Hasil Perhitungan Parameter Kisi Sampel HAp-PWD

2θ(°) h k l α ϒ 2θ(rad) θ(rad) δ sin θ Sin2 θ sin 2θ sin22θ αsin2θ ϒ sin2_θ _{δ sin}2_θ _α2 _ϒ2 _δ2 _α_ϒ _δ_ϒ _αδ

10,84 1 0 0 1 0 0,189 0,095 0,354 0,188 0,094 0,035 0,009 0,009 0,000 0,003 1 0 0,125 0 0,000 0,354 16,90 1 0 1 1 1 0,295 0,147 0,845 0,291 0,147 0,084 0,022 0,022 0,022 0,018 1 1 0,714 1 0,845 0,845 21,78 2 0 0 4 0 0,380 0,190 1,377 0,371 0,189 0,138 0,036 0,143 0,000 0,049 16 0 1,895 0 0,000 5,506 22,92 1 1 1 3 1 0,400 0,200 1,516 0,389 0,199 0,152 0,039 0,118 0,039 0,060 9 1 2,300 3 1,516 4,549 25,94 0 0 2 0 4 0,453 0,226 1,913 0,437 0,224 0,191 0,050 0,000 0,201 0,096 0 16 3,660 0 7,653 0,000 28,14 1 0 2 1 4 0,491 0,246 2,224 0,472 0,243 0,222 0,059 0,059 0,236 0,131 1 16 4,946 4 8,896 2,224 28,98 2 1 0 7 0 0,506 0,253 2,347 0,484 0,250 0,235 0,063 0,438 0,000 0,147 49 0 5,509 0 0,000 16,430 31,84 2 1 1 7 1 0,556 0,278 2,783 0,528 0,274 0,278 0,075 0,527 0,075 0,209 49 1 7,743 7 2,783 19,479 32,22 1 1 2 3 4 0,562 0,281 2,842 0,533 0,277 0,284 0,077 0,231 0,308 0,219 9 16 8,079 12 11,369 8,527 32,98 3 0 0 9 0 0,576 0,288 2,963 0,544 0,284 0,296 0,081 0,725 0,000 0,239 81 0 8,778 0 0,000 26,665 34,10 2 0 2 4 4 0,595 0,298 3,143 0,561 0,293 0,314 0,086 0,344 0,344 0,270 16 16 9,877 16 12,571 12,571 35,46 3 0 1 9 1 0,619 0,309 3,365 0,580 0,305 0,337 0,093 0,835 0,093 0,312 81 1 11,324 9 3,365 30,286 39,32 2 1 2 7 4 0,686 0,343 4,015 0,634 0,336 0,401 0,113 0,792 0,453 0,454 49 16 16,117 28 16,059 28,102 39,88 3 1 0 13 0 0,696 0,348 4,111 0,641 0,341 0,411 0,116 1,512 0,000 0,478 169 0 16,897 0 0,000 53,438 42,02 3 1 1 13 1 0,733 0,367 4,480 0,669 0,359 0,448 0,129 1,671 0,129 0,576 169 1 20,073 13 4,480 58,244 43,94 1 1 3 3 9 0,767 0,383 4,814 0,694 0,374 0,481 0,140 0,420 1,260 0,674 9 81 23,179 27 43,330 14,443 45,50 2 0 3 4 9 0,794 0,397 5,087 0,713 0,387 0,509 0,150 0,598 1,346 0,761 16 81 25,874 36 45,780 20,347 46,78 2 2 2 12 4 0,816 0,408 5,310 0,729 0,397 0,531 0,158 1,891 0,630 0,837 144 16 28,195 48 21,239 63,718 48,10 3 1 2 13 4 0,839 0,420 5,539 0,744 0,408 0,554 0,166 2,159 0,664 0,920 169 16 30,685 52 22,158 72,012 49,54 2 1 3 7 9 0,865 0,432 5,788 0,761 0,419 0,579 0,176 1,229 1,580 1,016 49 81 33,506 63 52,096 40,519 50,58 3 2 1 19 1 0,883 0,441 5,967 0,772 0,427 0,597 0,182 3,467 0,182 1,089 361 1 35,606 19 5,967 113,375 51,32 4 1 0 21 0 0,896 0,448 6,093 0,781 0,433 0,609 0,187 3,937 0,000 1,142 441 0 37,130 0 0,000 127,963 52,20 4 0 2 16 4 0,911 0,455 6,243 0,790 0,440 0,624 0,194 3,096 0,774 1,208 256 16 38,973 64 24,971 99,885 53,28 0 0 4 0 16 0,930 0,465 6,424 0,802 0,448 0,642 0,201 0,000 3,216 1,291 0 256 41,273 0 102,791 0,000 55,98 3 2 2 19 4 0,977 0,488 6,869 0,829 0,469 0,687 0,220 4,184 0,881 1,513 361 16 47,185 76 27,477 130,513 57,26 3 1 3 13 9 0,999 0,500 7,074 0,841 0,479 0,707 0,230 2,984 2,066 1,624 169 81 50,047 117 63,669 91,967 59,98 4 2 0 28 0 1,047 0,523 7,496 0,866 0,500 0,750 0,250 6,995 0,000 1,873 784 0 56,195 0 0,000 209,897 60,52 3 3 1 27 1 1,056 0,528 7,578 0,870 0,504 0,758 0,254 6,855 0,254 1,924 729 1 57,419 27 7,578 204,593 61,72 2 1 4 7 16 1,077 0,539 7,755 0,881 0,513 0,775 0,263 1,842 4,209 2,040 49 256 60,135 112 124,074 54,283 63,08 5 0 2 25 4 1,101 0,550 7,950 0,892 0,523 0,795 0,274 6,840 1,094 2,175 625 16 63,195 100 31,798 198,739 Σ 53,922 20,057 23,348 4862 1003 746,635 834 642,466 1709,474

77 Lanjutan

A = 0,000193

B = 0,012489

C = 0,00888

Nilai Parameter Kisi

a = 9,439 Å

b = 9,439 Å

c = 6,893 Å

Ketepatan Parameter Kisi

a = 99,78 %

ABSTRAK

AJENG ANGGRAENI MUJIANTO PUTRI.

Metode

Single Drop pada

Pembuatan Hidroksiapatit Berbasis Cangkang Telur.

Dibimbing oleh

SETYANTO TRI WAHYUDI dan SETIA UTAMI DEWI.

Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis hidroksiapatit dengan metode

single drop. Prekursor kalsium yang digunakan berasal dari cangkang telur ayam,

bebek, dan puyuh, serta untuk sumber fosfat menggunakan (NH

)

HPO

. Pada

metode single drop dilakukan variasi waktu stirring yaitu 3 jam, 6 jam, 12 jam,

18 jam, dan 24 jam. Fasa dan struktur kristal dari hidroksiapatit dianalisa

menggunakan

X-Ray Diffractometer. Sampel yang disintesis dengan

menggunakan metode single drop telah membentuk fasa hidroksiapatit, dan begitu

pula sampel yang disintesis dengan metode kontrolnya, wise drop. Hidroksiapatit

yang disintesis dengan metode single drop mempunyai nilai parameter kisi yang

mendekati data JCPDS. Parameter kisi yang dihasilkan dari semua sampel

hidroksiapatit mencapai nilai ketepatan lebih dari 99%. Ukuran kristal terbesar

didapatkan dari sampel hidroksiapatit dengan sumber kalsium cangkang telur

ayam yang dilakukan stirring selama 3 jam yaitu pada bidang (0 0 2) sebesar

50,63 nm, dan bidang (3 0 0) sebesar 51,78 nm. Lamanya waktu stirring

memberikan pengaruh yang tidak signifikan terhadap pembentukan fasa dan

struktur kristal hidroksiapatit. Kandungan gugus kompleks hidroksiapatit

diidentifikasi menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Gugus

yang terdapat dalam hidroksiapatit tersebut berupa OH

, PO

43-

, dan CO

32-

.

Munculnya gugus CO

32-

diindikasikan adanya apatit karbonat tipe-B pada sampel.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Biomaterial adalah suatu bahan

sintetis

yang dapat diimplan ke dalam

sistem hidup sebagai pengganti fungsi

dari jaringan hidup atau organ.Pada saat

ini kebutuhan biomaterial sangat tinggi

dan telah memberi dampak yang cukup

besar terutama dalam bidang kedokteran

ortopedi, misalnya saja untuk pengobatan

tulang, baik perbaikan pada tulang yang

retak maupun patah tulang.

_Material

yang digunakan dalam pengobatan

tersebut harus bersifat bioaktif,

biokompatibel, dan tidak beracun.

_Salah

satu biomaterial yang bersifat bioaktif

untuk tulang manusia dan hewan adalah

hidroksiapatit.

Hidroksipatit (HAp) merupakan salah

satu senyawa kalsium fosfat dan

termasuk dalam kelompok mineral apatit

yang saat ini banyak dikembangkan oleh

para peneliti.

2,5,8

_{Hidroksiapatit}

mempunyai rumus kimia

Ca

(PO

)

(OH)

dan mempunyai

struktur heksagonal dengan parameter

kisi a = 9,418 Å dan c = 6,884 Å.

Hidroksiapatit merupakan fasa kristal

yang lebih stabil dibandingkan dikalsium

fosfat (DKFD, CaHPO

.2H

O), okta

kalsium fosfat (OKF, Ca

H

PO

.5H

O),

dan trikalsium fosfat (TKF, Ca

(PO

)

).

Hidroksiapatit dapat dibuat dari

prekursor sintetik maupun dari prekursor

bahan alam; tulang, batu kapur, terumbu

karang, dan cangkang telur. Pembuatan

hidroksiapatit dapat dilakukan dengan

beberapa metode; metode basah atau

presipitasi, metode kering, dan metode

hydrothermal.

Pada saat ini, metode presipitasi lebih

banyak digunakan karena metode

tersebut paling sederhana dan mudah

untuk diaplikasikan dibidang industri,

serta akan menghasilkan hidroksiapatit

yang sebagian besar amorf.

_Metode

presipitasi berupa wise drop dilakukan

dengan menggunakan reaksi cairan

dimana larutan fosfat akan diteteskan

sedikit demi sedikit ke dalam larutan

kalsium. Hal tersebut akan memakan

waktu sekitar 90 sampai 120 menit. Maka

dari itu, dilakukannya metode presipitasi

berupa single drop ini sebagai modifikasi

dari metode presipitasi sebelumnya.

Selain lebih mudah, juga tidak memakan

waktu yang lama saat pencampuran

larutan fosfat dan kalsiumnya.

Pada penelitian ini, hidroksiapatit

dibuat dengan metode single drop dari

cangkang telur sebagai sumber kalsium

dan (NH

)

HPO

sebagai sumber

fosfatnya. Cangkang telur yang

digunakan yaitu berupa cangkang telur

ayam, bebek, dan puyuh. Pada metode

single drop, larutan cangkang telur dan

fosfat dicampurkan secara langsung.

Tujuan Penelitian

1. Mengukur kadar kalsium (Ca) dan

mengamati fasa senyawa kalsium

dari cangkang telur ayam, cangkang

telur bebek, dan cangkang telur

puyuh.

2. Mensintesis hidroksiapatit dari

cangkang telur ayam, cangkang telur

bebek, dan cangkang telur puyuh

dengan menggunakan metode single

drop dengan variasi waktu stirring,

dan membandingkan dengan metode

kontrolnya, wise drop.

3. Mempelajari pengaruh waktu stirring

pada proses single drop terhadap fasa

dan struktur kristal dari hidroksiapatit

yang dihasilkan.

Perumusan Masalah

1. Berapa kadar kalsium dan bagaimana

fasa senyawa kalsium dari cangkang

telur ayam, cangkang telur bebek,

dan cangkang telur puyuh.

2. Bagaimana fasa dan struktur kristal

hidroksiapatit yang terbentuk dari

proses single drop dan wise drop.

3. Bagaimana pengaruh waktu stirring

pada proses single drop terhadap fasa

dan struktur kristal dari hidroksiapatit

yang dihasilkan.

Hipotesis

Hasil dari sintesis senyawa HAp

menggunakan metode single drop akan

menghasilkan fasa dan struktur kristal

HAp yang sama dengan HAp yang

dihasilkan dari metode wise drop sebagai

2 metode kontrolnya. Lama waktu stirring

pada proses single drop

dapat

mempengaruhi fasa dari HAp yang

dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Cangkang Telur

Kandungan utama cangkang telur

adalah senyawa kalsium. Senyawa

kalsium yang terdapat pada cangkang

telur ayam dan cangkang telur bebek

yaitu berupa kalsium karbonat (CaCO

).

Tabel 1 merupakan komposisi utama

yang terdapat pada cangkang telur ayam,

dan cangkang telur bebek.

Hidroksiapatit

Senyawa kalsium fosfat berbentuk

kristal hadir dalam empat fase, yaitu

dikalsium fosfat, okta kalsium fosftat,

trikalsium fosfat, dan hidroksiapatit.

Hidroksiapatit merupakan senyawa

kalsium fosfat dan anggota kelompok

mineral apatit dengan rumus kimia secara

umum M

(RO

)X

. R biasanya unsur

fosfor, M adalah salah satu dari unsur

logam namun biasanya adalah unsur

kalsium, dan X biasanya hidroksida atau

unsur halogen seperti fluorine atau

chlorine.

Struktur dari hidroksiapatit

diperlihatkan pada Gambar 1.

Tabel 1 Komposisi utama cangkang

telur ayam dan bebek

5,6

Komposisi Utama Konten (%) Cangkang Telur Ayam Cangkang Telur Bebek Protein - 1,4 – 4 Kalsium karbonat 94 95 Kalsium fosfat 1 - Material organic 4 - Magnesium karbonat 1 0,37 - 0,4

Gambar 1 Struktur hidroksiapatit.

Kristal

hidroksiapatit merupakan

senyawa kalsium fosfat dengan nilai

perbandingan Ca/P sebesar 1,67 dan

mempunyai struktur heksagonal dengan

parameter kisi a = 9,418 Å dan

c = 6,884 Å serta mempunyai sudut

α = β = 90⁰ dan sudut _ϒ = 120⁰.

Gambar 1 merupakan

struktur

hidroksiapatit. Terlihat bahwa unit sel

terdiri dari 2 subsel prisma segitiga

rombik. Atom Ca ditunjukkan oleh warna

hijau, atom fosfor ditunjukkan oleh

warna merah, dan atom oksigen

ditunjukkan oleh warna biru. Unit kristal

HAp memiliki 2 jenis atom Ca, yaitu Ca1

dan Ca2. Perbedaan keduanya terletak

dari lokasi atom Ca tersebut. Terdapat 2

kaca horizontal dalam unit sel HAp yaitu

pada z = ¼ dan z = ¾ serta bidang tengah

inversi tepat di tengah muka vertikal dari

setiap subsel. Setiap subsel memiliki 3

pusat. Atom Ca1 puncak dan dasar

masing-masing dihitung sebagai ½ Ca1,

sedangkan Ca1 tengah dihitung sebagai

satu Ca1 sehingga setiap subsel memiliki

2 atom Ca dari Ca1. Setiap unit sel

memiliki 6 atom Ca2. Maka total atom

Ca setiap unit sel adalah 10 yang terdiri

dari 4 atom Ca1 dan 6 atom Ca2.

Metode Pembuatan Hidroksiapatit

Karakteristik dari suatu kristal HAp

tidak hanya dipengaruhi oleh unsur-unsur

pembentuknya, namun dipengaruhi juga

oleh metode dalam pembuatannya. Ada

beberapa metode dalam pembuatan HAp,

diantaranya :



Metode basah, menggunakan reaksi

cairan, merupakan metode yang

3 dan menghasilkan serbuk HAp yang

sebagian besar amorf.



Metode kering, menggunakan reaksi

padatan, dan menghasilkan serbuk

HAp dengan butir halus serta derajat

kristalinitas tinggi.



Metode hydrothermal, menggunakan

reaksi hidrotermal dan akan

menghasilkan HAp dengan kristal

yang baik, serta kemurnian yang

tinggi.

X-Ray Diffraction (XRD)

XRD menggunakan prinsip difraksi

untuk mengetahui struktur kristal, fasa,

dan derajat kristalinitas, serta dapat

digunakan untuk mengetahui kualitas

kristal suatu bahan, mengetahui jenis-

jenis unsur dan senyawa yang terkandung

dalam material secara kualitatif.

Sinar-x ditembakkan pada material

sehingga terjadi interaksi dengan elektron

dalam atom. Ketika foton sinar-X

bertumbukan dengan elektron, beberapa

foton hasil tumbukkan akan mengalami

pembelokan dari arah datang awal. Jika

panjang gelombang hamburan sinar-X

tidak berubah (foton sinar-X tidak

kehilangan banyak energi) dinamakan

hamburan elastik (hamburan Thompson)

dan terjadi transfer momentum dalam

prosen hamburan.

Sinar-X yang digunakan untuk

pengukuran sebagai hamburan sinar-X

yang membawa informasi distribusi

elektron dalam material.

Syarat terjadinya difraksi harus

memenuhi hukum Bragg Persamaan (1)

yang prosesnya diperlihatkan pada

Gambar 2.

Gambar 2 Skema terjadinya difraksi oleh

kisi kristal.

...(1)

Difraksi sinar-X oleh atom-atom yang

tersusun di dalam kristal akan

menghasilkan pola yang berbeda

tergantung pada konfigurasi atom-atom

pembentuk kristal tersebut. Berdasarkan

pola difraksi tersebut, dapat diperoleh

informasi berupa posisi puncak pada

sudut 2θ digambarkan pada sumbu

horizontal dan intensitas hamburan balik

bidang (d

hkl

) kristal digambarkan pada

sumbu vertikal. Posisi puncak

menunjukkan struktur kristal dan

identifikasi fasa yang ada di dalam bahan

tersebut, sedangkan intensitas

menunjukkan total hamburan balik dari

masing-masing bidang dalam struktur

kristal. Jarak antar bidang (d

hkl

) pada

kristal dan parameter kisinya juga dapat

ditentukan dengan menggunakan

informasi dari posisi puncak dan sudut

hamburan (2θ).

Fourier Transform Infrared

Spectroscopy (FTIR)

FTIR merupakan salah satu metode

untuk menganalisis sampel dengan

menggunakan spektroskopi inframerah.

Pada spektroskopi inframerah, radiasi

inframerah dilewatkan terhadap sampel.

Radiasi inframerah tersebut sebagian

akan diserap oleh sampel, dan sebagian

lagi akan diteruskan.

Spektroskopi inframerah dapat

mengidentifikasi kandungan gugus

kompleks dalam senyawa hidroksiapatit,

tetapi tidak dapat menentukan unsur-

unsur penyusunnya.

Pada spektroskopi inframerah,

spektrum inframerah terletak pada daerah

panjang gelombang mulai dari 0,78

sampai 1000 µm atau bilangan

gelombang dari 12800 sampai 10 cm

-1

_.

Dilihat dari segi aplikasi dan

instrumentasi, spektrum inframerah

dibagi ke dalam tiga jenis radiasi yaitu

near infrared (bilangan gelombang

12800 - 4000 cm

-1

_),

_{mid infrared}

(bilangan gelombang 4000 - 400 cm

-1

_),

dan

far infrared (bilangan gelombang

400 - 10 cm

-1

_{). FTIR termasuk ke dalam}

kategori radiasi mid infrared dengan

4 Spektroskopi inframerah pada HAp

memanfaatkan energi vibrasi gugus

penyusunnya yaitu gugus PO

43-

, CO

32-

,

dan OH

_{. Gugus PO}

43-

mempunyai 4

mode vibrasi, yaitu :

1. Vibrasi simetri streching (v

) dengan

bilangan gelombang sekitar 956 cm

-1

_.

2. Vibrasi simetri bending (v

) dengan

bilangan gelombang sekitar

430 – 460 cm

-1

_.

3. Vibrasi asimetri stretching (v

)

dengan bilangan gelombang sekitar

1040 – 1090 cm

-1

_.

4. Vibrasi asimetri bending (v

) dengan

bilangan gelombang sekitar

575 – 610 cm

-1

_.

Spektrum PO

43-

dapat diteliti yaitu

pada pita absorbsi v

dalam bentuk belah

dengan bilangan gelombang maksimum

578 cm

-1

_{. Pita absorbsi OH}

_{dapat terlihat}

pada bilangan gelombang disekitar 3576

cm

-1

_{dan 632 cm}

-1

_{. Sedangkan pita}

absorbsi untuk gugus CO

32-

dapat diamati

pada bilangan gelombang disekitar 865-

875 cm

-1

_{, dan 1400-1460 cm}

-1

_.

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

AAS digunakan untuk menentukan

kadar unsur-unsur logam (Ca, Mg, K, Na,

dan lain-lain). Sumber energi yang

digunakan yaitu berupa hollow cathode

lamp. Fenomena yang terjadi pada proses

AAS adalah produksi atom bebas dari

sampel (atomisasi) dan serapan radiasi

dari sumber luar oleh atom. Pembebasan

atom dari sampel yaitu dengan

pemanasan dari nyala api. Serapan

radiasi oleh atom bebas saat disinari

lampu melibatkan transisi elektron dari

tingkat dasar (ground state) ke tingkat

eksitasi elektronik. Umumnya transisi

antara tingkat dasar dan tingkat eksitasi

pertama disebut garis resonansi pertama.

Garis resonansi pertama memiliki

penyerapan paling tinggi. Banyaknya

energi yang diserap menunjukkan

besarnya konsentrasi atau kadar logam

dalam sampel.

METODOLOGI PENELITIAN

Tempat dan Waktu Penelitian

Preparasi sampel dilakukan di

Laboratorium Biofisika Material,

Departemen Fisika, Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor. Karakterisasi dengan

menggunakan AAS dilakukan di Balai

Penelitian Tanah, Bogor. Karakterisasi

XRD dilakukan di Laboratorium Terpadu

bagian Kimia Kayu, Badan Penelitian

dan Pengembangan Hutan (Balithut)

Bogor. Karakterisasi FTIR dilakukan di

Laboratorium Analisis Bahan,

Departemen Fisika, Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan terdiri dari

erlenmeyer, pipet tetes, crusible, gelas

piala, gelas ukur, labu takar, kertas

saring, corong, spatula, alumunium foil,

magnetic stirer, furnace, alat infus, hot

plate, botol sampel, dan neraca digital.

Sedangkan bahan yang digunakan yaitu

cangkang telur ayam, cangkang telur

bebek, cangkang

telur puyuh,

(NH

)

HPO

, dan aquades.

Metode Penelitian

Persiapan sampel

Sumber kalsium yang digunakan

berasal dari cangkang telur ayam, bebek,

dan puyuh. Serta sumber fosfat yang

digunakan adalah (NH

)

HPO

.

Penyiapan sampel diawali dengan

membersihkan cangkang telur dari

kotoran dan membrannya, kemudian

dikeringkan di udara terbuka selama 24

jam. Proses selanjutnya dilakukan

kalsinasi pada cangkang telur yang telah

kering.

Kalsinasi dilakukan pada suhu

1000⁰C dengan waktu penahanan selama

5 jam. Hal tersebut didasarkan pada

penelitian sebelumnya, dimana suhu dan

waktu pemanasan untuk kalsinasi

cangkang telur ayam dan bebek tersebut

adalah yang optimum.

4,6

_{Dari proses}

5 Serbuk tersebut kemudian di

karakterisasi

dengan XRD untuk

mengetahui fasa kalsium pada serbuk

cangkang telur, serta karakterisasi

menggunakan AAS untuk mengukur

kadar Ca

_{yang ada pada serbuk}

tersebut.

Karakterisasi XRD serbuk cangkang

telur

Karakterisasi difraksi sinar-x ini

dilakukan untuk mengidentifikasi fasa

kalsium yang terdapat dalam cangkang

telur ayam, bebek, dan puyuh yang telah

dikalsinasi. Pengujian fasa kalsium

dengan teknik difraksi sinar-x ini

dilakukan pada sudut 2θ dari 10⁰ hingga

80⁰.

Karakterisasi AAS serbuk cangkang

telur

Karakterisasi

dilakukan

untuk

mengukur kadar Ca

_{yang ada pada}

masing-masing cangkang telur, yaitu

cangkang telur ayam, cangkang telur

bebek, dan cangkang telur puyuh.

Masing-masing sampel sebanyak ± 0,5

gram yang sudah dikalsinasi kemudian

dikarakterisasi menggunakan AAS.

Sintesis Hidroksiapatit

Sintesis HAp pada penelitian ini

dilakukan dengan menggunakan metode

presipitasi, yaitu berupa single drop dan

wise drop. Pada metode single drop

dilakukan 5 variasi waktu stirring yaitu

3 jam, 6 jam, 12 jam, 18 jam, dan 24 jam

untuk masing-masing cangkang telur.

Tabel 2 menunjukkan variasi metode dan

waktu stirring yang digunakan pada

sintesis HAp ini. Setelah dilakukan

sintesis HAp dapat ditentukan efisiensi

pembentukkan HAp yaitu rasio antara

massa HAp yang didapatkan dengan

massa kalsium dan massa fosfat yang

digunakan dikali 100%.

Metode single drop

Cangkang telur yang telah dikalsinasi

dilarutkan dalam 100 ml aquades.

Kemudian ditambahkan larutan

(NH

)

HPO

. Massa cangkang telur dan

(NH

)

HPO

yang dilarutkan ditentukan

berdasarkan hasil perhitungan

stoikiometri sehingga menghasilkan rasio

konsentrasi Ca/P sebesar 1,67 dengan

konsentrasi 0,5 M untuk cangkang telur

dan 0,3 M untuk (NH

)

HPO

.

Presipitasi dengan menggunakan

metode

single drop, dilakukan dengan

mencampurkan kedua larutan sekaligus,

yaitu larutan cangkang telur dan larutan

(NH

)

HPO

. kemudian dilakukan proses

homogenisasi dengan variasi waktu

stirring selama 3, 6, 12, 18, dan 24 jam.

Setelah stirring selesai, larutan kemudian

diendapkan tanpa perlakuan apapun

(aging) selama 12 jam di suhu ruang.

Sampel hasil presipitasi kemudian

disaring dengan menggunakan kertas

saring dan dicuci dengan menggunakan

aquades yang kemudian dilanjutkan

dengan proses pengeringan dengan

menggunakan furnace pada suhu 110⁰C

dengan waktu penahanan 5 jam.

Tabel 2 Variasi metode dan waktu stirring pada pembuatan HAp

Metode Stirring _(jam)

Kode Sampel

Cangkang telur ayam Cangkang telur bebek Cangkang telur _puyuh

Single drop

3 HAp-A3 HAp-B3 HAp-P3

6 HAp-A6 HAp-B6 HAp-P6

12 HAp-A12 HAp-B12 HAp-P12

18 HAp-A18 HAp-B18 HAp-P18

24 HAp-A24 HAp-B24 HAp-P24

6 Dilanjutkan dengan sintering pada suhu

900⁰C dengan waktu penahanannya 5

jam. Timbang massa sampel setelah

proses

sintering, lalu sampel

dikarakterisasi dengan menggunakan

XRD dan FTIR.

Metode wise drop

Presipitasi dengan menggunakan

wise drop dilakukan dengan meneteskan

0.5 M larutan dari cangkang telur oleh

0.3 M larutan (NH

)

HPO

sambil

dilakukan

stirring. Proses tersebut

dilakukan selama 90 menit. Setelah

kedua larutan tercampur, larutan di

stirring kembali selama 60 menit.

Kemudian sampel di aging selama

12 jam.

Sampel hasil presipitasi kemudian

disaring dengan menggunakan kertas

saring dan dicuci dengan menggunakan

aquades yang kemudian dilanjutkan

dengan proses pengeringan dengan

menggunakan furnace pada suhu 110⁰C

dengan waktu penahanan 5 jam.

Dilanjutkan dengan sintering pada suhu

900⁰C dengan waktu penahanannya

5 jam. Timbang massa sampel setelah

proses

sintering, lalu sampel

dikarakterisasi dengan menggunakan

XRD dan FTIR.

Karakterisasi XRD sampel

hidroksiapatit

Karakterisasi difraksi sinar-x ini

dilakukan untuk mengidentifikasi fasa,

menghitung parameter kisi, dan ukuran

kristal yang terdapat pada sampel

hidroksiapatit. Pengujian fasa dengan

teknik difraksi sinar-x ini dilakukan

pada sudut 2θ dari 10⁰ hingga 80⁰.

Parameter kisi untuk sampel HAp

ditentukan dengan menggunakan metode

Cohen (Lampiran 23). Ketepatan

parameter kisi ditentukan dengan

membandingkan hasil yang didapat

sampel dengan literaturnya dan

dinyatakan dalam persen.

Ukuran kristal pada sampel

hidroksiapatit ditentukan pada bidang

(0 0 2) yang bersesuaian dengan panjang

c, dan bidang ( 3 0 0 ) yang bersesuaian

dengan panjang a. Ukuran kristal dapat

ditentukan dengan menggunakan

Persamaan Debye Scherrer.

...(2)

D merupakan ukuran kristal (nm),

λ adalah panjang gelombang yang

digunakan pada XRD ( 0,154060 nm),

β adalah FWHM (full width at half

maximum) dari garis difraksi skala 2θ,

dan cos θ merupakan nilai kosinus sudut

sinar X pada bidang (0 0 2) dan (3 0 0).

Karakterisasi FTIR sampel

hidroksiapatit

Karakterisasi FTIR dilakukan untuk

mengetahui kandungan gugus kompleks

dalam sampel hidroksiapatit. 1 mg

sampel dicampur dengan 100 mg KBr,

dibuat pelet kemudian diukur dengan

spektrum FTIR dengan skala bilangan

gelombang 4000 – 400 cm

-1

_.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Persiapan sampel

Serbuk cangkang telur diperoleh dari

hasil kalsinasi cangkang telur ayam,

bebek, dan puyuh pada suhu 1000⁰C

selama 5 jam. Kalsinasi dilakukan untuk

menghasilkan prekursor kalsium dalam

bentuk kalsium oksida (CaO). Sebelum

dilakukan kalsinasi, senyawa kalsium

dalam cangkang telur berbentuk CaCO

.

Reaksi pembentukan CaO melalui

proses kalsinasi dapat dilihat pada

persamaan di bawah ini.

Pada proses kalsinasi terjadi

pengurangan massa cangkang telur baik

cangkang telur ayam, bebek, maupun

puyuh. Hal tersebut ditunjukkan dengan

massa setelah kalsinasi lebih kecil dari

massa sebelum kalsinasi. Persentase

rata-rata efisiensi massa hasil kalsinasi

dapat dilihat pada Tabel 3. Efisiensi

massa hasil kalsinasi terbesar terdapat

pada cangkang telur bebek dengan nilai

55,03%, sedangkan efisiensi terkecil

didapatkan dari hasil kalsinasi cangkang

7 Tabel 3 Persentase Rata-Rata Efisiensi

Proses Kalsinasi Cangkang

Telur Ayam, Bebek, dan

Puyuh pada Suhu 1000⁰C

selama 5 Jam

Sumber Kalsium

Persentaase Rata-rata efisiensi massa hasil

kalsinasi Cangkang telur ayam 54,04 1,00 Cangkang telur bebek 55,03 1,30 Cangkang telur puyuh 53,19 3,00

Karakterisasi XRD serbuk kalsium

Pola XRD serbuk kalsium dari ketiga

cangkang telur diperlihatkan pada

Gambar 3. Identifikasi material tersebut

dibandingkan dengan pola XRD dari

Joint Committee on Powder Diffraction

Standards

(JCPDS) untuk CaO

(37-1497) dan CaCO

(47-1743).

Senyawa kalsium yang terdapat pada

ketiga cangkang telur hasil kalsinasi

menunjukkan fasa CaO, namun pada

hasil kalsinasi dari cangkang telur ayam

dan puyuh masih terdapat fasa CaCO

.

Puncak difraksi CaO untuk cangkang

telur ayam yaitu pada nilai 2θ 32,48⁰,

37,64⁰, 54,16⁰, 64,4⁰, dan 67,6⁰, serta

puncak difraksi milik CaCO

yaitu pada

nilai 2θ 18,24⁰, dan 34,36⁰. Puncak

difraksi CaO untuk cangkang telur

bebek yaitu pada nilai 2θ 32,28⁰, 37,38⁰,

53,92⁰, 64,34⁰, dan 67,6⁰. Puncak

difraksi CaO untuk cangkang telur

puyuh yaitu pada nilai 2θ 37,38⁰,

32,24⁰, 53,94⁰, 64,14⁰, dan 67,4⁰, serta

puncak difraksi CaCO

yaitu pada nilai

2θ 18⁰, 28,66⁰, 34,1⁰, dan 50,8⁰.

Kalsium karbonat masih terdapat

pada cangkang telur puyuh dikarenakan

waktu yang digunakan untuk kalsinasi

cangkang telur puyuh belum optimum

sehingga masih terdapat kandungan

CaCO

yang cukup banyak. Dapat

dikatakan bahwa kemurnian CaO dari

hasil kalsinasi cangkang telur bebek

lebih tinggi dibandingkan dengan hasil

kalsinasi cangkang telur ayam dan

cangkang telur puyuh.

Karakterisasi AAS serbuk cangkang

telur

Karakterisasi dengan AAS dilakukan

untuk mengetahui kadar Ca pada

masing-masing serbuk cangkang telur

hasil kalsinasi. Persentase kadar kalsium

pada cangkang telur dapat dilihat pada

Tabel 4 Hasil pengukuran AAS

menunjukkan kadar kalsium dari

cangkang telur ayam sebesar 70,84%.

Gambar 3 Pola XRD serbuk cangkang telur ayam, bebek, dan puyuh hasil kalsinasi pada

⁰

Keterangan:

CaCO

8 Tabel 4 Persentase kadar kalsium pada

serbuk cangkang telur oleh

AAS

No Cangkang Telur Kadar Ca (%)

1 Ayam 70,84

2 Bebek 53,60

3 Puyuh 55,46

Kadar kalsium hasil pengukuran AAS

terhadap cangkang telur bebek adalah

53,60%. Pada cangkang telur puyuh

kadar kalsium hasil pengukuran AAS

yaitu 55,46%. Dari ketiga cangkang

telur tersebut, kadar kalsium terbanyak

berasal dari cangkang telur ayam.

Cangkang telur ayam ini berpotensi

menjadi prekursor alami untuk senyawa

kalsium.

Hasil pengukuran AAS

terhadap kadar kalsium dari ketiga

cangkang telur tersebut kemudian

digunakan

untuk perhitungan

stoikiometri sintesis hidroksiapatit.

Sintesis Hidroksiapatit

Senyawa kalsium dan fosfat yang

digunakan pada sintesis HAp dilakukan

dengan perbandingan konsentrasi

sebesar 1,67 pada temperatur ruang.

Perbandingan konsentrasi tersebut

digunakan karena menyesuaikan dengan

perbandingan Ca terhadap P pada

hidroksiapatit. Efisiensi massa hasil

sampel HAp dengan sumber Ca

cangkang telur ayam, bebek, dan puyuh

dapat dilihat pada Tabel 5, Tabel 6, dan

Tabel 7.

Dari Tabel 5, Tabel 6, dan Tabel 7 diatas

dapat dilihat bahwa massa yang

diperoleh dari proses sintering lebih

kecil dari massa yang digunakan. Nilai

efisiensi massa sampel HAp tertinggi

sumber kalsium cangkang telur ayam

yaitu pada sampel HAp-A24 sebesar

67,5%, efisiensi massa sampel HAp

terbesar dengan sumber kalsium

cangkang telur bebek yaitu pada sampel

HAp-B3 sebesar 54,7%, sedangkan

efisiensi massa sampel HAp terbesar

dengan sumber kalsium cangkang telur

puyuh yaitu sampel HAp-P12 sebesar

61,7%.

Tabel 5 Efisiensi Sampel HAp dengan sumber Ca Cangkang Telur Ayam

Kode sampel Massa Ca _(gram)

Massa (NH4)2HPO4

(gram)

Massa hasil

sintering (gram) Efisiensi (%)

HAp-A3 2,829 3,962 4,041 59,5 HAp-A6 2,829 3,961 3,582 52,7 HAp-A12 2,828 3,961 4,121 60,7 HAp-A18 2,827 3,962 4,122 60,7 HAp-A24 2,829 3,962 4,582 67,5 HAP-AWD 2,826 3,962 3,795 55,9

Dalam dokumen Metode Single Drop pada Pembuatan Hidroksiapatit Berbasis Cangkang Telur (Halaman 85-129)