BAB II ISI A. Topik 1 1. Bagaimana para penambang tersebut menggunakan merkuri dalam melakukan kegiatan penambangan emas? Jawab : Dalam penambangan emas, merkuri digunakan dalam proses amalgamasi, yaitu suatu proses untuk memurnikan emas dari zat- zat pengotor yang menempel dengan cara ekstraksi. Ekstraksi adalah proses pemisahan berdasarkan pada distribusi zat terlarut. Proses amalgamasi dilakukan dengan cara mencampur bijih emas dengan merkuri cair hingga membentuk padatan, disebut amalgam (Au-Hg). Proses amalgamasi pada umumnya dilakukan pada saat proses penggerusan. Untuk mengambil emas dari paduan amalgam, maka amalgam dipanaskan dalam sebuah retort. Proses pemanasan ini akan mengurai paduan amalgam menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu emas dan merkuri. Temperatur tinggi akan menguapkan merkuri menjadi uap merkuri, sedangkan emas tertinggal sebagai padatan yang disebut bullion. Proses pemanasan ini biasa disebut dengan retorting. 2. Mengapa hal ini mengkhawatirkan para pengamat, aktivis lingkungan, dan masyarakat lain di sekitarnya? Jawab : 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
ISI
A. Topik 1
1. Bagaimana para penambang tersebut menggunakan merkuri dalam melakukan kegiatan
penambangan emas?
Jawab :
Dalam penambangan emas, merkuri digunakan dalam proses amalgamasi, yaitu suatu
proses untuk memurnikan emas dari zat-zat pengotor yang menempel dengan cara ekstraksi.
Ekstraksi adalah proses pemisahan berdasarkan pada distribusi zat terlarut. Proses
amalgamasi dilakukan dengan cara mencampur bijih emas dengan merkuri cair hingga
membentuk padatan, disebut amalgam (Au-Hg). Proses amalgamasi pada umumnya
dilakukan pada saat proses penggerusan.
Untuk mengambil emas dari paduan amalgam, maka amalgam dipanaskan dalam
sebuah retort. Proses pemanasan ini akan mengurai paduan amalgam menjadi unsur-unsur
pembentuknya, yaitu emas dan merkuri. Temperatur tinggi akan menguapkan merkuri
menjadi uap merkuri, sedangkan emas tertinggal sebagai padatan yang disebut bullion.
Proses pemanasan ini biasa disebut dengan retorting.
2. Mengapa hal ini mengkhawatirkan para pengamat, aktivis lingkungan, dan masyarakat lain di
sekitarnya?
Jawab :
Hal ini mengkhawatirkan warga sekitar karena merkuri memiliki dampak yang
berbahaya bagi kesehatan warga sekitar. Merkuri dapat memasuki tubuh melalui tiga cara,
yaitu melalui kulit, inhalasi (pernafasan), atau lewat makanan / minuman. Merkuri memiliki
ion yang sifatnya mudah berinteraksi dengan air dan sifat mengikatnya kuat. Bila masuk ke
perairan, maka perairan yang digunakan sebagai sumber air untuk mandi, minum, dan lain
sebagainya menjadi tercemar. Sehingga tanpa sadar, manusia menumpuk merkuri dalam
tubuhnya. Bila masuk melalui kulit akan menyebabkan reaksi alergi berupa iritasi kulit.
Merkuri yang menumpuk akan menganggu kesehatan manusia. Efek jangka pendek dari
seseorang yang ditubuhnya mengandung merkuri adalah badan panas dingin, mual, muntah,
1
diare. Jangka panjangnya menimbulkan gangguan sistem saraf dan pencernaan, iritasi paru-
paru, iritasi mata, reaksi alergi, penyakit kulit seperti gatal-gatal bahkan kanker kulit,
terganggunya fungsi ginjal dan hati, mengganggu sistem enzim dan mekanisme sintetik ,
dapat memasuki plasenta dan merusak janin pada wanita hamil sehingga menyebabkan cacat
bawaan; kerusakan DNA dan kromosom; mengganggu saluran darah ke otak; serta
menyebabkan kerusakan otak.
3. Bila anda termasuk dalam tim independen yang meneliti kasus ini, dan anda menggunakan
AAS (Atomic Absorption Spetrometry) untuk menganilisis kandungan merkuri, rancangan
penelitian apa yang akan anda lakukan?
Jawab :
Dalam menggunakan AAS sebagai metode analisis, pertama-tama harus disiapkan
instrumen AAS dan sample yang akan dianalisis. Instrumen AAS yang akan digunakan
dalam percobaan adalah GFAAS (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometer).
Setelah itu akan dilakukan percobaan dengan prosedur sebagai berikut:
Sampel yang digunakan dalam AAS harus berada dalam bentuk larutan.
Panjang gelombang cahaya yang akan ditembakkan oleh instrument AAS di-set ke
253,7 nm karena merkuri paling banyak menyerap cahaya dengan panjang gelombang
ini.
Proses AAS pada instrumen dijalankan. Tahap-tahapannya adalah:
o Sampel larutan diuapkan.
o Sampel yang telah diuapkan dialirkan ke atomizer, yang akan mengubah sampel
menjadi atom-atomnya.
o Cahaya ditembakkan ke sampel yang berada dalam atomizer, dan cahaya yang
sudah melalui sampel terdeteksi oleh detektor.
Detektor menentukan tingkat absorbansi dari sampel
Dari data yang didapatkan, dilakukan perhitungan dengan menggunakan hukum Beer-
Lambert. Akan didapatkan konsentrasi merkuri dari sampel
4. Teknik pengambilan data analisis apa yang akan anda lakukan dengan metode AAS ini?
Jawab :
2
Metode analisis yang lazim digunakan dalam analisis suatu unsur secara kuantitatif
dalam pengukuran spektrofotometri pada umumnya menggunakan teknik kurva kalibrasi.
Akan tetapi, pada metode ini terdapat kelemahan yang dikarenakan adanya matrik
(kandungan zat terlarut lain) dalam sampel tersebut sedangkan pada larutan standar tidak ada
matrik sehingga diperlukan metode lain yang diharapkan dapat meminimalisir pengaruh dari
kondisi tersebut. Untuk menentukan kandungan Hg (merkuri) dalam limbah, kita dapat juga
menggunakan metode adisi standar. Pada metode ini, sejumlah sampel akan ditambahkan
dengan larutan standar (konsentrasi diketahui dengan pasti) dengan kuantitas tertentu.
Metode Adisi Standar Pembuatan Kurva Adisi Standar dilakukan dengan prosedur yang
sama persis dengan pembuatan kurva kalibrasi standar. Perbedaannya, pada metode adisi
standar, sampel yang akan dianalisis ditambahkan dengan larutan standar yang diketahui
konsentrasinya untuk meminimalkan kesalahan yang di sebabkan oleh berbagai matrik.
Metode ini mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbadaan kondisi
lingkungan (matrik) sampel dan standar.
Perhitungannya menggunakan hukum Lambert Beer.
Hukum Lambert Beer,
A=∈. b . C ……(1)
A : Absorbansi
C : Konsentrasi Analit
∈: Absorpsivitas molar pada panjang gelombang tertentu
b : Tebal kuvet
Hasil yang diperoleh dari percobaan menggunakan metode adisi standar dituliskan
dalam bentuk persamaan garis y = mx + a, dimana y merupakan absorbansi, x merupakan
konsentrasi larutan, m merupakan gradien garis (∈.b) dan a merupakan intersep di sumbu y.
Setelah mendapatkan plot A vs C dengan gradien tertentu, maka dapat ditentukan konsentrasi
sampel lain dengan mudah.
5. Bila pihak lain meragukan kecanggihan AAS yang digunakan, bagaimana meyakinkan pihak
tersebut? Jelaskan lebih rinci karena orang yang anda hadapi tidak tahu sama sekali
mengenai metode AAS ini!
3
Jawab :
Metode AAS atau Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) adalah metode teknik
analisis untuk menetapkan konsentrasi suatu unsur (logam) dalam suatu sampel. Metode
AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada
panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Metode serapan atom hanya
tergantung pada perbandingan dan tidak bergantung pada temperatur. Setiap alat AAS terdiri
atas tiga komponen yaitu unit teratomisasi, sumber radiasi, sistem pengukur fotometerik.
Pada metode AAS, terdapat tiga langkah utama, yaitu atomisasi, absorpsi radiasi dari
sumber cahaya dan pengukuran. Sampel pada AAS biasanya cairan atau padat. Oleh karena
itu, sampel harus diatomisasi terlebih dahulu dengan nyala atau tungku grafit. Atomisasi
bertujuan agar elektron pada unsur analit berada pada tingkat energi yang paling stabil
(ground state) sebelum nantinya tereksitasi. Setelah teratomisasi, cahaya dari sumber
diarahkan menuju flame yang banyak mengandung atom. Nantinya, sample yang telah
teratomisasi akan menyerap energi radiasi. Banyaknya energi radiasi yang diserap ini
berbanding dengan panjang gelombang yang dapat diserap oleh sampel teratomisasi. Proses
ini bersifat sensitif dan selektif, sehingga diharapkan molekul lain pada di dalam sampel
tidak menyerap juga panjang gelombang yang dipilih untuk mencegah terjadinya interferensi.
Sebelum mencapai detektor, sinar yang tak terabsorpsi akan melalui monokromator dahulu
untuk mengisolasi panjang gelombang yang diinginkan. Skema susunan instrumen AAS dapat
dilihat pada lampiran.
Dalam penentuan konsentrasi analit, digunakan prinsip hukum Beer-Lambert dan
mengaplikasikannya dengan kurva kalibrasi. Hukum Beer-Lambert menyatakan bahwa
absorbansi berbanding lurus dengan ketebalan lapisan serapan, konsentrasi zat penyerap
radiasi (analit) dan panjang jalur yang dilewati cahaya.
log(Io / I) = A = ε b c .......(1)
dimana : A = absorbansi
I = intensitas
ε = konstanta absorbtivitas
b = panjang jalur yang dilalui
c = konsentrasi
4
Keunggulan Teknik AAS
Bebas dari gangguan karena tidak ada dua unsur yang memperagakan garis spektral yang
tepat sama panjang gelombangnya.
Memiliki limit deteksi yang paling sempit (0,002-0,005 nm)
Dapat mengukur konsentrasi hingga satuan parts per billion (ppb)
Dapat menganalisis banyak sampel dalam waktu singkat untuk sekali penyaringan analit
logam.
Sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan
Sensitivitas lebih tinggi
AAS mempunyai tingkat ketelitian yang sangat tinggi karena metode ini bebas gangguan.
Kesalahan relatifnya sangat kecil yaitu (1-2) %.
Komponen-komponen pada AAS
1. Lampu katoda berongga ( Hollow Cathode Lamp )
Lampu katoda berongga terdiri atas tabung gelas yang diisi dengan
gas argon (Ar) atau neon (Ne) bertekanan rendah (4-10 torr)
dan di dalamnya dipasang sebuah katoda berongga dan anoda.
2. Ruang pengkabutan ( Spray Chamber )
Merupakan bagian di bawah burner dimana larutan contoh
diubah menjadi aerosol. Dinding dalam dari spray chamber ini
A = absorbansib = tebal kuvet atau terkadang digunakan l = tebal larutan (tebal kuvet
diperhitungkan juga umumnya 1 cm)c = konsentrasi larutan yang diukurε = tetapan absorptivitas molar (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam molar)a = tetapan absorptivitas (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam ppm).
C. Topik 3
1. Calon pembimbing mengajukan syarat kepada mahasiswa untuk dapat bekerja di
laboratorium yang dikelolanya, yaitu, mereka harus lulus ujian awal yang berkaitan dengan
delapan isu terpenting tentang biodiesel. Sebagai alumni DTK yang sudah berpengalaman
dalam penelitian biodiesel, bagaimana anda membantu menjelaskan tentang biodiesel
tersebut kepada mereka?
Jawab :
Biodiesel adalah suatu renewable alternative fuel untuk digunakan pada mesin diesel,
yang dibuat dari produk-produk agrikultur seperti vegetable oils dan animal oils. Walaupun
diesel merupakan bagian dari namanya, biodiesel tidak mengandung petroleum atau fossil
fuels lainnya. Biofuel ini adalah non petroleum atau non-fossil fuel.
1) Bahan Baku Biodiesel
Bahan baku biodiesel yang dikembangkan bergantung pada sumber daya alam yang
dimiliki suatu negara. Beberapa tanaman yang potensial untuk bahan baku biodiesel
dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:
16
Tabel Beberapa tanaman penghasil minyak di Indonesia
Ricinus communis Jarak (kastroli) Kaliki, Jarag (Lampung)
Jatropha curcas Jarak pagar -
Ceiba pentandra Kapok Randu (Sunda, Jawa)
Chalopyllum inophyllum Nyamplung Nyamplung
Ximena americana Bidaro Bidaro
Keunggulan Biodiesel Kelemahan BiodieselTidak beracun Dapat melepaskan oksida nitrogen yang
dapat mengarah pada pembentukan kabut asap.
Bahan bakar biodegradable Sebagian besar diproduksi dari jagung yang dapat menyebabkan kekurangan pangan
Lebih aman dipakai dibandingkan dengan diesel konvensional
20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air, bisa menyebabkan korosi
Dapat diproduksi secara massal di banyak negara
Memiliki kandungan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan diesel konvensional
Memiliki sifat pelumas yang sangat baik
Memiliki masalah signifikan terhadap suhu rendah
Tidak memiliki kandungan sulfur Lebih mahal dibandingkan dengan diesel konvensional.
Mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil
Meskipun memancarkan emisi karbon yang secara signifikan lebih aman dibandingkan dengan diesel konvensional, masih berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan iklim.
3) Perbedaan Biodiesel dan Solar
Biodiesel SolarPembakaran biodiesel 75% lebih bersih daripada solar.
Melepaskan emisi sulfur tinggi yang sangat berbahaya bagi lingkungan.
Emisi karbon dioksida biodiesel relatif rendah.
Melepaskan sejumlah besar karbon dioksida ke atmosfer
Tidak beracun dan bisa diuraikan oleh lingkungan
Menyumbang polusi udara dan berbagai masalah kesehatan
Memiliki sifat pelarut (pelumas) sehingga bisa turut membersihkan bagian-bagian mesin diesel dari berbagai kotoran
Tidak memiliki sifat pelumasan pada mesin
Menghasilkan lebih sedikit jelaga, karbon monoksida, hidrokarbon tidak terbakar, serta sulfur dioksida.
Solar lebih mudah diperoleh di hampir semua SPBU
4) Cara Pembuatan Biodiesel
Berikut ini adalah diagram alir pembuatan Biodiesel :
18
Diagram alir pembuatan Biodiesel
5) Sifat Fisika dan Sifat Kimia Biodiesel
Tabel perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dan solar(Sumber :
Internasional
Biodiesel,
2001)
6) Pengertian Nomor Setana
Angka Setana atau CN (Cetane Number) adalah ukuran yang menunjukkan kualitas
dari bahan bakar untuk diesel. Dalam mesin diesel angka bahan bakar setana yang lebih
tinggi akan memiliki periode pengapian lebih pendek daripada bahan bakar setana
bernilai rendah. Oleh karena itu bahan bakar yang lebih tinggi setana biasanya
menyebabkan mesin untuk berjalan lebih lancar dan tenang. Hal ini berbeda bila nilai
setananya lebih rendah maka akan terjadi delay sehingga menambah ketukan pada proses
pembakaran.
Biodiesel yang berasal dari sumber minyak nabati biasanya memiliki nilai
setana 46-52, sedang bahan dari lemak hewan berbasis biodiesel memiliki setana 56-
60. Dimetil eter adalah bahan bakar diesel yang potensial karena memiliki nilai cetane
tinggi (55-60) dan dapat diproduksi sebagai biofuel.
7) Jenis-jenis Biodiesel
19
Sifat fisik / kimia Biodiesel Solar
Komposisi Ester alkil Hidrokarbon
Densitas, g/ml 0,8624 0,8750
Viskositas, cSt 5,55 4,6
Titik kilat, oC 172 98
Angka setana 62,4 53
Energi yang dihasilkan 40,1 MJ/kg 45,3 MJ/kg
Beberapa jenis biodiesel yaitu :
Coconut Biodiese, adalah istilah pemasaran untuk biodiesel yang diproduksi dari
coconut oil. Biodiesel ini biasanya digunakan di beberapa Negara di eropa, Thailand,
Canada dan Amerika Serikat. Di Indonesia, tipe biodiesel ini belum banyak di
produksi dan dikenal sebagai cocodiesel.
Soy Diesel, soybean oil atau soy atau soy oil adalah vegetable oil berwarna kuning
muda yang diekstrak/dipres dari kacang kedelai (soybean/ soya bean). Soybean/ soya
bean oil ini banyak diproduksi di Amerika Serikat dan mendominasi sebagai suatu
biodiesel feedstock.
Palm Biodiesel, istilah pemasaran untuk biodiesel yang diproduksi dari palm oil. Saat
ini, palm oil adalah vegetable oil yang amat berlimpah-limpah di Asia Tenggara.
8) Apikasi Biodiesel
Biodiesel dapat digunakan sendirian pada diesel engines dalam bentuk murninya sebagai
pengganti petrodiesel. Istilah biodiesel sendiri menunjukan bahan bakar murni sebelum
dicampur dengan petrodiesel. Biodiesel juga tercatat sebagai fuel additive. Penggunaan
biodiesel blend mereduksi emisi carbon dioxide (CO2) dan polutan yang dipancarkan ke
atmosfir, dengan demikian mereduksi greenhouse gases dan polusi udara. Selain itu,
penggunaan biodiesel blend akan meningkatkan lubricity dari petrodiesel dan mereduksi
deposit dalam mesin diesel.
2. Seperti pada tugas terdahulu, pembimbingnya menghendaki mereka berdua mencari tahu
tentang ketiga spektroskopi, yaitu IR, NMR, dan MS, karena untuk penentuan struktur
molekul, informasi yang diperoleh dari ketiga spektra sangat bermanfaat. Enam isu penting
apa saja yang menurut anda akan dijelaskan dengan rinci oleh Budi dan Mega?
Jawab :
6 isu penting Spektroskopi Inframerah
1. Pengertian
Spekroskopi inframerah adalah sebuah metode analisis instrumentasi pada senyawa
kimia yang menggunakan radiasi sinar infra merah. Spektroskopi inframerah berguna
untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada senyawa organik. Spektroskopi ini
20
didasarkan pada vibrasi suatu molekul. Untuk tingkat molekul, perbedaan dalam
keadaan vibrasi dan rotasi digunakan untuk mengabsorbsi sinar infra merah. Jadi
untuk dapat mengabsorbsi, molekul harus memiliki perubahan momen dipole sebagai
sebagai akibat dari vibrasi. Daerah radiasi spektroskopi inframerah berkisar pada
gelombang 7,5 .10-7-10-3 m. Umumnya daerah radiasi inframerah terbagi dalam 3
daerah, yaitu inframerah dekat (7,5 x 10-7 – 2,5 x 10-6 m), inframerah pertengahan (2,5
x 10-6 – 5 x 10-5 m), inframerah jauh (5 x10-5 – 10-3 m)
2. Alat – Alat dan Bahan Spektroskopi Inframerah
1. Sumber Inframerah
Radiasi inframerah dihasilkan dari pemanasan suatu sumber radiasi dengan listrik
sampai suhu antara 1500 dan 2000 K. Sumber radiasi yang biasa digunakan yaitu
nernst glower, globar, dan kawat nikrom.
2. Tempat Sampel
Tempat sampel atau sel tergantung dari jenis sampel.
3. Monokromator
Pada pemilihan panjang gelombang inframerah dapat digunakan filter, prisma
atau grating. Berkas radiasi terbagi dua, sebagian melewati sampel dan sebagian
melewati blanko (reference). Setelah itu kedua berkas sinar tersebut bergabung
kembali dan keemudian dilewatkan ke dalam monokromator
4. Detektor
Setelah radiasi inframerah melewati monokromator, kemudian berkas radiasi ini
dipantulkan oleh cermin dan akhirnya ditangkap oleh detektor. Detektor pada
spektrometer inframerah merupakan alat yang bisa mengukur atau mendeteksi
energi radiasi akibat pengaruh panas. Berbeda dengan jenis detector lainnya
(misalnya phototube), pengukuran radiasi infra merah lebih sulit karena intensitas
radiasi rendah dan energi foton inframerah juga rendah. Akibatnya signal dari
detektor inframerah kecil sehingga dalam pengukurannya harus diperkuat.
5. Rekorder
Signal yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam sebagai spektrum
inframerah yang berbentuk puncak-puncak serapan. Spektrum inframerah ini
21
menunjukkan hubungan antara absorban dan frekuensi atau bilangan gelombang
atau panjang gelombang. Sebagai absis adalah frekuensi (cm-1) atau panjang
gelombang (mm) atau bilangan gelombang (cm-1), dan sebagai ordinat adalah
transmitan (%) atau absorban.
3. Prinsip Kerja Spketroskopi Inframerah
1. Berkas radiasi inframerah terbagi dua yaitu sebagian melewati sampel dan
sebagian melewati blanko (reference).
2. Sebagian sinar akan diserap oleh senyawa dan lainnya akan diteruskan.
Frekuensi sinar yang melewati senyawa diukur sebagai transmitansi. Sinar dapat
diserap karena molekul senyawa organik mempunyai ikatan yang dapat bergetar
3. Setelah itu kedua berkas sinar tersebut bergabung kembali dan keemudian
dilewatkan ke dalam monokromator
4. Lalu berkas dilewatkan melalui slit dan difokuskan pada detektor
5. Pada detektor akan terbaca hasilnya dan terbentuk spektrum inframerah
4. Vibrasi Molekul
Molekul kimia terutama molekul organik mempunyai ikatan antar atom. Ikatan antar
atom tersebut tidak hanya diam, melainkan bervibrasi (bergetar). Molekul diatomik
hanya mempunyai satu ikatan dan hanya mempunyai satu jenis vibrasi. Macam-
macam vibrasi yang dapat terjadi adalah sebagai berikut:
- Vibrasi Ulur (Stretching Vibrations)
Merupakan suatu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu
molekul, memanjang atau memendek (tarik ulur) dalam satu bidang datar. Dibagi
menjadi dua yaitu simetri dan asimetri.
22
a. Simetri
Ikatan antar atom bergerak bersamaan dalam satu bidang datar.
b. Asimetri
Ikatan antar atom bergerak tidak bersamaan dalam satu bidang datar.
- Vibrasi Bengkok (Bending Vibrations)
Ikatan anatar atom dalam molekul organik juga dapat bergerak mengayun secara
beraturan. Hal ini mengakibatkan adanya perubahan sudut ikatan, sehingga ikatan
menjadi bengkok. Vibrasi bengkok dibagi menjadi 4 yaitu:
a. Goyangan (rocking)
Ikatan antar atom mengayun searah dalam satu bidang datar
b. Guntingan (scissoring)
Ikatan antar atom mengayun berlawanan arah dalam satu bidang datar.
c. Kibasan (wagging)
Ikatan antar atom mengayun searah tidak dalam satu bidang datar.
23
d. Pelintiran (twisting)
Ikatan antar atom mengayun berlawanan arah tidak dalam satu bidang datar.
5. Langkah - Langkah dalam Mengidentifikasi Spektrum Inframerah
Untuk memudahkan dalam menginterpretasi dari spektra inframerah, langkah-
langkah yang digunakan sebagai pedoman, yaitu
1. Lihat puncak absorban dari gugus karbonil (C = O) pada kisaran 1600 – 1800
cm-1
2. Bila ada gugus karbonil, maka lanjutkan periksa:
1. Asam karboksilat (OH) pada 1500 – 3000 cm-1 (sedang)
2. Amida (NH) pada frekuensi 3100 – 3500 cm-1 (sedang)