TEKNIK VOLTAMETRI PELUCUTAN ANODIK
GELOMBANG PERSEGI UNTUK PENENTUAN KADAR
LOGAM Pb, Cu, dan Fe DALAM KANGKUNG AIR
DI MUARA SUNGAI BADUNG
SKRIPSI
Oleh : Nama : Liana Sari NIM : 1208105017
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA
ii
TEKNIK VOLTAMETRI PELUCUTAN ANODIK
GELOMBANG PERSEGI UNTUK PENENTUAN KADAR
LOGAM Pb, Cu, dan Fe DALAM KANGKUNG AIR DI MUARA
SUNGAI BADUNG
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
Oleh :
Nama : Liana Sari NIM : 1208105017
Menyetujui :
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Irdhawati, S.Si., M.Si. Dra. Ida Ayu Raka Astiti Asih, M.Si. NIP. 19720101199903 2 002 NIP. 19640602199203 2 001
Mengesahkan Ketua Jurusan Kimia
iii
TIM PENGUJI SIDANG SKRIPSI
TEKNIK VOLTAMETRI PELUCUTAN ANODIK
GELOMBANG PERSEGI UNTUK PENENTUAN KADAR
LOGAM Pb, Cu, dan Fe DALAM KANGKUNG AIR DI MUARA
SUNGAI BADUNG
Oleh :
Nama : Liana Sari NIM : 1208105017
Skripsi ini disidangkan di Bukit Jimbaran
pada hari Jumat tanggal 24 bulan Juni tahun 2016 Penguji Sidang Skripsi
Ketua Skekretaris
Dr. Irdhawati, S.Si., M.Si. Dra. Ida Ayu Raka Astiti Asih, M.Si. NIP. 19720101199903 2 002 NIP. 19640602199203 2 001
Anggota
Ir. I G A M Dwi Adhi Suastuti, M.Si. NIP. 19660410199103 2 002
iv ABSTRAK
Analisis logam berat Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) dilakukan dengan metode voltametri pelucutan anodik gelombang persegi (Square Wave Anodic Stripping Voltammetry). Elektroda glassy carbon digunakan sebagai elektroda kerja, Ag/AgCl sebagai elektroda pembanding, dan kawat platina sebagai elektroda pembantu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui validitas metode voltametri pelucutan anodik yang digunakan dalam pengukuran kadar logam Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) dalam sampel kangkung air di muara sungai Badung.
Parameter yang dioptimasi meliputi waktu deposisi dan laju pindai dalam larutan standar Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) 500 ppb. Validasi metode dilakukan dengan menentukan rentang konsentrasi linier, limit deteksi, keberulangan pengukuran, dan persen perolehan kembali. Teknik voltametri pelucutan anodik kemudian digunakan untuk mengukur kadar logam Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) pada sampel kangkung air.
Hasil optimasi pengukuran kadar logam Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) yaitu waktu deposisi optimum dari masing-masing logam berturut-turut 110 detik, 60 detik, 150 detik dan laju pindai optimum masing-masing logam adalah 20 mV/detik, 10 mV/detik, dan 5 mV/detik. Hasil pengukuran validitas larutan standar logam Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) yaitu rentang konsentrasi linier Pb(II) dari 100 ~ 1500 ppb, kemudian untuk Cu(II), dan Fe(III) masing-masing 50 ~500 ppb dan memiliki nilai koefisien korelasi masing-masing 0,9998, 0,9983, dan 0,9973 yang mendekati satu. Limit deteksi dari masing-masing logam 45, 35, dan 44 ppb. Keberulangan pengukuran untuk ketiga logam memiliki rasio Horwitz kurang dari 2. Persen perolehan kembali logam berturut-turut 98,15% ± 0,02%, 99,35% ± 0,45%, dan 99,45% ± 0,02%. Hasil pengukuran sampel tanaman kangkung memiliki kandungan logam Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) masing-masing sebesar 16,5 ppm, 4,0 ppm dan 26,5 ppm. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan untuk logam Pb(II), dan Fe(III) adalah 0,5 ppm, dan 5,0 ppm. Untuk logam Cu(II), batas cemaran logam Cu(II) adalah 5,0 ppm menurut Keputusan Direktur Jenderal Pengawasan Obat dan Makanan. Oleh karena itu, dapat dikatakan logam Pb(II) dan Fe(III) sudah melebihi kadar maksimum yang diperkenankan, sedangkan untuk logam Cu(II) tidak melebihi kadar maksimum.
v ABSTRACT
Heavy metal analysis of Pb(II), Cu(II), and Fe(III) was measured by square wave anodic stripping voltammetry method. Glassy carbon, Ag/AgCl, and Pt wire electrodes were used as working electrode, reference electrode and counter electrode, respectively. The aim of this research is to know the validity of square wave anodic stripping voltammetry method for determination of Pb(II), Cu(II), and Fe(III) in water spinach from the estuary of the Badung river.
Optimized parameter involved the deposition time and scan rate in standard solution of Pb(II), Cu(II), and Fe(III) 500 ppb. Furthermore, the validation method was examined by determination of linear concentration range, limit of detection, repetition of measurement, and percent of recovery. Moreover, the result of validation was used for observing of heavy metals Pb(II), Cu(II), and Fe(III) content in water spinach.
The result of optimum deposition time is 110 s, 60 s, and 150 s for Pb(II), Cu(II), and Fe(III), respectively. Meanwhile, the scan rate optimum is obtained 20 mV/s for Pb(II), 10 mV/s for Cu(II), and 5 mV/s for Fe(III). Measurement for standard solution obtained 100 ~ 1500 ppb for Pb(II), 50 ~ 500 ppb for Cu(II) and Fe(III) on linear concentration range, with correlation coefficient for Pb(II), Cu(II), and Fe(III) are 0,9998, 0,9983, and 0,9973, respectively, that close to one. Limit of detection of each metals are 45, 35, and 44 ppb. Repetition of measurement for all metals has Horwitz ratio less than 2. Percent recovery of the heavy metals are 98,15% ± 0,02%, 99,35% ± 0,45%, and 99,45% ± 0,02%. The measurement of heavy metals content in the water spinach sample contain Pb(II), Cu(II), and Fe(III) that are 16,5 ppm, 4,0 ppm dan 26,5 ppm. Based on The Indonesian in Food National Standard (INS), the treshold line for Pb (II), and Fe (III) contamination for food are 0,5 ppm, 5,0 ppm. The accepted max value for Cu(II) is 5,0 ppm according to Decree of Directorate General for Drug and Food Control. Therefore, the water spinach sample contain Pb(II), and Fe(III) more than acceptable values, while Cu(II) is less than treshold line.
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa
karena atas segala limpahan berkat dan karunia-Nya sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi yang berjudul “Teknik ↑oltametri Pelucutan Anodik
Gelombang Persegi (Square Wave Anodic Stripping Voltammetry) untuk
Penentuan Kadar Logam Pb, Cu, dan Fe dalam Kangkung Air”. Skripsi ini dibuat
sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana di Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
Skripsi ini dapat dibuat dengan baik berkat bantuan dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan terima kasih
kepada :
1. Ibu Dr. Irdhawati, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing I di Jurusan Kimia
Fakultas MIPA Universitas Udayana yang telah berkenan meluangkan
waktunya dan memberikan bimbingan serta arahan dalam menyelesaikan
skripsi ini.
2. Ibu Dra. Ida Ayu Raka Astiti Asih, M.Si. selaku Pembimbing II di Jurusan
Kimia Fakultas MIPA Universitas Udayana yang telah berkenan
meluangkan waktunya dan memberikan bimbingan serta arahan dalam
menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. I Nengah Wirajana, S.Si., M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia
Fakultas MIPA Universitas.
4. Ibu Dr. Dra. Wiwik Susanah Rita, M.Si. selaku Sekretaris Jurusan Kimia
vii
5. Ka Dana, Ka Yoga, Ka Esati dan Ka Yani yang telah membantu
memberikan arahan untuk dapat menyelesaikan penelitian.
6. Rekan-rekan mahasiswa kimia 2012, teknisi dan asisten laboratorium atas
segala bantuan dan dukungannya.
7. Bapak Sujaman, Ibu Lindawati dan Sdra. Tanto Saputra sebagai keluarga
dan teman-teman yang selalu memberikan arahan serta semangat.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak terdapat
kekurangan dan kesalahan. Saya berharap semoga yang telah saya kerjakan ini
dapat memberikan manfaat bagi rekan-rekan sejawat dan semua pihak yang
memerlukan.
Bukit Jimbaran, Juni 2016
viii DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
TIM PENGUJI SKRIPSI ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Penelitian ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan Penelitian ... 6
1.4 Manfaat Penelitian ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Logam Berat ... 7
2.1.1 Timbal (Pb) ... 7
2.1.2 Tembaga (Cu) ... 8
2.1.3 Besi (Fe) ... 8
2.2 Voltametri ... 9
ix
2.2.2 Voltametri pelucutan gelombang persegi (square wave
stripping voltammetry-SWSV) ... 20
2.3 Persamaan Nernst ... 22
2.4 Potensiometri ... 24
2.5 Tanaman Kangkung ... 25
2.6 Metode Preparasi Sampel dari Tanaman... 27
2.7 Standar Adisi………... ... 29
BAB III METODE PENELITIAN ... 32
3.1 Peralatan dan Bahan Penelitian ... 32
3.1.1 Peralatan ... 32
3.1.2 Bahan ... 32
3.2 Tempat Pelaksanaan Penelitian ... 32
3.3 Pembuatan Larutan ... 33
3.3.1 Pembuatan larutan KCl 0,2 M ... 33
3.3.2 Pembuatan larutan Asam Nitrat (HNO3) 1M ... 33
3.3.3 Pembuatan larutan standar Pb(II) 1000 ppm ... 33
3.3.4 Pembuatan larutan standar Cu(II) 1000 ppm ... 33
3.3.5 Pembuatan larutan standar Fe(III) 1000 ppm ... 33
3.3.6 Pembuatan larutan Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) 1 ppm dalam HNO3 0,1 M ... 33
3.3.7 Pembuatan larutan K3Fe(CN)6 10 mM ... 34
3.3.8 Pembuatan larutan K4Fe(CN)6 10 mM ... 34
3.4 Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 34
3.4.1 Pembuatan elektroda pembanding Ag/AgCl ... 34
x
3.5 Optimasi Kondisi Pengukuran ... 37
3.5.1 Penentuan Waktu Deposisi Optimum ... 37
3.5.2 Penentuan Laju Pindai Optimum ... 37
3.6 Validasi Pengukuran ... 38
3.6.1 Penentuan Rentang Konsentrasi Linear ... 38
3.6.2 Penentuan Limit Deteksi ... 38
3.6.3 Penentuan Keberulangan Pengukuran ... 39
3.6.4 Persen Perolehan Kembali (% Recovery) ... 39
3.7 Penentuan Kadar Logam Pb, Cu, dan Fe dalam Sampel Sayuran Kangkung ... 40
3.7.1 Pengambilan sampel kangkung ... 40
3.7.2 Preparasi sampel sayuran ... 41
3.7.3 Digesti konvensional ... 41
3.7.4 Analisis Pb, Cu, dan Fe ... 41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43
4.1 Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 43
4.1.1 Pembuatan Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 43
4.1.2 Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 43
4.2 Optimasi Pengukuran ... 44
4.2.1 Penentuan Waktu Deposisi Optimum ... 44
4.2.2 Penentuan Laju Pindai Optimum ... 47
4.3 Validasi Pengukuran ... 49
4.3.1 Penentuan Rentang Konsentrasi Linear ... 49
xi
4.3.3 Keberulangan Pengukuran ... 52
4.3.4 Penentuan Persen Perolehan Kembali ... 54
4.4 Penentuan Kadar Logam Pb, Cu, dan Fe dalam Sampel Tanaman Kangkung dengan Metode Adisi Standar ... 55
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 57
5.1 Simpulan ... 57
5.2 Saran ... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
LAMPIRAN ... 62
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Zat Gizi Kangkung Per 100 Gram ... 26
Tabel 3.1 Komposisi Larutan Uji yang Digunakan untuk Karakterisasi
Ag/AgCl ... 35
Tabel 3.2 Komposisi Sampel dan Larutan Standar ... 42
Tabel 4.1 Nilai SD, RSD, CV, dan Rasio Horwitz Larutan Standar
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Model Sel Voltametri ... 13
Gambar 2.2 Rangkaian Listrik Potensiostat Lengkap Terdiri dari Penguat Potential Control (Pc), Booster (B), Rangkaian Current Follower (Cf) dan Elektroda ... 16
Gambar 2.3 Signal Potensial-Eksitasi dan Voltamogram untuk Voltametri Pelucutan Anodik pada Elektroda Tetes Raksa Menggantung ... 20
Gambar 2.4 Bentuk Eksitasi Signal (A) dan Voltametri SWV (b) ... 21
Gambar 2.5 Kangkung Air (a) dan Kangkung Darat (b) ... 25
Gambar 2.6 Bejana Digesti PTFE ... 28
Gambar 2.7 Pembuatan Larutan dengan Metode Adisi Standar ... 29
Gambar 2.8 Kurva Adisi Standar ... 31
Gambar 3.1 Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 36
Gambar 3.2 Lokasi Pengambilan Sampel Kangkung ... 40
Gambar 4.1 Grafik Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 44
Gambar 4.2 Voltamogram Larutan Standar Pb(II) 500 ppb dengan Variasi Waktu Deposisi ... 45
Gambar 4.3 Voltamogram Larutan Standar Cu(II) 500 ppb dengan Variasi Waktu Deposisi ... 46
Gambar 4.4 Voltamogram Larutan Standar Fe(III) 500 ppb dengan Variasi Waktu Deposisi ... 46
Gambar 4.5 Voltamogram Larutan Standar Pb(II) 500 ppb dengan Variasi Laju Pindai ... 48
Gambar 4.6 Voltamogram Larutan Standar Cu(II) 500 ppb dengan Variasi Laju Pindai ... 48
xiv
Gambar 4.8 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Pb(II) ... 50
Gambar 4.9 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Cu(II) ... 50
Gambar 4.10 Kurva Kalibrasi Larutan Standar Fe(III) ... 51
Gambar 4.11 Kurva Keberulangan Pengukuran Larutan Standar Pb(II),
Cu(II), dan Fe(III) 500 ppb ... 53
Gambar 4.12 Kurva Adisi Standar Pengukuran Pb(II), Cu(II), dan
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Pembuatan Larutan ... 62
Lampiran 2. Pembuatan Elektroda Pembanding Ag/AgCl dan
Karakterisasinya ... 66
Lampiran 3. Skema Penentuan Waktu Deposisi Optimum ... 70
Lampiran 4. Skema Penentuan Laju Pindai Optimum ... 70
Lampiran 5. Penentuan Rentang Konsentrasi Linier, Limit Deteksi, Keberulangan, Persen Perolehan Kembali, dan
Analisis Sampel ... 71
Lampiran 6. Perhitungan Karakterisasi Elektroda Pembanding Ag/AgCl ... 73
Lampiran 7. Hasil Pengukuran Arus Larutan Standar Pb(II), Cu(II),
dan Fe(III) 500 Ppb dengan Variasi Waktu Deposisi ... 76
Lampiran 8. Hasil Pengukuran Arus Larutan Standar Pb(II), Cu(II),
dan Fe(III) 500 Ppb dengan Variasi Laju Pindai ... 77
Lampiran 9. Voltamogram dan Data Arus Puncak Penentuan Rentang
Konsentrasi Linier ... 78
Lampiran 10. Perhitungan Rentang Konsentrasi Linier... 80
Lampiran 11. Perhitungan Limit Deteksi ... 83
Lampiran 12. Data Arus Puncak Penentuan Keberulangan Pengukuran
Larutan Standar Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) 500 ppb ... 84
Lampiran 13. Perhitungan Penentuan Keberulangan Pengukuran... 85
Lampiran 14. Perhitungan Persen Perolehan Kembali Larutan Standar
Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) 500 ppb ... 86
Lampiran 15. Perhitungan Kadar Air ... 87
Lampiran 16. Voltamogram dan Data Arus Puncak Sampel ... 88
Lampiran 17. Perhitungan Kadar Pb(II), Cu(II), dan Fe(III) pada
