Bab III
Metodologi Penelitian
III.1. Tahapan Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi 3 tahapan. Pertama adalah pembuatan elektroda pasta karbon termodifikasi diikuti dengan karakterisasi elektroda yang meliputi penentuan larutan elektrolit pendukung, optimasi metoda pelapisan emas, dan optimasi komposisi zeolit yang digunakan sebagai modifier. Tahapan yang kedua adalah penentuan kondisi optimum pengukuran untuk menentukan akurasi dan presisi pengukuran dan tahapan yang terakhir adalah penentuan kadar Hg2+ dalam sampel.
Gambar III. 1 Diagram Penelitian
III.2. Alat dan Bahan III.2.1. Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi peralatan gelas yang umum digunakan dalam analisis. Selain itu digunakan peralatan lain yang khusus digunakan antara lain :
Pembuatan Elektroda Pasta Karbon Termodifikasi Zeolit
Deposisi Emas pada Permukaan Elektroda
(in-situ dan ex-situ)
Karakterisasi Elektroda Penentuan Kondisi Analisis Sampel Uji Larutan Elektrolit Pendukung Uji Komposisi Uji Kebolehulangan Linearitas Limit Deteksi % Perolehan Kembali
20 1. Perangkat instrumen BaSi Epsilon ver 1.60.70 untuk analisis voltametri
2. Kawat tembaga sebagai substrat pembuat elektroda 3. Elektroda pembanding Ag/AgCl (NaCl 3 M) 4. Elektroda Platina sebagai elektroda pembantu 5. Pengaduk magnet beserta batang magnet 6. Neraca analisis Mettler
7. Pipet mikro eppendorf
III.2.2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Asam Nitrat, HNO3 (Merck 65 %)
2. Asam Klorida, HCl (Merck 32 %) 3. Hg(NO3)2.xH2O (Merck 99 %)
4. GPC (68,3 %)
5. Zeolit (350 Mess Bayah) 6. Sampel kosmetik komersil 7. Aquades
III.3. Prosedur Kerja III.3.1. Aktivasi Zeolit
Zeolit yang digunakan sebelumnya sudah digerus terlebih dahulu (ukuran 350 mess). Zeolit hasil penggerusan direndam dan dicuci dengan H2SO4 0,1 M
beberapa kali. Setelah itu zeolit lalu dicuci dengan air beberapa kali hingga pH netral. Setelah bebas asam, zeolit lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105-1100C selama 3-5 jam. Zeolit kering yang telah diaktivasi siap digunakan.
III.3.2. Pembuatan elektroda pasta karbon termodifikasi zeolit dengan berbagai komposisi
Serbuk grafit, parafin, dan zeolit dicampurkan dengan berbagai variasi komposisi mulai dari perbandingan grafit : zeolit = 1 : 1, 3 : 2, hingga 4 : 1. Campuran tersebut ditempatkan di atas kaca arloji kemudian dipanaskan pada suhu 600C
21 hingga terbentuk pasta yang homogen. Pasta yang terbentuk kemudian dipadatkan pada badan elektroda dan permukaannya dihaluskan pada kertas yang bersih. Elektroda pasta karbon termodifikasi zeolit (EPKZ) tersebut siap dilapisi dengan lapis tipis emas.
III.3.3. Pembuatan larutan elektrolit pendukung HCl 0,5 M dan 0,1 M
Larutan HCl yang digunakan adalah larutan HCl p.a dengan konsentrasi 32 % atau setara dengan ± 10 M. Larutan HCl 0,5 M dibuat dengan mengencerkan 2,5 mL HCl 32 % (Merck) ke dalam labu takar 50 mL lalu ditandabataskan sedangkan untuk HCl 0,1 M dibuat dengan mengencerkan 10 mL larutan HCl 0,5 M ke dalam labu takar 50 mL lalu ditandabataskan.
III.3.4. Pembuatan larutan elektrolit pendukung HNO3 0,5 M dan 0,1 M Larutan HNO3 yang digunakan adalah larutan HNO3 p.a dengan konsentrasi 65 %
atau setara dengan ± 15 M. Larutan HNO3 0,5 M dibuat dengan mengencerkan 1,7
mL HNO3 65 % (Merck) ke dalam labu takar 50 mL lalu ditandabataskan
sedangkan untuk HNO3 0,1 M dibuat dengan mengencerkan 10 mL larutan HNO3
0,5 M ke dalam labu takar 50 mL lalu ditandabataskan.
III.3.5. Pembuatan Larutan Au 1 mM
Larutan emas yang digunakan adalah GPC dengan kadar emas 68,3 %. Untuk membuat larutan emas dengan konsentrasi 1 mM, sebanyak ± 0,0296 gram GPC ditimbang lalu dilarutkan dengan aquades. Setelah larut sempurna kemudian dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL dan ditandabataskan.
III.3.6. Pendeposisian Au pada permukaan elektroda pasta karbon termodifikasi zeolit
Proses pelapisan emas pada permukaan elektroda pasta karbon yang termodifikasi zeolit dilakukan dengan dua cara, yaitu secara in-situ dan ex-situ. Proses pelapisan secara in-situ dilakukan dengan meng-elektrodeposisi Au4+ secara bersama-sama dengan larutan Hg2+ yang dianalisis. Konsentrasi Au4+ yang digunakan adalah 0,1
22 mM dan konsentrasi Hg2+ adalah 10 ppb dengan konsentrasi larutan elektrolit pendukung (HCl/HNO3) 0,1 M. Elektrodeposisi dilakukan pada potensial + 0,2 V
dengan waktu deposisi 180 detik lalu dilakukan scanning sampai potensial + 1 V. Proses pelapisan secara ex-situ dilakukan dengan melakukan elektrodeposisi Au4+ tanpa kehadiran analit Hg2+. Konsentrasi Au yang digunakan adalah 0,1 mM dalam larutan elektrolit pendukung (HCl/HNO3) 0,5 M. Elektrodeposisi dilakukan
pada larutan Au4+ pada potensial +1 V s/d - 0,045 V.
III.3.7. Karakterisasi Elektroda di Larutan Elektrolit Pendukung
Karakterisasi elektroda dilakukan dengan melakukan proses elektrodeposisi pada larutan blanko HCl 0,1 M. Karakterisasi ini dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya arus latar belakang (background current) yang ditimbulkan oleh larutan elektrolit pendukung terhadap analisis. Pengukuran dilakukan menggunakan teknik voltametri siklik pada daerah potensial oksidasi dan reduksi emas.
III.3.8. Pembuatan larutan induk Hg2+ 1000 mg/L
Sebanyak ± 0,0585 padatan Hg(NO3)2.xH2O (Merck 99 %) ditimbang dan
dilarutkan dengan aquades ke dalam labu takar 100 mL. Kedalamnya kemudian ditambahkan 2 mL larutan HNO3 p.a untuk mencegah terjadinya hidrolisis. Untuk
memperoleh larutan standar dengan berbagai konsentrasi dilakukan pengenceran dengan aquades.
III.3.9. Karakterisasi elektroda dan penentuan kondisi optimum pengukuran
Karakterisasi elektroda lapis tipis emas dilakukan dengan melakukan analisa secara kualitatif terhadap perubahan konsentrasi larutan standar untuk menentukan daerah puncak dari analit menggunakan teknik voltammetri lucutan anodik gelombang persegi. Karakterisasi elektroda yang lain meliputi pengaruh waktu deposisi, dan kebolehulangan pengukuran. Parameter pengukuran yang digunakan untuk percobaan karakterisasi elektroda dan penentuan kondisi optimum pengukuran tercantum pada Tabel III. 1.
23 Tabel III. 1 Parameter pengukuran untuk karakterisasi elektroda dan penentuan
kondisi optimum pengukuran
Parameter Pengukuran Hg2+
Potensial awal-akhir +200 hingga +1000 mV (in-situ) +200 hingga +700 mV (ex-situ)
Frekuensi 15 Hz
Potensial deposisi +200 mV
Waktu deposisi 180-200 detik
Waktu istirahat 20 detik
Amplitudo 25 mV
Skala 1-100 µA
III.3.10. Optimasi larutan elektrolit pendukung
Optimasi larutan elektrolit pendukung dilakukan dengan membandingkan hasil deposisi Au dan juga analisis Hg menggunakan dua larutan elektrolit yang berbeda. Deposisi Au dilakukan secara ex-situ pada larutan Au 0,1 mM (HCl 0,5 M) dan larutan Au 0,1mM (HNO3 0,5 M). Untuk analisis Hg dilakukan dalam
larutan Hg2+ 10 ppb (HCl 0,1 M) dan Hg2+ 10 ppb (HNO3 0,1 M).
III.3.11. Penentuan kebolehulangan pengukuran
Elektroda lapis tipis emas yang dibuat digunakan untuk menganalisis larutan standar Hg2+ pada konsentrasi tertentu secara berulang, dalam penelitian ini Hg2+ 10 ppb untuk mengetahui kinerja elektroda tersebut. Kebolehulangan pengukuran dilakukan sebanyak dua puluh kali berturut-turut. Kinerja elektroda dilihat dari nilai standar deviasi yang dihasilkan dari pengukuran berulang. Dari data yang diperoleh dapat dihitung nilai deviasi standar relatif pengukuran, melalui persamaan berikut :
Standar deviasi Relatif =
rata -rata puncak arus standar deviasi x 100 % (3.1)
III.3.12. Penentuan kelinearan daerah pengukuran
Penentuan kelinearan dilakukan dengan dilakukan pengukuran dengan menggunakan elektroda lapis tipis emas terhadap larutan standar Hg2+ dengan berbagai konsentrasi. Arus yang dihasilkan dialurkan terhadap konsentrasi
24 sehingga diperoleh suatu hubungan kelinearan arus terhadap perubahan konsentrasi yang akan ditunjukkan dengan nilai koefisien korelasi (R2) mendekati satu. Adapun variasi konsentrasi yang dilakukan adalah 1-10 ppb, 10-100 ppb dan 100 ppb-1 ppm. Pembagian daerah konsentrasi ini dilakukan karena perbedaan waktu deposisi untuk tiap daerah konsentrasi, sehingga tidak bisa dilakukan penggabungan daerah konsentrasi.
III.3.13. Penentuan persen perolehan kembali
Persen perolehan kembali ditentukan melalui pengukuran sampel yang konsentrasinya diketahui dan berada pada daerah kurva kalibrasi standar. Konsentrasi sampel yang diperoleh dari hasil pengukuran dibandingkan dengan konsentrasi sampel sebenarnya sehingga persen perolehan kembali dapat ditentukan.
Persen perolehan kembali =
kons. sampel hasil pengukuran
kons. sampel sebenarnya
x 100 % (3.2)III.3.14. Penentuan limit deteksi pengukuran
Pengukuran larutan ion logam pada rentang konsentrasi terkecil dilakukan secara voltametri lucutan anodik gelombang persegi. Arus puncak yang dihasilkan dialurkan terhadap konsentrasi dan diregresikan sehingga menghasilkan kurva kalibrasi.
Persamaan garis yang diperoleh adalah sebagai berikut :
Y = (b±δb)X + (a±δa) (3.3)
Limit deteksi pengukuran adalah konsentrasi terkecil yang masih memberikan sinyal analit yang dapat terukur oleh instrumen yang didefinisikan dengan
25 III.3.15. Penentuan kadar Hg dalam sampel kosmetik
a. Persiapan sampel
Sampel kosmetik yang digunakan adalah sampel kosmetik komersil yang dijual di pasaran. Untuk persiapan sampel, sebanyak ± 1 gram sampel kosmetik ditimbang ke dalam gelas kimia 100 mL. Sampel tersebut lalu ditambahkan 10 mL HNO3 p.a
(Merck 65 %) kemudian direndam sambil diaduk dengan pengaduk magnetik selama 24 jam sampai semua sampel larut sempurna. Setelah semua larut, sampel kemudian disaring. Filtrat hasil penyaringan kemudian digunakan untuk analisis.
b. Pengukuran Hg dalam sampel
Filtrat hasil penyaringan dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL lalu ditandabataskan dengan larutan elektrolit pendukung 0,1 M. Setelah itu sampel dianalisis dengan menggunakan teknik strriping voltammetry dengan perlakuan yang sama dengan pengukuran larutan standar Hg2+.
