal dengan difraksi sinar-X (XRD).
21