BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Logam Beratdigilib.unimus.ac.id/files/disk1/107/jtptunimus-gdl-anggityoga... · pengendalian mikroorganisme adalah pada 365 nm. Karena mempunyai efek letal

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Logam Berat

Logam berat adalah golongan logam yang memiliki pengaruh bila logam

ini masuk kedalam tubuh organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam

berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada makhluk hidup. Dapat

dikatakan bahwa semua logam berat dapat menjadi bahan racun yang akan

meracuni tubuh makhluk hidup. Sebagai contoh logam adalah air raksa (Hg),

cadmium (Cd), timah hitam (Pb), dan cuprum (Cu). Namun demikian meski

semua logam berat dapat mengakibatkan racun atas makhluk hidup, sebagian dari

logam-logam tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup. Kebutuhan tersebut

berada dalam jumlah yang sangat sedikit. Tetapi bila kebutuhan yang jumlahnya

sangat kecil tersebut tidak terpenuhi, maka akan berakibat fatal terhadap

kelangsungan, karena tingkat kebutuhan sangat dipentingkan, maka logam-logam

tersebut juga dinamakan dengan logam-logam atau mineral-mineral essensial

tubuh (Heryando Palar, 1994).

Logam atau mineral-mineral essensial adalah suatu logam atau mineral

yang tidak dapat diproduksi oleh tubuh, mineral ini dapat masuk kedalam tubuh

melalui bahan makanan atau minuman yang dikonsumsi. Sebagai contoh dari

logam berat essensial adalah tembaga (Cu), seng (Zn), dan nikel (Ni). Bila logam-

logam essensial ini masuk kedalam tubuh dalam jumlah yang berlebihan maka

akan berubah fungsi menjadi zat racun bagi tubuh. (Heryando Palar, 1994). 5

Logam berat mempunyai sifat toksik terhadap hewan dan manusia.

Manifestasi toksisitas logam berat terhadap manusia memerlukan waktu yang

lama karena proses akumulasi dalam tubuh sehingga proses pencegahan

sebaiknya dilakukan sedini mungkin. Beberapa jenis logam berat misalnya

cadmium (Cd), air raksa (Hg), timah hitam (Pb), dan cuprum (Cu) bisa juga

merupakan bahan pencemaran yang sangat berbahaya. Pencemaran logam berat

ini, kemungkinan terjadi akibat buangan industri yang tidak terkontrol. Buangan

industri yang mengandung logam berat bermuara ke laut, dengan demikian air

laut menjadi tercemar. Logam berat yang masuk ketubuh hewan laut atau tambak

akan terakumulasi, sehingga semakin lama tingkat pencemarannya semakin tinggi

(Heryando Palar, 1994).

B. Crom

1. Sifat

Berdasarkan sifat-sifat kimianya, logam krom dalam persenyawaannya

mempunyai bilangan oksidasi 2+,3+,6+. Logam ini tidak dapat teroksidasi oleh

udara yang lembab, dan bahkan pada proses pemanasan cairan logam krom

teroksidasi dalam jumlah yang sangat sedikit sekali. Akan tetapi dalam udara

yang mengandung CO2 (karbondioksida) dalam konsentrasi tinggi, logam krom

dapat mengalami peristiwa oksidasi dalam membentuk Cr2O3, sedangkan dalam

larutan HCl (asamklorida) akan membentuk logam CrCl2 (khromiumdikhlorida).

Chromium merupakan logam yang sangat mudah bereaksi dan logam Cr ini

secara langsung dapat bereaksi dengan nitrogen, karbon, silika, dan boron.

Sesuai dengan tingkat valensi yang dimilikinya, logam atau ion-ion chromium

yang telah membentuk senyawa, mempunyai sifat-sifat yang berbeda-beda sesuai

dengan tingkat ionitasnya. Senyawa yang terbentuk dari ion logam Cr2+ akan

bersifat basa, senyawa yang terbentuk dari ion Cr3+ bersifat amphoter dan

senyawa yang terbentuk dari ion logam Cr6+ akan bersifat asam (Heryando

Palar.2004).

2. Dampak Cr (VI)

Sebagai logam berat, krom termasuk logam yang mempunyai daya racun

tinggi. Daya racun yang dimiliki oleh logam krom ditentukan oleh valensi ion-

nya. Ion Cr6+ merupakan bentuk logam krom yang paling banyak dipelajari sifat

racunnya, bila dibandingkan dengan ion-ion Cr2+ dan Cr3+. Sifat racun yang

dibawa oleh logam ini juga dapat mengakibatkan terjadinya keracunan akut dan

keracunan kronis.

Keracunan yang disebabkan oleh senyawa-senyawa ion krom pada

manusia ditandai dengan kecenderungan terjadinya pembengkakan pada hati.

Tingkat keracunan krom pada manusia diukur melalui kadar atau kandungan

krom dalam urine, kristal asam khromat yang sering digunakan sebagai obat

untuk kulit. Akan tetapi penggunaan senyawa tersebut seringkali mengakibatkan

keracunan yang fatal.

Kegiatan industri di samping bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan

ternyata mempunyai dampak samping berupa pencemaran lingkungan perairan

dan udara. Limbah cair yang dibuang ke perairan umumnya mengotori badan

limbah. Limbah fisik misalnya bau dan rasa, limbah akan mencemari lingkungan

apabila dibuang begitu saja (Tandjung, 1994)

Dalam badan perairan krom dapat masuk melalui dua cara yaitu secara

alamiah dan non alamiah. Masuknya krom secara alamiah dapat terjadi

disebabkan oleh beberapa faktor fisika, seperti erosi atau pengikisan yang terjadi

pada batuan mineral. Disamping itu debu-debu dan partikel-partikel krom yang di

udara akan dibawa turun oleh air hujan. Masukan krom yang terjadi secara non

alamiah lebih merupakan dampak atau efektivitas yang dilakukan manusia.

Sumber-sumber krom yang berkaitan dengan aktivitas manusia dapat berupa

limbah atau buangan industri sampai buangan rumah tangga (Heryando Palar,

2004).

Dalam larutan berair Krom (Cr) dapat ditemukan sebagai Cr(III) yang

berbentuk kationik (Cr3+) dan Cr(VI) yang berbentuk anionik seperti HCrO4-,

CrO42-, Cr2O7

2-. Limbah cair Cr(VI) terutama berasal dari proses pewarnaan

dengan menggunakan bahan kimia seperti K2Cr2O7 untuk pewarnaan orange,

sehingga Cr(VI) telah dilaporkan antara lain bioabsorpsi oleh Muyani (2001)

tentang pemanfaatan sacharomyches ceriviceae sebagai bioabsorban Cr(III) dan

Cr(VI) dan Herdiansyah (2001) tentang adsorpsi ion Bikromat oleh Tanah

Gambut. Reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) dengan reduktor zat organik telah

dilaporkan oleh Kozuh, et al.(2000), Kim, et al.(2001),;dan Pettine, et al. (2002).

Fotoreduksi yang terkatalis yaitu reduksi yang diinduksi oleh energi cahaya dan

dipercepat oleh fotokatalis ZnO telah dilaporkan oleh Selli, et al., 1996 ; oleh

santoso, 2001, tentang kajian kinetika reduksi Cr(VI) oleh asam humat, bahwa

efektivitas fotoreduksi dapat meningkat nyata dengan penambahan asam humat

dan Lestari, 2003, tentang kajian fotoreduksi ion Cr(VI) yang terkatalis ZnO-

zeolit.

a. Kesetimbangan Kromat(VI)-diKromat(VI)

Kita mungkin lebih terbiasa dengan ion diKromat(VI) yang berwarna jingga,

Cr2O72-, dibandingkan dengan ion Kromat(VI) yang berwarna kuning, CrO4

2-.

Reaksi kesetimbangan pada pusat interkonversi adalah:

1. Bila asam sulfat encer ditambahkan pada larutan yang berwarna kuning

(CrO42-) maka larutan tersebut akan berubah menjadi berwarna jingga

(Cr2O72-). Bila ion hidrogen berlebih ditambahkan, maka kesetimbangan

akan bergeser ke arah kanan.Hal ini sesuai dengan prinsip Le Chatelier

2. Bila natrium hidroksida ditambahkan ke dalam larutan jingga (Cr2O72-)

maka larutan tersebut berubah menjadi kuning (CrO42-). Bila ion

hidroksida berlebih ditambahkan, maka ion hidroksida akan bereaksi

dengan ion hidrogen dan kesetimbangan cenderung bergeser ke arah kiri.

b. Reduksi ion diKromat(VI) dengan seng dan asam.

Ion diKromat(VI) (sebagai contoh, pada larutan kalium diKromat(VI)) dapat

di reduksi menjadi ion Krom(III) dan kemudian menjadi ion Krom(II) dengan

menggunakan seng dan salah satu diantara asam sulfat encer atau asam klorida.

Hidrogen dihasilkan dari reaksi antara seng dengan asam. Hidrogen harus

dibiarkan keluar, tetapi kita perlu untuk tetap menjaga agar udara tidak terlibat

dalam reaksi. Oksigen di udara me-re-oksidasi Krom(II) menjadi Krom(III)

dengan cepat. Suatu hal yang mudah untuk meletakkan sedikit kapas mentah pada

bagian atas labu (atau tabung reaksi) selama kita mengunakannya. Hal ini

dilakukan untuk menyediakan jalan keluar bagi hidrogen, tetapi menghentikan

udara yang mengalir berlawanan dengan aliran hidrogen.

1. Untuk reduksi dari +6 menjadi +3:

2. Untuk reduksi dari +3 menjadi +2:

C. Sinar UV

Sinar ultra violet (UV) diketahui merupakan salah satu sinar dengan daya

radiasi yang dapat bersifat letal bagi mikroorganisme. Sinar UV mempunyai

panjang gelombang mulai 4 nm hingga 400 nm dengan efisiensi tertinggi untuk

pengendalian mikroorganisme adalah pada 365 nm. Karena mempunyai efek letal

terhadal sel-sel mikroorganisme, maka radiasi UV sering digunakan di tempat-

tempat yang menuntut kondisi aseptik seperti laboratorium, ruang operasi rumah

sakit dan ruang produksi industri makanan dan minuman, serta farmasi.

( www.google.com\ Situs Web Kimia Indonesia Belajar Online.htm)

Salah satu sifat sinar ultra violet adalah daya penetrasi yang sangat rendah.

Selapis kaca tipis pun sudah mampu menahan sebagian besar sinar UV. Oleh

karena itu, sinar UV hanya dapat efektif untuk mengendalikan mikroorganisme

pada permukaan yang terpapar langsung oleh sinar UV, atau mikroba berada di

dekat permukaan medium yang transparan. Absorbsi maksimum sinar UV di

dalam sel terjadi pada asam nukleat, maka diperkirakan mekanisme utama

perusakan sel oleh sinar UV pada ribosom, sehingga mengakibatkan terjadinya

mutasi atau kematian sel (Atlas, 1997). (www.google.com\ Situs Web Kimia

Indonesia Belajar Online.htm)

D. Spektrofotometri

Spektrofotometri adalah metoda analisis yang didasarkan pada interaksi

antara radiasi elektromagnetik dengan suatu materi yang berupa molekul. Jenis

interaksi yang dapat terjadi antara lain absorbsi atau fotoforensi, rotasi dan fibrasi.

Spektrofotometri absorbsi UV-Visible adalah suatu metoda yang

didasarkan pada absorbsi radiasi UV-Visible oleh suatu molekul. Molekul yang

dapat menyerap radiasi UV-Visible adlah molekul yang mempunyai gugus

Kromosfor dari ikatan rangkap.

a) Teori Absorbsi Radiasi UV dan UV-Visible

Elektron-elektron yang mengalami transisi pada saat molekul melakukan

absorbsi radiasi UV/UV-Visible dari keadaan dasar (ground state) ke keadaan

tereksitasi (exited state) yang energinya lebih tinggi.

b) Pembagian daerah UV-Visible

Radiasi UV-Visible / sinar tampak hanya dapat diserap oleh larutan

berwarna yaitu adanya gugus Kromosfer / gugus warna dari solute dalam larutan.

Absorbansi maksimum larutan warna tersebut terjadi pada daerah yang

berlawanan / bisa dikatakan warna yang diserap adalah warna komplementer dari

warna yang diamati .

Pembagian warna dan panjang gelombang daerah UV=200-350nm, daerah

Visible = >350nm.

c) Susunan alat Spektrofotometer UV-Visible

Secara umum dapat dituliskan :

1) Sumber radaiasi berupa lampu D/H untuk spektroskopi UV dan lampu Xe

dan W untuk spektroskopiUV-Visible.

2) MonoKromator,untuk menghasilkan radiasi monoKromatik dapat berupa

celah, lensa, cermin/prisma.

3) Wadah sampel umumnya berupa sel / kuvet dari kuarsa baik untuk UV

maupun UV-visible, sedang daru plastik hanya dapat digunakan untuk

sinar UV-Visible.

4) Detektor, dikenal 2 jenis yaitu detektor panas dan detektor foton untuk

spektroskopi UV dan UV-Visible digunakan detektor foton.

5) Rekorder, untuk menampilkan luaran berupa angka / spectra. Luaran

merupakan signal listrik yang ditangkap detektor kemudian diperkuat dan

direkam atau recorder.

d) Analisa Kuantitatif

Dasaranya adalah hubungan antara absorbansi dengan tebal larutan dan

konsentrasi yang dikenal dengan hukum Lambert-Beer :

A = Absorbansi c = konsentrasi

b = tebal larutan ɛ = koefisien absortivitas molar

1

2 3 4

A = ɛ.b.c

5

Istilah dalam spektroskopi absorbasi yang dikenal % transmitansi (%T),

Absorbansi (A), absorbtivitas (a) atau absorbtivitas molar (ɛ).

Transimisi (T) merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan terhadap radiasi

datang.

T = Io : It

Io It T = It+Ia+Ir

Io = intensitas radiasi yang datang

It = intensitas radiasi yang diteruskan / ditransmisikan

Ia = intensitas radiasi yang diabsorbsi

Ir = intensitas radiasi yang direfleksikan

Hubungan A (Absorbansi) dengan T diberikan :

IoIt

TIA loglog ==

Dalam analisa kuantitatif dapat digunakan hukum Lambert-Beer dengan teknik:

1) Standart Tunggal :

Untuk menentukan konsentrasi larutan sampel digunakan 1/satu buah

larutan standart sebagai pembanding.

Rumus: sampelsampel

darsdars

C

A

C

A

=tantan

2) Kurva Standart :

Menggunakan sederet larutan standart dengan berbagai konsentrasi dan

dari absorbsi yang terukur dibuat kurva absorbansi lawan konsentrasi.

Konsentrasi larutan sampel ditentukan dengan menginterpretasikan pada

kurva tersebut.

3) Adisi Standart ;

Adalah pengukuran absorbansi larutan sampel yang telah ditambah dengan

larutan standart maupun pengukuran absorbansi larutan sampel.

Rumus :

sampelsampel

sampeldarsTotal

C

A

CC

A

=+tan

Jika menggunakan sederet larutan standart maka penentuan konsentrasi

larutan sampel dapat dilakukan dengan membuat kurva A total lawan C

standart :

A (Absorbansi Standart)

C Standart

C Standart = C Sampel

E. Penetapan Kadar Cr Secara Spektrofotometri

1. Prinsip penetapan : ion Cr dalam suasana asam bereaksi dengan Diphenil

Karbazid yang menghasilkan senyawa berwarna merah ungu, serapan diukur

dengan spektrofotometri pada panjang gelombang 540nm

2. Reaksi Cr(VI) dengan diphenil karbazid

NH – NH – C6H5 N = N – C6H5

C = 0 + CrO42- C + Cr2+ + 4H2O

NH – NH – C6H5 N = N – C6H5 N = N – C6H5 N = N – C6H5 2+ C = 0 + Cr2+ C – O – Cr N = O – C6H5 N – N – C6H5

3. Reaksi Ion Cr(VI) dengan UV

Cr2O72- + 14H+ + UV 2Cr3+ + 7H2O

Cr6+ + 14H+ + UV Cr2+ + 7H2O

4. Prosedur

a. Dipipet 2,0 ml sampel ke dalam labu 50 ml. Ditambahkan akuades 15 mL

dan ditambahkan 2,5 ml diphenil karbazida

b. Tambahkan akuades sampai tanda batas

c. Homogenkan, diamkan selama 5-10 menit

d. Lakukan juga untuk blangko dan baku

e. Cr(VI) yang tidak terdegradasi diukur dengan metode Spektrofotometer.

5. Perhitungan

a. Konsentrasi Cr(VI) sisa (mg/L) =

Cr (ppm) l / mg .... sampel Pbaku x C x baku Abs

sampel Abs=

b. Konsentrasi Cr(VI) kontrol (mg/L) =

(ppm) /Lmg .... sampel Pbaku x C x baku Abs

control [Cr(VI)] Abs=

c. % Cr(VI) terdegradasi =

....%%100])([

])({])([=

− xkontrolVICr

sisaVICrkontrolVICr

(Mukaromah, A.H, 2007)