103 SINTESIS HIBRIDA ANORGANIK-ORGANIK V2O5-ASAM HUMAT DENGAN METODE SOLGEL Synthesis of Hybrid Inorganic-organic V2O5-Humic acid by Sol-gel Method Risfidian Mohadi, Nurlisa Hidayati, Komala Syari FMIPA Kimia, Universitas Sriwijaya Jl. Palembang-Prabumulih Km. 32 Indralaya, OI. Sumatera Selatan, 30662. Email:[email protected] Abstrak Sintesis senyawa hibrida anorganik-organik V2O5-Asam humat menggunakan metode sol-gel. Perbandingan bahan yang digunakan adalah V 2O5:asam humat:FeCl3:air (1:1:1:40:17) dilarutkan dan didinginkan sampai suhu 30 oC, disaring dan didapatkan hibrida senyawa anorganik-organik tersebut. Senyawa ini kemudian dikarakterisasi dengan spektrofotometer FT-IR dan XRD. Hasil identifikasi dengan FT-IR diketahui bahwa gugus fungsi yang terdapat pada asam humat tidak muncul pada spektra hibrida sol-gel ini seperti C=C aromatik, C-H alifatik, C-H aromatik ini mengindikasikan bahwa asam humat telah berada dalam rongga V2O5. Hasil analisa dengan XRD, hibrida metode sol-gel ini memiliki indeks miller (111), (110), (100) dengan ukuran simetri (a) adalah 0,267nm. Kata kunci: sol-gel, microstructur, asam humat, V2O5, hibrida Abstract Synthesis of hybrid inorganic-organic microstructure V2O5-Humic acid with cosynthesis method had been done, The ratio of the raw material V 2O5:Humic acid:FeCl3:H2O were (1:1:1:40:17) then cooled around 0 oC and filtered to get the hybrid inorganic-organic microstructure material and characterized by FT-IR and XRD spectrometer. The FT-IR spectrometer given information that functional group of humic acid such as C=C aromatic, C-H aliphatic and C-H aromatic was not found in hybrid inorganic-organic spectra indicated humic acid has existed in V 2O5 cluster. The XRD pattern show that the material have Miller’s index (110), (111), and (200) with symmetry size (a) was 0,267 nm. Keywords: co-synthesis microstructure, humic acid, V2O5, hybrid Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113 104 PENDAHULUAN Sintesis hibrida senyawa isolasi selanjutnya dijadikan sebagai situs untuk aktif dari material hibrida. Pengikatan dikembangkan karena struktur bahan yang logam dapat terjadi melalui: jembatan air, bisa interaksi elektrostatik, pembentukan ikatan anorganik-organik mencapai nanostruktur menarik ukuran serta strukturnya yang mikro sifat dapat bahkan kimia dan dimodifikasi, koordinasi cincin khelat sehingga dimungkinkan untuk mendesain fungsional sifat-sifat memiliki spesifik anorganik-organik, dari karakteristik untuk menghasilkan dan pembentukan melibatkan pada fungsinya gugus-gugus asam kemampuan struktur humat yang berbeda dalam ligan dalam sebagai bahan baru yang sangat berharga dan pembentukan kompleks dengan kation menjanjikan baik secara ekonomi maupun logam (Cornelius, 2002). Senyawa humat secara aplikasinya. Kombinasi dari polimer sangat potensial untuk dijadikan bahan dengan dapat baku bahan anorganik-organik yang terdiri atas oksida nanokomposit melalui pendekatan metode logam transisi vanadium (V2O5) dan asam sol–gel (Armon, 2002). Teknik sol–gel humat (AH) dari tanah gambut. Hibrida memungkinkan bahan hibrida anorganik anorganik-organik asam humat ini akan dan organik disintesis pada temperatur meningkatkan rendah gugus pada range pH yang lebih luas mengingat fungsional dari bahan organik atau polimer asam humat tidak stabil dan hanya efektif penyusunnya. Larutan alamiah dari proses pada pH rendah (3 - 4) saja, dan larut sol–gel mempunyai derajat pencampuran pada yang sempurna dan menghasilkan bahan (Gaffney et al, 1996). oksida digunakan logam untuk tanpa transisi mensintesis mendegradasi hibrida nanostruktur (Brien et al, 2004). Dalam suatu kestabilan keasaman yang hibrida asam lebih humat rendah Mekanisme interaksi antara ion logam dengan gugus fungsi suatu bahan gambut ditentukan oleh atom donor elektron, sifat Indralaya Kabupaten Ogan Ilir, Provinsi logam, dan struktur dari gugus fungsi serta Sumatera kestabilannya. Berdasarkan konsep asam senyawa termanfaatkan ini sintesis dilakukan isolasi penelitian dalam humat Selatan dari yang dengan belum menggunakan basa keras lunak, Unsur N- memiliki suatu metode yang direkomendasikan afinitas yang tinggi terhadap logam mulia oleh seperti International Humic Substances Society (IHSS). Senyawa humat hasil sehingga Sintesi Hibrida Anorganik-Organik… (Risfidian Mohodi, dkk,) emas (Au) hibrida dan yang perak (Ag) mengandung 105 material anorganik sebagai penyangga Prosedur Penelitian serta molekul organik yang mengandung Isolasi Senyawa gugus N- sebagai sisi aktif. Inderalaya (Mohadi, dkk., 2008). Sintesis hibrida anorganik-organik dengan metode mikrokomposit antara Humat dari tanah Isolasi asam humat didasarkan atas perbedaan kelarutan ketiga fraksi dalam V2O5-asam humat yang terdiri dari oksida suasana vanadium dan asam humat belum pernah merupakan fraksi yang larut dalam basa, diteliti sebelumnya. Bahan hibrida ini asam fulvat merupakan fraksi yang larut - - asam-basa. Asam humat mengandung gugus fungsi COO , OH , S, dalam asam maupun basa serta humin N dari asam humat untuk dimanfaatkan merupakan fraksi yang tak larut dalam sebagai merkuri asam maupun basa. Sebanyak 1500 gram sebagai logam berat yang sangat toksik tanah gambut diekstraksi dengan 15000 dan berbahaya yang hingga sekarang ml NaOH 0,1 M (perbandingan tanah masih digunakan pada proses amalgam dengan pelarut 1:10) selama 24 jam emas. sambil METODOLOGI didekantir lalu diasamkan dengan HCl 6 alternatif pengganti terus dishaker. Supernatan Penelitian ini menggunakan alat- M hingga pH 1 dan didiamkan selama 16 alat seperti: peralatan gelas laboratorium, jam sehingga terbentuk 2 lapisan. Lapisan sentrifuse, indikator pH, neraca analitik, atas berupa asam fulvat dan lapisan shaker, stirrer, bawah berupa asam humat terpresipitasi. spektrofotometer FTIR Shimadzu model Pemisahan asam fulvat dengan asam 8201 PC, spektrofotometer difraksi sinar-X humat (XRD). digunakan sentrifugasi pada kecepatan 1000 rpm dalam penelitian ini adalah: tanah gambut selama 15 menit. Padatan yang diperoleh yang diambil di Kabupaten Ogan ilir berupa asam humat dan asam fulvat kotor. Indralaya, NaOH, HCl, HF, AgNO3, HNO3, Pemurnian asam humat kertas oven, magnetic Bahan-bahan saring Whatman no. pentaoksida) biasa, 42, yang kertas V2O5 saring (vanadium terpresipitasi dilakukan Supernatan asam dengan humat dipisahkan dari pengotor berupa padatan selanjutnya supernatan dipresipitasi dengan 6M hingga pH 1 HCl didiamkan Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113 selama 16 jam dan hingga 106 terbentuk 2 lapisan. Lapisan atas berupa Pembuatan hibrida anorganik-organik asam fulvat sedangkan lapisan bawah V2O5-HA dengan metode sol-gel (Harreld berupa et al, 1999). asam Pemisahan humat asam terpresipitasi. humat dengan Sebanyak 1 gram vanadium sentrifugasi dengan kecepatan 15.000 rpm pentaoksida (V2O5) dan 1 gram senyawa selama 10 menit. Padatan asam humat asam humat dilarutkan dalam etanol dan yang dalam didinginkan pada pendingin es sampai wadah plastik yang berisi larutan 0,1M suhu 30oC, kemudian sebanyak 1 mL HCl/0,3M HF dan digojlok selama 20 menit FeCl3 0,05M dalam pelarut air disiapkan kemudian didiamkan selama 24 jam pada dalam elenmeyer lain didinginkan pada temperatur pendingin diperoleh dimasukan kamar. ke Campuran ini es. Larutan FeCl3 0,05M kemudian disentrifugasi pada kecepatan ditambahkan ke larutan V2O5 dan AH dan 5000 rpm selama 10 menit dan asam diagitasi humat yang diperoleh adalah asam humat terbentuk hasil pemurnian I. Proses pemurnian Perbandingan tersebut dilakukan sebanyak 2 kali. Dalam digunakan pada metode sol-gel adalah proses banyak 1:1:1:40 melibatkan HCl sehingga asam humat Hasilnya mungkin terkontaminasi Cl- sehingga perlu spektrofotometer FTIR dan XRD. pemurnian dihilangkan tersebut dengan cara secepat mungkin campuran sampai seperti gel. senyawa-senyawa yang (Vanadium: AH: FeCl3: dikarakterisasi air). dengan pembilasan - dengan akuades. Uji Cl dilakukan dengan HASIL DAN PEMBAHASAN penambahan AgNO3 ke dalam air bilasan Identifikasi gugus fungsional dengan asam humat. Pembilasan dihentikan bila spektrofotometri FT-IR dalam air bilasan asam humat tidak lagi Tanah gambut Inderalaya sebelum terjadi endapan apabila ditambah AgNO 3. diekstraksi dan diisolasi kandungan kimia Setelah yang ada didalamnya, terlebih dahulu proses pemurnian dilakukan, asam humat dikeringkan dalam oven. dilakukan karakterisasi Untuk selanjutnya dikarakterisasi dengan spektrometri spektrofotometer FT-IR. mengetahui gugus fungsi apa saja yang FT-IR. menggunakan Tujuannya untuk ada di dalam tanah tersebut dan nantinya digunakan sebagai pembanding untuk Sintesi Hibrida Anorganik-Organik… (Risfidian Mohodi, dkk,) 107 senyawa hasil isolasi dari tanah ini. Hasil dari karakterisasi tanah gambut diperlihatkan oleh gambar 1. ini Gambar 1. Spektra FT-IR tanah gambut Spektra FT-IR pada gambar 1 diketahui bahwa pada tanah gambut memperlihatkan adanya regang –OH di terdapat gugus karboksilat (-COOH) yang bilangan gelombang 3433,1 cm-1, regang di dapat dari adanya vibrasi C=O, ulur C-O C-H alifatik pada bilangan gelombang dan vibrasi ulur –OH, dan cincin aromatik 2854,5 cm regang -1 -1 dan 2923,9 cm , adanya C=C aromatik pada yang ditandai dengan adanya ulur C=C bilangan aromatik dan ulur C-H aromatik. Terlihat gelombang 1627,8 cm-1, adanya serapan juga pada bilangan gelombang 914 cm-1 lemah pada bilangan gelombang disekitar merupakan tekuk Si-O, dalam hal ini Si-O 1700 cm -1 menunjukan vibrasi ulur C=O adalah sebagai pengotor yang berasal dari dari -COOH, ada sinyal yang lemah pada senyawa anorganik yang terdapat dalam daerah sekitar dibawah 3000 cm-1 ini untuk tanah gambut itu sendiri. regang C-H aromatik. Dari identifikasi ini Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113 108 Gambar 2. Spektra FT-IR asam humat Hasil dari ekstraksi dan isolasi tanah puncak gambut adalah asam humat dan asam gelombang 3000 cm-1, C=C aromatik fulvat, muncul pada bilangan gelombang 1627,8 dalam penelitian ini hanya digunakan asam humat sehingga perlu yang cm-1. Pita lemah serapan bilangan pada bilangan gelombang asam humat. Asam humat yang telah masih adanya pengotor organik dari murni diidentifikasi gugus fungsionalnya polisakarida (Mohadi, 2008). (gambar 2) diperoleh serapan pada cm -1 dilakukan pemurnian untuk mendapatkan dengan menggunakan spektrometri FT-IR 1103,2 pada menunjukan Asam humat mengandung gugus karboksilat (-COOH), gugus hidroksil bilangan gelombang 2923,9 cm-1 dan (OH), 2854,5 cm-1 yang merupakan ulur C-H Perbandingan antara spektra FT-IR tanah alifatik. Pada bilangan gelombang 1708,8 gambut -1 cm adanya dan cincin asam aromatik. humat diatas menunjukan adanya vibrasi ulur menunjukan ada gugus fungsi yang tidak C=O dari –COOH. Serapan ulur –OH muncul pada asam humat sedangkan diidentifikasi pada bilangan 3425,3 cm-1, pada tanah gambut muncul yaitu tekuk adanya ulur C-O yang berasal dari COOH Si-O -1 dalam hal ini adalah sebagai pada bilangan gelombang 1222,8 cm , pengotor yang berasal dari senyawa regang C-H aromatik muncul dengan anorganik, ini berarti pemurnian dengan Sintesi Hibrida Anorganik-Organik… (Risfidian Mohodi, dkk,) 109 menggunakan campuran HCl dan HF pada bilangan gelombang 3448,5 cm-1, diyakini asam vibrasi ulur C=C aromatik muncul pada bahan-bahan bilangan gelombang 1635,5 cm-1, gugus humat dapat dari membebaskan pengotor anorganik (Stevenson, 1994). fungsi ini berasal dari asam humat. Sintesis hibrida anorganik-organik Vibrasi ulur V=O dari polivanadat muncul dengan metode sol-gel ini dilakukan pada bilangan gelombang 825,5 cm-1, dengan menghomogenkan antara V 2O5 dan pada bilangan gelombang 1018,3 cm- dan asam humat, hasil dari sintesis ini 1 diukur dengan spektrometer FT-IR seperti Adanya tekuk –OH ke dalam bidang dari terlihat pada gambar 3. –COOH Spektra FT-IR pada gambar 3 merupakan ulur V=O dari monovanadat. teridentifikasi pada bilangan gelombang 1396,4 cm-1. mengidentifikasikan adanya ulur –OH Gambar 3. Spektra FT-IR Hibrida Sol-gel Gambar 3 menunjukan tidak adanya humat tersebut telah berikatan dengan beberapa gugus fungsional khas asam V2O5 sehingga dapat dimungkinkan asam humat diantaranya seperti C-H alifatik, C- humat telah berada dalam rongga V 2O5. O dari –COOH, C=O dari –COOH, dan CH aromatik. Gugus-gugus dari asam Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113 110 Analisa data XRD hibrida sol-gel V2O5- Pola difraksi untuk V2O5 dan hibrida HA metode sol-gel disajikan pada gambar 4 Analisa dengan XRD dilakukan dan 5. untuk melihat apakah asam humat telah berhasil masuk ke dalam rongga V 2O5. Gambar 4. Pola difraksi XRD dari V 2O5 Pola difraksi diatas menunjukan bahwa sudut 2θ yang sama, ini berarti bahwa V2O5 memiliki simetri kristal, sistem V2O5 dan hibrida metode sol-gel memiliki simetrinya bentuk yang menurut mariadi (2007) isostruktur (Ulrich and adalah kubus. Bentuk simetri ini yang Nicola, 2002). Hal ini menunjukan antara akan dimanfaatkan dalam pembuatan V2O5-AH tidak mengalami pergeseran 2θ hibrida dengan metode sol-gel, asam menandakan humat diharapkan masuk ke dalam mengalami perubahan struktur setelah rongga simetri tersebut (Thomas et al, dimasuki asam humat (Wight and Davis, 1999). Pola XRD dari hibrida metode sol- 2002). gel yang ditunjukan pada gambar 5 dan pola XRD untuk V2O5 mempunyai puncak Sintesi Hibrida Anorganik-Organik… (Risfidian Mohodi, dkk,) bahwa kristal tidak 111 Gambar 5. Pola difraksi XRD hibrida V2O5-AH metode sol-gel Data XRD hasil hibrida metode sol-gel dapat (110), (111) dan (200) merupakan (tabel 1) didapat bahwa sistem kristal sistem kubik isostruktur. yang mendominasi adalah sistem kubik, dan ini dapat diketahui dari indeks yang di Tabel 1. Data XRD hibrida metode sol-gel 2θ d(Å) I / I1 hkl 20,3762 4,35492 100 110 26,2388 3,39367 100 111 31,1005 2,87336 65 200 Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113 112 V2O5 yang memiliki rongga diharapkan Contaminants Sorption Interactions, Envi. asam humat yang digunakan akan berada Sci. and Tech. Vol. 36, 1054-1060. di dalam ruang atau rongga pada V 2O5 Brien L Chusing, Vladimir L Kolesnicenko, tersebut, dan dari data yang ada, maka and Charles J O’Connor. 2004. Recent diperoleh nilai a yaitu ukuran simetri dari Advances in the Liquid-Phase Synthesis of V2O5 Inorganic Nanoparticles, J. of Chem. Rev. yang dihitung menggunakan perhitungan indeks Miller sebesar 0,267 104: 3893-3946. nm. Cornelius, C J., 2002. Physical and gas permeation properties of series of novel KESIMPULAN hybrid inorganic-organic composite based Kesimpulan yang dapat diambil dari on synthesized. Virginia. hasil penelitian sintesis hibrida anorganik- Gaffney, J S., Marley, N A, Clark, S B. organik V2O5-HA adalah: 1996. Humic and Fulvic Acid: Isolation, 1. Hasil identifikasi dengan menggunakan Structure and Enviromental Role, J. of Am. spektrometri FT-IR didapat bahwa di Chemi. Soc. Washington, DC. dalam asam humat memilki gugus Harreld, J., Dunn, D, Nazar, L.F. 1999. fungsi -COOH dan hidroksil (-OH). Design and synthesis of Inorganic-organic Interaksi antara V2O5 dan asam humat Hybrid Microstructures. Inter. J. Inorg. Mat. terlihat 1, 135-146. 2. 3. dari spektra FT-IR hibrida dimana gugus fungsi C-H alifatik dan Mohadi Risfidian, Hidayati Nurlisa, dan Ivan aromatik, C=C aromatik asam humat Widarko, 2008. Adsorption study of Cu(II), tidak dimungkinkan Cd(II), and Cr(VI) on humin from peat soil. karena berada di dalam rongga V 2O5 Proceeding of The International Seminar on sedangkan gugus fungsi lainnya dari Chemistry. ISBN 978-979-18962-0-7. (pp. asam humat masih tetap aktif. 117). Pola difraksi XRD V2O5-AH dari hasil Stevenson, FJ. 1994. Humus Chemistry. metode Jhon Willey and Sons, New York muncul sol-gel, yang menunjukkan tidak adanya pergeseran 2θ dan memiliki Thomas J. Barton, Lucy M. Bull, Walter G. ukuran simetri 0,267 nm. Klemperer, Douglas McEnaney, Makoto A. Loy, Misono, Brian Peter A. Monson, Guido Pez, George W. Scherer, DAFTAR PUSTAKA James C. Vartuli, and Omar M. Yaghi. 1999. Armon. 2002. Immobilizing Humic Acid in Tailored Por. Sol-Gel Matrix: A New Tool to Study Humic 11;2633-2656. Sintesi Hibrida Anorganik-Organik… (Risfidian Mohodi, dkk,) Mat., Chem. Mat. Rev. 113 Ulrich Schrubert, Nicola Husing. 2002. Synthesis of Inorganic Material. Willey-VCH. Weinhem germany. Wight, AP. and Davis, ME., 2002. Design and Preparation of Organic Inorganic Hybrid Catalysts, Chem. Rev. 102, 35893614. Sains dan Terapan Kimia, Vol.7, No. 2 (Juli 2013), 103-113