makalah pemicu 2 fix

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan primer yang sangat dibutuhkan bagi setiap makhluk hidup.
Keberadaannya sangat berguna terutama bagi keperluan masyarakat baik digunakan untuk
keperluan sehari-hari maupun digunakan dalam industri pabrik sebagai utilitas. Namun air yang
dikonsumsi harus memenuhi kriteria yang tercantum dalam peraturan yang mengatur tentang
kualitas air minum yang siap untuk dikonsumsi. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh suatu
komite yang membantu BAPEDAL bahwa terdapat senyawa yang menyebabkan ikan mati, yaitu
polyclorinated biphenyls.
Polychlorinated Biphenyls (PCB) adalah suatu senyawa organoklorine selain mempunyai
sifat racun yang sama dengan pestisida, juga mempunyai sifat yang persisten di alam. PCB adalah
senyawa kima beracun yang sangat berbahaya. Masuknya PCB yang utama ke dalam lingkungan
dihasilkan dari penguapan selama pembakaran, bocoran, pembuangan cairan industri, dan buangan
dalam timbunan dan urugan tanah. Dampak dari penggunaan PCB yaitu dapat memicu terjadinya
kanker dengan mengganggu kerja hormon.
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengetahui suatu kandungan kuantitatif
dan kualitatif senyawa Polychlorinated Biphenyls (PCB) dalam air. Metodenya yaitu dengan
metode AAS dan metode Spektroskopi inframerah. Keduanya memiliki kelebihan masing-masing
dengan menggunakan alat yang berbeda sehingga kandungan suatu logam berbahaya seperti PCB
dapat diketahui dengan menganalisisnya menggunakan 2 metode ini.
Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) merupakan teknik analisis kuantitatif dari unsurunsur yang pemakaiannya sangat luas di berbagai bidang. Metode ini memiliki prosedur yang
selektif, spesifik, biaya analisisnya relatif murah, sensitivitasnya tinggi (mencapai ppm-ppb), dapat
dengan mudah membuat matriks yang sesuai dengan standar, waktu analisis sangat cepat, dan
mudah untu dilakukan. Metode AAS dapat diterapkan untuk mendeteksi jumlah logam berat yang
terdapat pada air.
Spektroskopi inframerah merupakan teknik analisis kualitatif dari senyawa organik berupa
spektrum unik yang dihasilkan oleh setiap organik zat dengan puncak struktural yang sesuai dengan
fitur yang berbeda. Pada metode ini, masing-masing kelompok fungsional menyerap sinar
inframerah pada berbagai frekuensi yang unik sehingga dari penyerapan tersebut dapat dilakukan
pembacaan sehingga dapat diketahui senyawanya. Metode spektroskopi inframerah dapat
diterapkan untuk mendeteksi logam berat yang terdapat pada air.
1.2. Tujuan Pembelajaran
Tujuan yang hendak dicapai dalam pembelajaran ini adalah sebagai berikut:
▪ Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
1. Memahami ciri-ciri air minum berkualitas yang siap untuk dikonsumsi
1
2. Memahami prinsip kerja, instrumen, dan analisis pada AAS
3. Memahami cara menentukan konsentrasi dengan metode AAS
4. Mengetahui keunggulan dan kekurangan metode AAS dalam hal limit deketksi,
sensitivitas, dan ketelitian
5. Memahami hukum Lambert-Beer dan hubungannya dalam metode AAS serta hubungan
antara absorbansi dengan volume dan konsentrasi pada metode adisi standar
▪
Spektroskopi Inframerah
1. Mengetahui sifat fisik dan sifat kimia senyawa polychlorinated biphenyls serta batasbatasnya dalam peraturan lingkungan
2. Memahami prinsip kerja, instrumen, dan analisis pada spektroskopi inframerah
3. Mengetahui keungguglan dan kekurangan pada sepektroskopi inframerah
4. Mengetahui perbedaan antara spektoskopi inframerah dengan AAS
5. Mengetahui kegunaan fingerprint area dalam spektrum inframerah
6. Mengetahui aplikasi dari spektroskopi inframerah
2
BAB II
SOAL DAN PEMBAHASAN
2.1. Kasus 1
Judul kasus
: Analisis Logam Menggunakan Metode Spektroskopi
Definisi masalah
: Analisis kandungan logam berat pada air minum isi ulang
TUGAS 1
1. Dengan berbekal informasi-informasi yang anda dapatkan dari berbagai sumber, dapatkah
anda menjelaskan upaya apa yang perlu dilakukan oleh produsen air minum isi ulang, untuk
mendapatkan air minum dengan kualitas tinggi?
JAWAB
Pada dasarnya untuk mendapatkan air minum dengan kualitas tinggi maka produsen air
minum perlu memperhatikan beberapa hal yang dapat mempengaruhi kualitas air minum itu
sendiri diantaranya:
a. Kondisi air sumber yang digunakan
Kondisi air sumber yang dipakai pada depot air minum harus bersih dan tidak tercemar oleh
mikroba. Oleh karena itu, sebelum melakukan pengolahan maka dilakukan pengecekan
baik terhadap kondisi fisik maupun kimia dari air sumber. Apabila dalam air sumber masih
terdapat zat pengotor didalamnya maka dapat dilakukan pengolahan awal atau yang biasa
disebut sebagai pre-treatment sehingga dapat memudahkan dalam pengolahan proses untuk
mendapatkan kualitas air minum yang baik.
b. Kondisi peralatan dan proses produksi
Kondisi peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan air minum isi ulang harus
memenuhi syarat serta memiliki kualitas yang baik, terjaga, serta perlunya dilakukan
pengecekan secara rutin terhadap alat yang digunakan sehinga proses produksi yang terjadi
dapat berjalan maksimal dan mendapatkan air dengan kualitas yang baik.
c. Kebersihan pekerja
Kondisi kebersihan karyawan harus sehat dan bebas terkontaminasi dari hal-hal yang dapat
mempengaruhi kualitas produksi air minum sehingga diperlukan alat pekerja seperti sarung
tangan yang higenis, masker, alkohol yang digunakan untuk membersihkan serta ruangan
yang steril dan bebas dari kontaminan.
d. Kondisi sanitasi depot
Kondisi sanitasi yang kurang baik dapat menyebabkan pencemaran mikroba serta
pemilihan lokasi pengolahan air minum sebaiknya tidak terletak pada tempat yang terkena
paparan cahaya sinar matahari langsung karena dapat mendukung pertumbuhan bakteri
pada air dan terhindar dari hal-hal yang dapat mengkontaminasi produksi air minum.
3
2. Apakah Anda setuju bahwa kandungan logam berat dalam air minum selalu berdampak buruk
bagi kesehatan manusia? Bagaimana Anda menjelaskan bahaya logam berat tersebut terhadap
kesehatan manusia?
JAWAB
Logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih dari 5 g/cm3. Logam-logam
berat merupakan salah satu dari bahan pencemar lingkungan, dan beberapa dari unsur logam
tersebut merupakan logam yang paling berbanaya, diantara unsur-unsur logam berat pencemar
tersebut adalah Arsen (As), Timbal (Pb), Merkuri (Hg) dan Kadmium (Cd).
1)
2)
Berdasarkan kegunaannya, logam berat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
Golongan yang dalam konsentrasi tertentu berfungsi sebagai mikronutrein, yang
bermanfaat bagi kehidupan organisme perairan, contohnya Cu, Fe, Zn
Golongan yang sama sekali belum diketahui manfaatnya bagi organisme perairan, bahkan
diyakini sebagai zat toksik, contohnya Pb, Hg, Cd, As
Sifat dari logam-logam ini adalah mempunyai afinitas yang besar dengan sulfur
(belerang). Logam-logam ini menyerang ikatan sulfida pada molekul-molekul penting sel
misalnya protein (enzim), sehingga enzim tidak berfungsi. Ion-ion logam berat bisa terikat pada
molekul penting membran sel yang menyebabkan terganggunya proses transpor melalui
membran sel.
Salah satu logam berat yang berbahaya adalah Kadmium (Cd). Kadmium adalah dapat
terakumulasi pada tubuh makhluk hidup karena mudah diadsorpsi, dan pastinya dapat
mengganggu sistem pernapasan serta pencernaan. Jika teradsorpsi ke dalam sistem pencernaan,
kadmium akan membentuk kompleks dengan protein sehingga mudah diangkut dan menyebar
ke hati dan ginjal bahkan sejumlah kecil dapat sampai ke pankreas, usus, dan tulang. Selain itu,
kadmium juga akan mengganggu aktivitas enzim dan sel. Hal ini akan menimbulkan
teratogenik, mutagenik, dan karsinogenik.
• Teratogenik : perkembangan sel yang tidak normal selama kehamilan yang berujung pada
terjadinya cacat lahir. Contohnya : Spina Bifida (Kelainan pembentukan vertebra yang tidak
sempurna)
Gambar 1. Spina Bifida
Sumber: http://pennstatehershey.adam.com/content.aspx?productId=42&pid=42&gid=000140
4
•
•
Mutagenik : sifat bahan yang dapat menyebabkan perubahan kromosom yang dapat
merubah genetika
Karsinogenik : sifat bahan yang dapat menyebabkan pertumbuhan sel kanker, yaitu sel liar
yangdapat merusak jaringan tubuh. Sel Kanker memiliki sifat sebagai berikut:
1) Immortal : Pembelahan sel secara tidak terbatas.
2) Independen dari kontrol normal tubuh yang membatasi pertumbuhan dan pembelahan.
3) Invasif : Menyerang jaringan-jaringan lain.
Kasus keracunan Cd kronis juga menyebabkan gangguan kardiovaskuler dan hipertensi.
Selain itu, kadmium juga dapat menyebabkan Osteomalasea, yaitu kelainan pada tulang yang
menyebabkan tulang menjadi lunak dan rapuh sehingga tulang mudah mengalami patah tulang.
Kerapuhan tulang merupakan akibat dari penurunan asupan vitamin D atau efek samping gagal
ginjal. Hal ini juga berhubungan dengan gangguan keseimbangan kandungan kalsium dan fosfat
dalam ginjal. Sebagian besar Cd masuk melalui saluran pencernaan, tetapi keluar lagi melalui
feses sekitar 3-4 minggu kemudian dan sebagian kecil dikeluarkan melalui urin. Kadmium
dalam tubuh terakumulasi dalam ginjal dan hati terutama terikat oleh metalothionein.
Metalotionien merupakan senyawa protein yang dimiliki oleh tubuh dalam
mendetoksifikasi air raksa, timbal, dan logam berat lain. Kemungkinan besar pengaruh
toksisitas Cd disebabkan oleh interaksi antara Cd dan protein tersebut, sehingga menimbulkan
hambatan terhadap aktivitas kerja enzim.
Gambar 2. Struktur Metalotionin saat Mengikat Cd
Sumber: https://cadmium-binding.wikispaces.com/Metallothioneins
Kadmium juga dapat terakumulasi di ginjal setelah diikat oleh metalothionien. Kompleks
kadmium-metalothionien (CdMT) melewati glomerulus dan diserap oleh tubulus proksimal.
Kemudian, Kadmium dilepas dari protein Metalotionien dan dapat terakumulasi lisosom.
CdMT terurai menjadi Cd2+ dan menginhibisi fungsi lisosom yang menyebabkan kerusakan sel
tubulus proksimal ginjal. Menumpuknya kadmium dalam ginjal dapat menyebabkan
degenerasi sel-sel ginjal. Gejala klinis keracunan kadmium kronis sangat mirip dengan
penyakit glomerulo-nephritis. Oleh karena itu, gejala keracunan kadmium ini selalu disertai
dengan proteinuria, glukosuria, kadar kalsium dan asam-amino dalam urine juga meningkat.
5
3. Bila anda diminta untuk memberikan informasi tentang AAS, bagaimana anda menjelaskan
prinsip penentuan konsentrasi logam dengan spektroskopi absorpsi kimia?
JAWAB
Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya
tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalnya Natrium
menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Untuk
menentukan konsentrasi sampel dengan Teknik spektrometri, terdapat metode yang biasa
digunakan, antara lain adalah sebagai berikut:
a. Metode kurva kalibrasi
Kurva kalibrasi digunakan untuk menentukan konsentrasi dari suatu elemen dalam
larutan yang belum diketahui. Dalam metode ini, dibuat larutan standar/instrumen dengan
berbagai konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut diukur dengan AAS. Semakin
tinggi konsentrasi larutan, semakin tinggi pula absorbansinya dalam menyerap radiasi.
Selanjutnya larutan sampel diukur absorbansinya dan dicocokkan pada kurva kalibrasi
instrument atau larutan standar.
b. Metode standar tunggal
Metode ini menggunakan satu larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya
(Cstd). Selanjutnya absorbsi larutan standard (Astd) dan absorbsi larutan sampel (Asmp)
diukur dengan spektrofotometri.
Astd/Cstd = Asmp/Csmp
Csmp = (Asmp/Astd).Cstd
Di mana Astd = absorbansi larutan standar, Cstd = konsentrasi larutan standar, Asmp =
absorbansi sampel, dan Csmp = konsentrasi sampel.
c. Metode adisi standar
Adisi standar digunakan saat jumlah larutan standar melimpah. Metode ini dipakai
secara luas karena mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan
kondisi lingkungan (matriks) sampel dan standar. Dalam metode adisi standar, sejumlah
volume sampel dimasukkan ke banyak labu. Satu larutan diencerkan sampai volume
tertentu tanpa penambahan larutan standar. Larutan selain itu ditambahkan larutan standar
terlebih dahulu lalu diencerkan sampai volumenya sama dengan larutan pertama. Setelah
itu diukur absorbansinya menggunakan AAS. Menurut hukum Lambert-Beer,
Ax = k.Cx
AT = k(Cs+Cx)
6
Keterangan:
Cx
= konsentrasi larutan sampel
Cs
= konsentrasi larutan standar yang ditambahkan ke larutan sampel
Ax
= Absorbansi larutan sampel (tanpa penambahan zat standar)
AT
= Absorbansi larutan sampel + zat standar
Maka dari itu, dapat diperoleh konsentrasi larutan sampel dari rumus berikut:
Cx = Cs x {Ax/(AT-Ax)}
4. Bagaimana anda menjelaskan keunggulan teknik analisis AAS dibandingkan analisis lain
dalam hal limit deteksi, sensitivitas danketelitian.
JAWAB
Teknik analisis spektroskopi atomik dibagi menjadi 3 jenis, yaitu sebagai berikut:
1. Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
2. Atomic Emission Spectroscopy (AES)
3. Atomic Fluorescence Spectroscopy (AFS).
Namun, ketiga jenis teknik analisisspektroskopi atomik ini mempunyai keunggulan dan
kekurangan masing-masing. Untuk Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) memiliki beberapa
keunggulan dalam hal deteksi, sensitivitas dan ketelitian dibandingkan dengan 2 jenis
spektroskopi atomik lainnya, yaitu:
a. Deteksi
Pada metode analisis AAS, limit deteksi lebih baik dibandingkan dengan metode analisis
AES. Hal ini karena pada metode AAS, getaran transisi jarang terjadi dan monokromator yang
digunakan menghasilkan radiasi dengan lebar panjang gelombang yang kecil. Selain itu metode
inidapat mengukur konsentrasi hingga part per billion (ppb). Lagipula, secara umum metode
ini bebas dari gangguan. Gangguan yang biasa terjadi adalah efek matriks yang mempengaruhi
proses pengatoman. Komposisi kasar dari sampel mempengaruhi disosiasi sampel.
Sedangkan pada metode AES, biasanya terjadinya getaran transisi ditutupi oleh transisi
elektronik yang menutup ruang garis yang belum sepenuhnya terbaca oleh spektrometer,
sehingga limit deteksinya kurang akurat. Meskipun pada pengaplikasiannya, metode AFS
merupakan metode yang paling baik dalam limit deteksi. Tetapi dalam penerapannya, metode
AFS sangat sulit. Hal itu dikarenakan instrumen pada metode ini sulit didapatkan. Pada metode
AFS menggunakan ion anorganik tetapi hanya sedikit ion anorganik yang menghasilkan cahaya
fluorescences, sehingga penerapannya terbatas pada senyawa organik. Sedangkan pada metode
AAS, penerapannya lebih mudah karena instrumennya mudah didapat dan harganya relative
murah. Metode AAS juga lebih lazim digunakan dalam analisis senyawa di berbagai bidang.
b. Sensitivitas
7
Sensitivitas pada metode analisis AAS lebih tinggi, karena padametode ini interferensi
dari garis – garis spektrum dari unsur lain diperkecil, sehingga data yang didapat lebih akurat
akurat. Selain itu metode ini jugadapat menentukan konsentrasi logam meski dalam sampel
yang konsentrasinya kurang dari 0,5 ppm dan dapat digunakan untuk menganalisis konsentrasi
lebih dari 62 logam yang berbeda dalam suatu larutan. Pada metode AES sensitivitas cenderung
rendah, karena menggunakan polychromator sehingga garis –garis yang terbentuk merupakan
garis ganda atau lebih dan beberapa garis spektrum letaknya berdekatan sehingga menyulitkan
analisis. Kemudian pada metode AFS sensitivitasnya rendah karena hanya dapat menganalisa
senyawa organik. Bahkan hanya senyawa organik tertentu yang menghasilkan cahaya
fluoresens. Gangguan seperti pengaruh saringan dalam dan pemadaman juga ikut
mempengaruhi sensitivitas.
c. Ketelitian
Dalam metode AAS ketelitian dalam pengukuran reltif lebih tinggi karena metode ini
bebas gangguan, sehingga kesalahan relatif hanya mencapai 1% - 2% bahkan bisa kurang dari
1% kecuali pada deteksi logamalkali. Metode AAS juga lebih unggul dalam hal pengukuran
konsentrasi logam dibanding dengan Fotometri, karena pengukuran logam harus dilakukan
pada saat eksitasi. Pada AAS hal ini lebih mudah dilakukan karena pengukuran
dapat dilakukan dalam keadaan steady. Sedangkan pada metode AES kemungkinan terjadinya
pernyimpangan mencapai 2% - 50%. Kesalahan sebesar 2% didapat bila berada pada keadaan
di bawah kondisi yang tepat, namun bila tidak hati – hati kesalahan bisa mencapai diatas 50%
(tingkat akurasi rendah). Pada metode AFS, tingkat ketelitiannya sangat tinggi hanya saja jika
digunakan untuk analisis senyawa organik dengan konsentrasi yang rendah.
8
TUGAS 2
Dik:
Untuk mengetahui konsentrasi suatu sampel, digunakan metode AAS adisi standar.
V sampel= 10 ml
V akhir= 50 ml
C standar= 12,2 ppm
Volume sampel Pb, ml
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
Volume standar Pb, ml
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
Aborbansi
0.210
0.292
0.378
0.467
0.554
1. Bagaimana anda membuat suatu persamaan yang menghubungkan absorbansi (A) dengan
besaran Vs, Vx, Cs, Cx serta VT berdasarkan hukum Lambert-Beer?
JAWAB
Persamaan mencari konsentrasi sampel dengan metode adisi standar secara umum adalah
sebagai berikut:
𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝐶𝑥 𝑉𝑥 + 𝐶𝑠 𝑉𝑠 𝐶𝑥 𝑉𝑥 𝐶𝑠 𝑉𝑠
=
+
𝑉𝑇
𝑉𝑇
𝑉𝑇
Berdasarkan hukum Lambert-Beer, maka
𝐴𝑇 = 𝑘. 𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Sehingga
𝐶𝑥 𝑉𝑥 + 𝐶𝑠 𝑉𝑠
𝐶𝑥 𝑉𝑥
𝐶𝑠 𝑉𝑠
𝐴 = 𝐾(
)=𝐾
+𝐾
𝑉𝑇
𝑉𝑇
𝑉𝑇
Keterangan:
Cx
Cs
Vx
Vs
VT
K
A
= konsentrasi sampel
= konsentrasi larutan standar
= volume sampel
= volume larutan standar
= volume total
= konstanta proporsionalitas
= absorbansi
9
2. Bila intersep pada plot di atas bernilai a sedangkan kemiringan kurva pada no.1 di atas
bernilai b, bagaimana anda mendapatkan persamaan untuk menentukan konsentrasi sampel:
Cx = (a.Cs)/(b.Vx)
JAWAB
Dengan membuat grafik pada program Microsoft Excel, diperoleh grafik dan persamaan
sebagai berikut:
Grafik Hubungan antara Volume Standar
dengan Absorbansi
0.6
Absorbansi
0.5
0.4
y = 0.0086x + 0.2076
0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
30
40
50
Volume standar yang ditambahkan (ml)
𝐴= 𝐾
𝐶𝑥 𝑉𝑥
𝐶𝑠 𝑉𝑠
+𝐾
𝑉𝑇
𝑉𝑇
𝑎 + 𝑏 𝑥
𝑦 =
𝐶𝑥 𝑉𝑥
𝐾
= 𝑎 … … … … … … (1)
𝑉𝑇
𝐶𝑠
𝐾 = 𝑏 … … … … … … … . (2)
𝑉𝑇
𝑉𝑠 = 𝑥
Melalui substitusi, maka
𝑉𝑇
𝑏𝑉𝑇
=
𝐶𝑥 𝑉𝑥
𝐶𝑠
𝑎 𝐶𝑠
𝐶𝑥 =
𝑏 𝑉𝑥
𝑎
3. Bagaimana anda menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan data yang anda peroleh
di atas?
Konsentrasi dapat ditentukan dengan pertama-tama mencari persamaan garis yang
menunjukkan hubungan antara absorbansi dengan volume larutan standar yang ditambahkan.
Selanjutnya, dicari nilai k (konstanta proporsionalitas) yang merupakan gradien garis. Setelah
itu, informasi-informasi yang telah didapatkan dimasukkan ke dalam rumus.
10
𝐶𝑥 𝑉𝑥 + 𝐶𝑠 𝑉𝑠
𝐶𝑥 𝑉𝑥
𝐶𝑠 𝑉𝑠
𝐴 = 𝐾(
)=𝐾
+𝐾
𝑉𝑇
𝑉𝑇
𝑉𝑇
Konsentrasi juga bisa didapatkan dengan mencari intersep (a) dan gradien garis (b) dan
memasukkannya pada rumus berikut.
𝐶𝑥 =
𝑎. 𝐶𝑠
𝑏. 𝑉𝑥
𝑦 = 𝑏𝑥 + 𝑎
Berdasarkan grafik, diperoleh persamaan garis sebagai berikut:
𝑦 = 0.0086𝑥 + 0.2076
Karena y=bx+a, maka
𝑏 = 0.0086; 𝑎 = 0.2076
𝐶𝑥 =
0.2076𝑥12.2
= 𝟐𝟗. 𝟒𝟓 𝒑𝒑𝒎
0.0086𝑥10
11
2.2. Kasus 2
Judul kasus
: Analisis Kualitas Air Menggunakan Metode Spektroskopi Inframerah
Definisi masalah
: Air sungai di daerah Tangerang mengandng senyawa polychlorinated
biphenyls sehingga diperlukan suatu analisis untuk mengidentifikasinya.
TUGAS 1
1. Apakah memang polychlorinated biphenyls berbahaya bagi kehidupan ikan/makhluk hidup di
perairan?
Ya, PCB sangat berbahaya bagi kehidupan ikan maupun mahluk hidup lain di perairan
karena kontaminan – kontaminan senyawa kimia pada PCB dapat larut dalam air dan berikatan
dengan sedimen ataupun terjadi akumulasi di dalam tubuh organisme laut. Selain itu juga PCB
yang masuk dalam ekosistem perairan akan mengalami pemekatan sehingga terjadi
pengendapan pada dasar perairan dan menyebabkan air menjadi keruh dan dapat mengurangi
jarak penetrasi cahaya matahari ke dalam perairan.
PCB sangat berbahaya karena memiliki sifat sangat stabil dan sulit terurai di lingkungan
dan termasuk dalam POP’s (Persisten Organics Polutan), mempunyai half life yang panjang
(8 sampai 10 tahun), tidak larut dalam air, serta mengalami reaksi biokimia dalam tubuh dan
mudah terakumulasi dalam jaringan tubuh mahkluk hidup.
Adanya PCB dalam air laut adalah karena proses “leaching” yang berasal dari darat yang
diakibatkan oleh kegiatan industri yang menggunakan senyawa PCB, dan ada juga yang berasal
dari buangan akibat penggunaan alat kapasitor dan transformer dalam alat ini yang
mengandung senyawa PCB (Law,1983) Tanabe et al. (1986) menemukan PCB dalam air laut
lebih kecil dari 1 ng/l.
2. Bagaimana batas kandungan senyawa tersebut dalam badan air yang membahayakan
kehidupan makhluk hidup?
Kerangka umum pengaturan mengenai Polychlorinated Biphenyls (PCBs) diatur dalam:
a. UU No. 32/2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan
b. PP No. 74/2001 tentang Pengelolaan Bahan Berbahaya dan Beracun
c. PP No. 101/2014 tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Beracun
d. Regulasi lain yang diterbitkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan
Apabila berdasarkan Kementerian Lingkungan Hidup maka Polychlorinated Biphenyls
(PCBs) diatur dalam Surat Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup
No. KEP-02/MENKLH/1998.
12
Tabel 1. Polychlorinated Biphenyls (PCBs)
(sumber: Surat Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. KEP02/MENKLH/1998 Tanggal: 19 Januari 1998)
Di mana:
** = Kadar radioactivitas mengikuti peraturan yang berlaku.
*** = Limbah pestisida yang berasal dari industri yang memformulasi atau memproduksi dan dari konsmen
yang mempergunakan untuk pertanian dan lain-lain tidak boleh menyebabkan pencemaran air yang
mengganggu pemanfaatannya.
TUGAS 2
3. Bagaimana anda menjelaskan pada Budiman mengapa metoda analisis spektroskopi infra
merah dapat digunakan untuk analisis senyawa polychlorinated biphenyls dalam sampel?
JAWAB
Spektrofotometri infra merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi
molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 ±
1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 ± 10 cm-1. Metode spektroskopi infra merah
merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission),
teknik fluoresensi (fluorescence). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam
spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi,
pementulan, pembiasan, dan penyerapan. Metode spektroskopi absorpsi inframerah merupakan
salah satu jenis spektroskopi molekular yang sangat efektif untuk mengidentifikasi senyawa
organik dan anorganik murni karena hampir semua spesi molekular (kecuali beberapa molekul
homogen seperti N2, O2, dan Cl2) dapat mengabsorbsi radiasi infra merah. Pada senyawasenyawa seperti N2 dan O2, Senyawa tersebut tidak memiliki perubahan momen dipol dalam
vibrasi maupun rotasinya sehingga tidak dapat mengabsorpsi sinar IR.
13
Gambar 3. Sektrofotometer Infra Merah
Sumber: http://www.zelian.com.ar/espectrofotometro-uv-visible-doble-haz-marcathermo-scientific-modelo-evolution-600--det--EQL-02111
Spektrofotometri Infra-merah dapat mendeteksi suatu senyawa atau molekul yang
mempunyai bilangan gelombang berkisar antara 4000-690 cm-1. Spektra yang akan
diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut:
▪
▪
▪
▪
Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai.
Spektra harus berasal dari zat murni
Spektrofotometer harus dikalibrasi
Teknik preparasi sampel harus nyata, selain itu posisi resapan, bentuk, dan tingkat intensitas
sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu.
Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian:
▪
▪
▪
4000-1300 cm-1 (2,5-7,7 μm: Functional group region (OH, NH, C=O) -1
1300-909 cm-1 (7,7-11,0 μm): Finger print region, interaksi, vibrasi pada keseluruhan
molekul.
909-650 cm-1 (11,0-15,4 μm): Aromatic region, out-of-plane C-H dan ring bending
absorption.
Polychlorinated biphenyls (PCBs) adalah anggota dari sekian banyak senyawa organik
dengan 1 hingga 10 atom klor yang berikatan dengan bifenil, yang tersusun dari dua cincin
benzena.
Rumus kimia dari PCBs adalah C12H10.xClx dengan x > 1. PCB memiliki dua gugus
aromatik dengan 6 atom C (aril) dan atom klor yang tersubstitusi pada masing-masing atom C
di kedua cincin tersebut. PCB merupakan suatu molekul senyawa, bukan merupakan molekul
unsur. Jadi, metode yang digunakan untuk menganalisis PCB ini adalah metode spektroskopi
molekular, bukan metode spektoskopi atomik. Range bilangan gelombang untuk ikatan C-Cl
14
adalah 500-1430 cm-1, ikatan CC dalam aril adalah 1450-1600 cm-1, dan ikatan C-H dalam aril
adalah sekitar 3030 cm-1. Bilangan gelombang ini sesuai dengan rentang yang dimiliki metode
spektroskopi IR. Dengan demikian, senyawa PCB dapat dianalisis dengan teknik analisis
spektroskopi inframerah.
4. Apakah instrumentasi pada spektroskopi infra merah ini berbeda dari spektroskopi serapan
atom yang telah anda ketahui?
JAWAB
Pada dasarnya, instrumentasi spektroskopi infra merah sama dengan spektroskopi serapan
atom, namun berbeda dari sumber radiasinya. Spektrofotometer inframerah mempunyai sistem
optik yang serupa dengan ultraviolet atau sinar tampak. Perbedaan utama terletak pada sumber
energi dan sel. Sumber radiasi pada spektrofotometer infra merah biasanya adalah laser. Berikut
merupakan komponen instrumentasi spektroskopi infra merah.
Gambar 4. Bagian-bagian instrumen spektrofotometer inframerah
Sumber: bandiyahsriaprillia-fst09.web.unair.ac.id
a. Sumber radiasi
Prinsip dari sumber radiasi IR adalah dipancarkannya sinar oleh padatan lembam yang
dipanaskan sampai pijar dengan aliran listrik. Ada 4 macam sumber radiasi yaitu sebagai
berikut:
1. Globar source: tabung silica carbida dengan ukuran diameter 5mm dan panjang 5cm
2. Nernst glower: senyawa-senyawa oksida
3. Tungsten Filament Lamp: untuk analisis dengan nir-IR
4. Incandescent Wire: merupakan lilitan kawat nikrom.
5. LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation)
b. Sampel kompartemen (semacam wadah untuk meletakkan kuvet)
Sampel yang dianalisis dapat berupa cairan, padatan, atau gas. Karena energi vibrasi tidak
terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR.
15
Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan
pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel.
c. Monokromator
Monokromator merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mendispersikan sinar dari sinar
polikromatik menjadi sinar monokromatik. Monokromator yang umum digunakan adalah
monokromtor kisi difraksi atau gratting. Keunggulannya adalah memberikan resolusi yang
lebih bagus dengan tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor. Kelemahannya
adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi.
d. Detektor
Detektor berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik. Selain itu detektor
dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul.
5. Bagaimana anda menjelaskan perbedaan spectra IR dibandingkan spectra AAS dan mengapa
hal itu terjadi?
JAWAB
Kedua jenis analisis tersebut pada dasarnya merupakan salah satu metode fisika dalam
penentuan struktur senyawa, akan tetapi berbeda dalam jenis sampel yang akan diuji beserta
metode pengujian yang dilakukan. Jika AAS menggunakan sumber cahaya dari lampu katoda
yang berasal dari elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan ke dalam nyala api yang
berisi sampel yang telah teratomisasi, Spektroskopi IR menggunakan cahaya Infra Merah
berupa zat yang ada pada inert yang dipanaskan dengan listrik hingga mencapai suhu antara
1500-2000 K, dimana pemanasan ini akan memancarkan sinar infra merah yang kontinyu.
Hal ini terjadi karena adanya perbedaan cara menganalisis suatu sampel dikarenakan
perbedaan tujuan serta jenis sampel yang diuji dari tiap alat. Prinsip dari AAS adalah terjadinya
interaksi antara energi dan materi, sehingga terjadi penyerapan energi oleh atom. Analisa AAS
didasarkan pada pengukuran intesitas sinar yang diserap oleh atom sehingga terjadi eksitasi
sehingga berfungsi untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang berdasarkan pada
penyerapan absorbsi radiasi (cahaya) oleh atom bebas. Sedangkan untuk Spektroskopi IR,
digunakan metode analisis yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik
untuk mengamati gugus fungsi yang ada pada senyawa organik, dimana tiap molekul atom
senyawa organik memiliki vibrasi antar molekul yang berbeda sebagai hasil dari penyerapan
infra merah dari sumber.
16
6. Gambar berikut ini adalah spectrum IR senyawa benzene, bagaimana menurut anda spectrum
IR untuk polychlorinated biphenyls serta puncak – puncak serapan mana yang karakteristik?
JAWAB
Senyawa benzene mempunyai gugus fungsi alkena dan gugus aromatik (cincin benzene).
Untuk memperkirakan spektrum infra merah polychlorinated biphenyls, perlu diketahui
terlebih dahulu struktur yang dimiliki oleh senyawa tersebut. Polychlorinated biphenyls terdiri
dari dua cincin benzena. Seluruh atau beberapa atom C pada benzena berikatan juga oleh unsur
klorin (Cl). Berikut struktur dari polychlorinated biphenyls.
Gambar 3. Sktruktur senyawa Polychlorinated Biphenyls (PCB)
Sumber: http://www.pcbfreeindonesia.com/polychlorinated-biphenyls/
Melalui gambar tersebut, dapat dilihat bahwa polychlorinated biphenyls terdiri dari
molekul C—C, C=C, C—H, dan beberapa C—Cl. Maka dari itu, pada spektrum IR untuk
Senyawa Polychlorinated Biphenyls (PCB) dapat diketahui puncak - puncak serapan
karakteristik dari masing-masing gugus fungsi
1. Adanya C=C aromatik diketahui dari adanya serapan pada daerah 1500 cm-1
2. Adanya gugus aromatik diperkuat dengan adanya puncak pada daerah sekitar 3000 cm-1
3. Adanya ikatan C-Cl diketahui dari adanya serapan pada daerah 760-540 cm-1
7. Apakah kegunaan spectrum sidik jari dalam spectrum IR?
JAWAB
17
Pola pada daerah sidik jari sangat berbeda satu dengan yang lain. Oleh karena itu,
spectrum sidik jari digunakan untuk mengidentifikasi ikatan tertentu dalam sebuah molekul
(identifikasi senyawa).
Daerah sidik jari memiliki rentang bilangan gelombang 2000 - 400 cm-1. Daerah ini
bersifat khas dan spesifik untuk setiap senyawa. Sedikit perbedaan struktur dan susunan
molekul akan menyebabkan distribusi puncak berubah.
8. Apa rancangan Anda bila hendak menganalisis polychlorinated biphenyls dengan metoda
spektroskopi infra merah?
JAWAB
Bila hendak menganalisis polychlorinated biphenyls dengan metoda spektroskopi infra
merah, hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan sampel dan mengkategorikan sampel
ke dalam salah satu dari ketiga jenis sampel yang bergantung pada bentuk fisik sampel yang
akan dianalisis yaitu padat, cairan, dan gas.
Jika sampel tersebut berbentuk padat, terdapat dua metode untuk menganalisis sampel ini
yaitu penggunaan Nujol mull atau pelet KBr. Cara persiapan sampel dengan menggunakan
Nujol Mull yaitu sampel digerus dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus.
Dalam jumlah yang sedikit bubuk tersebut dicampur dengan Nujol agar terbentuk pasta,
kemudian beberapa tetes pasta ini ditempatkan antara dua plat sodium klorida (NaCl) (plat ini
tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut). Kemudian plat ditempatkan dalam
tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. Lalu, cara menggunakan
pelet KBr adalah sebagai berikut; pertama ambil sedikit sampel padat (kira-kira 1 – 2 mg),
kemudian ditambahkan bubuk KBr murni (kira-kira 200 mg) dan diaduk hingga rata. Campuran
ini kemudian ditempatkan dalam cetakan dan ditekan dengan menggunakan alat tekanan
mekanik, lalu tahan beberapa menit, kemudian sampel (pelet KBr yang terbentuk) diambil dan
kemudian ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk
dianalisis.
Jika sampel berbentuk cairan, pertama ambil setetes sampel kemudian ditempatkan di
antara dua plat KBr atau plat NaCl untuk membuat film tipis. Kemudian plat ditempatkan
dalam tempat sampel alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis.
Dan bila sampel berbentuk gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/tabung gas dengan jendela
pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif akan inframerah seperti KBr, NaCl atau
CaF2. Hal ini dimaksudkan agar ketika menganalisa menggunakan spektroskop inframerah,
gas dapat teridentifikasi. Lalu, sel biasanya mempunyai inlet dan outlet dengan keran untuk
mengaktifkan sel agar memudahkan pengisian dengan gas yang akan dianalisis.
Kemudian, yang kedua adalah menafsirkan spektrum inframerah (bagaimana cara
membacanya, dan lain sebagainya). Untuk penafsiran spektroskopi inframerah, tidak ada aturan
kaku, namun syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi sebagai upaya untuk menafsirkan suatu
18
spektrum adalah spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai, diperoleh dari
senyawa murni. Spektroskopi inframerah harus dikalibrasi sehingga pita yang teramati sesuai
dengan frekuensi atau panjang gelombangnya. Kalibrasi dapat dilakukan dengan menggunakan
standar yang dapat diandalkan, seperti polistirena film.
9. Apa rekomendasi yang akan Anda berikan kepada Budiman tentang masalah polusi air ini?
Bila hasil analisis Anda dari sampel air sungai yang diberikan Budiman menunjukkan kadar
PCB sebesar 0,01 mg/L? Apakah air sungai ini layak minum?
JAWAB
Untuk Budiman, rekomendasi yang paling pas adalah sebagai berikut:
▪
Udara
Kandungan PCBs di udara umumnya lebih tinggi di dalam ruangan daripada di luar
ruangan. Tingkat paparan udara di dalam ruangan pada gedung yang tidak terkontaminasi,
mencapai 1,9 – 3,6 ng/m3, dengan dosis paparan harian sebesar 0.6-1.2 ng/kg.
▪
Air minum
Tingkat paparan air minum biasanya berkisar antara 0,1 - 0,5 ng/liter. Seseorang minum 2
liter air per hari yang mengandung 0.5 ng/liter akan terpapar dosis harian sebesar 0,01 –
0,02 ng/kg (berat badan 100 – 50 kg).
▪
Makanan
Secara umum, tanaman mengandung tingakat paparan lebih rendah daripada hewani.
Beberapa penelitian, telah menganalisis konsentrasi PCB dalam berbagai komoditas
pangan dan menghitung asupan makanan. Berdasarkan penelitian, jumlah PCB dalam
asupan makanan sebesar 14,35 µg/hari, dengan dosis harian sebesar 0.24 µg/kg untuk orang
dengan berat badan 60 kg. Kebiasaan pola makan di suatu wilayah, misalnya asupan lemak
ikan dari perariran yang terkontaminasi, secara signifikan dapat meningkatkan asupan
harian PCB.
Maka, dapat dikatakan bahwa air tersebut tidak layak minum, karena melebihi kadar normal
PCB untuk air minum (0,1-0,5 ng/liter). Sehingga, Budiman perlu mencari sampel air yang
baru lagi untuk air minum, yang memiliki kadar PCB sesuai dengan kadar normal PCB
yang ditentukan
19
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
▪
▪
▪
▪
▪
▪
Terdapat beberapa jenis metode spektroskopi yang digunakan untuk menganalisis suatu
sampel, di antaranya adalah spektroskopi AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry)
dan spektroskopi infra merah. Berdasarkan instrumennya, yang membedakan keduanya
adalah sumber radiasinya.
Spektrometri Serapan Atom (SSA) atau AAS adalah suatu alat yang digunakan pada
metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang pengukurannya
berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam
dalam keadaan bebas.
Spektroskopi inframerah (IR) merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk
menganalisis senyawa kimia. Spectra inframerah suatu senyawa dapat memberikan
gambaran dan struktur molekul senyawa tersebut. Spektra IR dapat dihasilkan dengan
mengukur absorpsi radiasi, refleksi, atau emisi di daerah IR. Daerah inframerah pada
spektrum gelombang elektromagnetik mencakup bilangan gelombang 14000 cm-1 hingga
10 cm-1.
Beberapa kandungan logam berat memiliki dampak buruk bagi kesehatan manusia. Saat
ini, terbukti sejumlah air minum isi ulang dan air sungai terdeteksi mengandung logam
berat sehingga diperlukan suatu metode analisis untuk mengidentifikasinya.
Spektroskopi AAS lebih banyak digunakan untuk analisis kuantitatif, sementara
spektroskopi infra merah lebih banyak digunakan untuk analisis kualitatif.
Untuk analisis kuantitatif sampel menggunakan spektroskopi, dapat menggunakan
Hukum Lambert-Beer yang menyatakan hubungan antara nilai absorbansi dan
konsentrasi.
20
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. http://staffnew.uny.ac.id/upload/131873956/pendidikan/kuliah+IR.pdf. Diakses tanggal
7 November 2017.
Harvey, David. 2016. Atomic Absorption Spectroscopy.
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Analytical_Chemistry_Textbook_Maps/Map%
3A_Analytical_Chemistry_2.0_(Harvey)/10_Spectroscopic_Methods/10.4%3A_Atomic_A
bsorption_Spectroscopy. Diakses tanggal 25 Oktober 2017.
Ilmukimia. 2013. Daerah Serapan Inframerah Senyawa Organik.
https://www.ilmukimia.org/2013/07/daerah-serapan-inframerah-senyawa-organik.html.
Diakses tanggal 7 November 2017
Kristianingrum, Susila. Spektroskopi Infra Merah.
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Susila%20Kristianingrum,%20Dra.,%2
0M.Si./Handout-INSTRUMEN-IR-Susi.pdf. Diakses tanggal 2 November 2017.
Nugraha, Febrinaldo. Spektrofotometri Inframerah.
http://www.digilib.itb.ac.id/files/disk1/622/jbptitbpp-gdl-febrinaldo-31070-3-2008ta2.pdf. Diakses tanggal 2 November 2017.
Sitorus, M. 2009. Spektroskopi Elusidasi Struktur Molekul Organik. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Skoog, Douglas, A. 2004. Fundamentals of Analytical Chemistry Eight Edition. Kanada:
Brooks/Cole
Tanabe, S. and Tatsukawa, R. “Distribution, Behavior and Load of PCBs in the Oceans.” In: J.S.
Waid (ed.) PCBs and the Environment, vol.1 CRC Press, Inc., Florida. (1986): 143-162.
The Royal Society of Chemistry. Atomic absorption spectrometry.
http://www.liskeard.cornwall.sch.uk/images/Liskeard-Sixth-Form/Atomic-AbsorptionSpectrometry.pdf. Diakses tanggal 25 Oktober 2017.
21