2 tinjauan pustaka - · pdf fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila...

12
2 Tinjauan Pustaka 2.1 Zeolit Alam Nama zeolit berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu zeo (mendidih) dan lithos (batu). Istilah ini dikemukakan pada tahun 1756 oleh seorang ahli mineral Swedia, Axel Fredrik Cronstedt. Dalam penelitiannya terhadap mineral stilbit. Cronstedt menemukan perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga terlihat seolah-olah mendidih (Barrer, 1982). Zeolit merupakan mineral alumina silikat berhidrat yang termasuk ke dalam kelas silikat dan subkelas tektosilikat. Pada mineral ini, silikat yang beradisi dengan alumina merupakan struktur dasar dari kerangka tetrahedral yang membentuk jaringan anion tak terbatas, dengan logam dari golongan alkali atau alkali tanah sebagai kation. Setiap atom silikon dan aluminium dikelilingi oleh 4 atom oksigen. Perbandingan antara (Al + Si) dengan O adalah 1:2 (Barrer 1987). Berdasarkan strukturnya, mineral kelas silikat dibagi menjadi enam subkelas, yaitu: (www.galleries.com) a. Nesosilikat, memiliki struktur tetrahedral tunggal, yaitu terdiri dari kerangka tetrahedral yang membentuk anion (SiO ) dan berikatan dengan kation. Beberapa mineral yang memiliki struktur ini adalah Andalusit (Aluminium Silikat), Datolit (Kalsium Boro- Silikat Hidroksida), dan Euclase (Berilium Aluminium Silikat Hidroksida). 4 4- b. Sorosilikat, memiliki struktur tetrahedral ganda, yaitu terdiri dari kelompok tetrahedral yang membentuk anion (Si O ) , masing-masing tetrahedral dihubungkan oleh kation. Beberapa mineral yang memiliki struktur ini adalah Bertrandit (Berilium Silikat Hidroksida), Danburit (Kalsium Borosilikat), dan Ilvanit (Kalsium Besi Silikat Hidroksida). 2 7 6-

Upload: donhi

Post on 04-Feb-2018

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

2 Tinjauan Pustaka

2.1 Zeolit Alam

Nama zeolit berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu zeo (mendidih) dan lithos

(batu). Istilah ini dikemukakan pada tahun 1756 oleh seorang ahli mineral Swedia, Axel

Fredrik Cronstedt. Dalam penelitiannya terhadap mineral stilbit. Cronstedt menemukan

perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga terlihat

seolah-olah mendidih (Barrer, 1982).

Zeolit merupakan mineral alumina silikat berhidrat yang termasuk ke dalam kelas silikat dan

subkelas tektosilikat. Pada mineral ini, silikat yang beradisi dengan alumina merupakan

struktur dasar dari kerangka tetrahedral yang membentuk jaringan anion tak terbatas, dengan

logam dari golongan alkali atau alkali tanah sebagai kation. Setiap atom silikon dan

aluminium dikelilingi oleh 4 atom oksigen. Perbandingan antara (Al + Si) dengan O adalah

1:2 (Barrer 1987).

Berdasarkan strukturnya, mineral kelas silikat dibagi menjadi enam subkelas, yaitu:

(www.galleries.com)

a. Nesosilikat, memiliki struktur tetrahedral tunggal, yaitu terdiri dari kerangka tetrahedral

yang membentuk anion (SiO ) dan berikatan dengan kation. Beberapa mineral yang

memiliki struktur ini adalah Andalusit (Aluminium Silikat), Datolit (Kalsium Boro-

Silikat Hidroksida), dan Euclase (Berilium Aluminium Silikat Hidroksida).

44-

b. Sorosilikat, memiliki struktur tetrahedral ganda, yaitu terdiri dari kelompok tetrahedral

yang membentuk anion (Si O ) , masing-masing tetrahedral dihubungkan oleh kation.

Beberapa mineral yang memiliki struktur ini adalah Bertrandit (Berilium Silikat

Hidroksida), Danburit (Kalsium Borosilikat), dan Ilvanit (Kalsium Besi Silikat

Hidroksida).

2 76-

Page 2: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

4

c. Inosilikat, memiliki struktur rantai tunggal dan rantai ganda, terdiri dari dua sistem

rantai tetrahedral, yaitu rantai tunggal dan rantai ganda. Pada rantai tunggal

perbandingan antara Si dan O adalah 1:3, sedangkan pada rantai ganda 4:11. Beberapa

mineral yang memiliki struktur inosilikat rantai tunggal adalah Lorenzenite (Natrium

Titanium Silikat), Neptunit (Kalium Natrium Litium Besi Mangan Titanium Silikat), dan

Okenit (Kalsium Silikat Hidrat). Sedangkan untuk beberapa mineral yang memiliki

struktur inosilikat rantai ganda adalah Astrofilit (Kalium Besi Titanium Silikat

Hidroksida), Babingtonit (Kalsium Besi Mangan Silikat Hidroksida), dan Inesit

(Kalsium Mangan Silikat Hidroksida Hidrat).

d. Siklosilikat, memiliki struktur cincin, yaitu terdiri dari jaringan tetrahedral yang

membentuk cincin anion (Si O ) dengan perbandingan antara Si dan O sebesar 1:3.

Beberapa mineral yang memiliki struktur ini adalah Aksinit (Kalsium Magnesium Besi

Mangan Aluminium Borosilikat Hidroksida), Baratofit (Kalium Litium Kalsium

Titanium Zirkonium Silikat Florida), dan Benitoit (Barium Titanium Silikat).

6 1812-

e. Filosilikat, memiliki struktur berlapis, yaitu terdiri dari jaringan tetrahedral (SiO ) yang

terjalin dalam bidang tak terhingga membentuk jaringan anion (Si O ) dengan

perbandingan antara Si dan O sebesar 2:5. Beberapa mineral yang memiliki struktur ini

adalah Apofilit (Kalium Natrium Kalsium Silikat Hidroksida Florida Hidrat), Cavansit

(Kalsium Vanadium Silikat Hidrat), dan Krisokola (Tembaga Aluminium Hidrogen

Silikat Hidroksida Hidrat).

44-

2 52-

f. Tektosilikat, memiliki struktur kerangka, yaitu terdiri dari tetrahedral yang saling

berhubungan membentuk suatu kerangka dasar. Subkelas ini terbagi menjadi beberapa

kelompok, diantaranya:

• Kelompok Feldspar, contohnya Albit (Natrium Aluminium Silikat)

• Kelompok Feldspathoid, contohnya Leusit (Kalium Aluminium Silikat)

• Kelompok Kuarsa, contohnya batu kuarsa

• Kelompok Zeolit, contohnya Mesolit (Natrium Kalsium Aluminium Silikat Hidrat)

2.1.1 Struktur Zeolit

Struktur dasar zeolit adalah kerangka SiO dan AlO yang tersusun dari rantai-rantai yang

menghubungkan atom Si dan Al dengan empat atom O yang terikat secara kovalen. Struktur

dasar ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.a. Ukuran ion aluminium terlalu kecil jika

ditempatkan di pusat empat atom O. Hal ini mengakibatkan terjadinya perbedaan

4 4

Page 3: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

keisomorfan antara ion Si dan ion Al , sehingga kerangka tetrahedral menjadi bermuatan

negatif. Kerangka tetrahedral yang bermuatan negatif tersebut dinetralisir oleh kation yang

dapat dipertukarkan. Kation-kation yang menyusun zeolit adalah ion logam alkali dan alkali

tanah. Ikatan yang terjadi antara kerangka tetrahedral yang bermuatan negatif dengan kation

adalah ikatan ion (Fairbridge, 1972). Struktur 3 dimensi zeolit dapat dilihat pada Gambar

2.1.b.

4+ 3+

5

a. Struktur dasar

b. Struktur 3 dimensi (www.qcif.edu.au)

Gambar 2. 1 Struktur zeolit

Rumus umum zeolit adalah [AlnnxM / xSiyO2x+2y].z H2O dengan M adalah Na, K, Ca, Sr, atau

Ba. Kedudukan relatif kation serta molekul air pada kerangka tetrahedral belum diketahui

secara pasti karena mobilitas alaminya. Akan tetapi, kemungkinan besar spesi-spesi ini

menempati posisi-posisi dalam bidang dan saluran (Hers, 1961).

Kandungan rongga dan saluran yang besar pada zeolit (ρzeolit = 2,0 – 2,3; ρfeldspathoid = 2,3 –

2,5; ρfeldspar = 2,6 – 2,7) memberikan kemampuan adsorpsi dan pertukaran kation yang lebih

tinggi dari mineral-mineral lain. Keistimewaan lain yang dimiliki zeolit yang membedakan

dari mineral lain adalah kehadiran molekul-molekul air pada saluran struktural, yaitu ikatan

antara kerangka tetrahedral dan kation relatif lemah sehingga kedudukannya mudah

digantikan oleh molekul-molekul lain yang dihilangkan sama sekali tanpa mengganggu

ikatan pada kerangka tetrahedral.

Berdasarkan struktur dasarnya, zeolit dibagi menjadi tiga grup utama, yaitu:

(www.galleries.com)

a. Grup Natrolit, memiliki struktur jarum seperti kristal prisma. Bentuk kristal ini dapat

dilihat pada Gambar 2.2.a.

Page 4: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

b. Grup Heulandit, memiliki struktur seperti lembaran yang bentuk kristalnya rata seperti

lempengan dan pada permukaannya biasanya terdapat belahan. Bentuk kristal ini dapat

dilihat pada Gambar 2.2.b.

c. Grup Kabasit, memiliki struktur kerangka yaitu kristalnya memiliki kekuatan ikatan

hampir sama pada semua arah kristalografi. Bentuk kristal ini dapat dilihat pada Gambar

2.2.c.

Zeolit dapat dianalogikan seperti sebuah rumah yang strukturnya terdiri dari pintu, jendela,

dinding, dan atap. Perkakas dan penghuni rumah dapat dianalogikan sebagai air, amonia, dan

molekul lain yang dapat keluar masuk dari struktur zeolit. Struktur seperti jarum (grup

Natrolit) dapat diibaratkan seperti sebuah menara atau sebuah tiang yang tinggi. Struktur

seperti lembaran (grup Heulandit) diibaratkan sebagai bangunan kantor yang tinggi dengan

lembarannya dianalogikan sebagai lantainya dan terdapat beberapa sekat di antara lantai.

Selanjutnya, struktur seperti kerangka (grup Kabasit) diibaratkan seperti sebuah rumah yang

dinding dan lantainya sama padat.

a. Natrolit

b. Heulandit

c. Kabasit

Gambar 2. 2 Bentuk kristal tiga kelompok utama zeolit

2.1.2 Penggunaan Zeolit

Beberapa aspek dasar dari penggunaan zeolit adalah sebagai berikut:

a. Katalis

Zeolit telah diketahui memainkan peranan penting sebagai katalis asam pada industri

pengolahan minyak dan petrokimia, termasuk dalam reaksi perengkahan dan isonerisasi

hidrokarbon (Trisunaryanti et al., 1996). Kemampuan zeolit untuk mengkatalis suatu

reaksi kimia terutama yang berhubungan dengan sifatnya sebagai padatan asam karena

adanya proton-proton yang terikat pada kerangka zeolit, baik asam Bronsted maupun

Lewis. Asam Bronsted dapat dihasilkan melalui beberapa cara sebagai berikut:

• Perlakuan termal terhadap bentuk amonium zeolit untuk menghilangkan amonia

sehingga diperoleh bentuk H-zeolit. 6

Page 5: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

7

• Dehidrasi terhadap kation multivalen pada zeolit yang diikuti terdisosiasinya air

yang terkoordinasi dalam bentuk molekul membentuk ion H+ pada permukaan zeolit.

• Perlakuan asam pada zeolit yang stabil terhadap asam dapat secara langsung

menukar kation dengan proton.

Asam Lewis dapat diperoleh dari dehidroksilasi dua gugus hidroksil yang berdekatan

dengan perlakuan panas (T > 750 K).

Sifat lain dari zeolit yang juga berpengaruh terhadap peranannya dalam kation adalah:

• Komposisi kerangka dan struktur pori zeolit, komposisi kerangka zeolit mengatur

muatan kerangka dan mempengaruhi stabilitas termal dan asam dari zeolit.

• Kenaikan rasio Si/Al akan berpengaruh pada stabilitas zeolit terhadap temperatur

tinggi dan lingkungan yang reaktif seperti naiknya keasaman.

• Medan elektrostatis zeolit; keadaan ini menyebabkan interaksi adsorbsinya dengan

molekul lain berubah-ubah.

• Kekuatan asam dari asam Bronsted akan bertambah dengan naiknya rasio Si/Al

penurunan konsentrasi kation dalam zeolit.

Perubahan struktur unit bangun sekunder dari zeolit peran struktur pori zeolit sangat

penting dalam proses katalis karena pori inilah yang berperan sebagai mikroreaktor dan

darinya dimungkinkan untuk mendapatkan reaksi katalitik yang diinginkan menurut

aturan selektivitas bentuk.

b. Adsorpsi dan Pemisahan

Bentuk zeolit yang selektif juga merupakan dasar dari penggunaan zeolit dalam proses

adsorpsi molekular. Kemampuan zeolit dalam mengadsorpsi molekul tertentu telah

membuka banyak aplikasi. Kation yang terkandung dalam zeolit banyak digunakan

sebagai pengering karena sifat zeolit yang memiliki kemampuan menyerap air yang

tinggi. Selain itu, aplikasi yang lain adalah pemisahan gas, yaitu molekul dipisahkan

berdasarkan perbedaan interaksi elektrostatis dengan ion logam.

Pada dasarnya, zeolit dapat memisahkan molekul berdasarkan ukuran, bentuk dan

polaritasnya. Untuk keperluan adsorben, setiap spesi penembus (adsorbat) harus

berukuran lebih kecil dari saluran dan lubang yang terdapat dalam zeolit itu sendiri. Pada

zeolit dengan kandungan kation yang rendah, kation merupakan spesi yang paling mobil,

tetapi kemobilan juga tergantung pada ekivalen elektroniknya. Contohnya, Na+ lebih

Page 6: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

mobil daripada Ca2+, karena Na+ merupakan kation monovalen dengan ikatan

elektrostatik lemah. Ilustrasi dari proses adsorpsi ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Ilustrasi proses adsorpsi oleh zeolit

c. Penukaran Ion

Ikatan lemah kation pada zeolit menjadikan ikatan tersebut mudah digantikan dengan

kation yang lain. Hal ini menjadi dasar dari pemurnian air, yaitu logam alkali seperti

Natrium dan Kalium akan keluar dari kerangka zeolit dan akan tergantikan oleh ion

“keras” Magnesium dan Kalsium yang terdapat dalam air. Air komersial yang

mengandung logam berat dan limbah buangan yang mengandung isotop radioaktif juga

dapat dibersihkan dengan menggunakan zeolit. Ilustrasi proses penukaran ion ini dapat

dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Ilustrasi proses penukaran ion oleh zeolit

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertukaran kation oleh zeolit adalah sebagai berikut

(www.gsaresources.com):

• Valensi dan ukuran pori

Reaksi pertukaran ion meningkat, dengan meningkatnya valensi ion. Kecenderungan

ini akan meningkat dengan menurunnya total ion dalam larutan. Untuk ion dengan

valensi sama, reaksi pertukaran meningkat dengan, menurunnya jari-jari atom dan

meningkatnya nomor atom.

• Konsentrasi ion-ion dalam larutan

8

Page 7: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

9

Untuk larutan dengan konsentrasi ion yang tinggi, reaksi pertukaran ion tidak

mengikuti aturan umum, bahkan terjadi reaksi balik. Hal ini menjadi dasar untuk

proses regenerasi.

• Karakteristik dari zeolit

Maksudnya sifat fisik dan kimia zeolit. Walaupun komposisi kimianya serupa,

namun tiap zeolit memiliki dtruktur kristal yang berebda, sehingga sifat fisik dan

kimianya berbeda pula.

• Rasio Si/Al

Bila perbandingan Si/Al makin kecil, berarti kerapatan muatannya besar sehingga

kemampuan untuk mengikat molekul besar. Makin rendah harga rasio Si/Al, makin

banyak kation yang diikat, dan makin besar kapasitas penukaran kationnya.

• Keberadaan ion logam lain dalam larutan yang akan menyebabkan kompetisi antar

ion. Bila konsentrasi ion logam lain meningkat, maka kapasitas tukar untuk ion

logam yang diinginkan cenderung menurun.

2.2 Adsorpsi

Menurut kamus kimia (Mulyono, 2006), adsorpsi merupakan proses penyerapan atau

penggumpalan pada benda yang berlangsung hanya pada permukaan benda itu. Adsorpsi

adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan perubahan konsentrasi suatu substansi

terlarut atau ion pada antarmuka antara dua fasa. Biasanya adsorpsi terjadi antara fasa padat

dengan fasa cair atau fasa gas. Substansi terlarut atau gas terkonsentrasi hanya pada

permukaan padatan. Padatan tersebut disebut adsorben, sedangkan substansi terlarut dan gas

disebut adsorbat (Hers, 1961).

Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada adsorpsi, adsorbat hanya diserap di permukaan

adsorben, dan tidak terjadi reaksi kimia. Hal yang paling berbeda adalah pada proses

adsorpsi, adsorbat diserap secara fisik, mudah lepas, dan adsorben dapat diregenerasi.

Berbeda dengan adsorpsi, pada absorpsi terjadi reaksi kimia antara adsorben zat yang diserap

dan penyerap, ikatannya lebih kuat sehingga memerlukan banyak energi untuk melepaskan

ikatan tersebut (www.epa.gov). Meskipun kedua istilah tersebut mempunyai perbedaan

sangat jelas, tetapi dalam beberapa kasus, kedua proses itu sulit dibedakan. Oleh karena itu,

penyerapan oleh zat padat kadang-kadang disebut juga sorpsi (Mulyono, 2006).

Pada partikel adsorben, molekul-molekul saling berikatan dengan molekul tetangganya. Di

bagian dalam, ikatan terjadi pada semua arah, sehingga terdapat kesetimbangan gaya antara

Page 8: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

10

molekul-molekulnya. Sedangkan di bagian permukaan hanya terdapat satu gaya, yaitu ke

arah molekul-molekul di bagian dalam, sehingga timbul medan gaya bebas dengan

kemampuan molekulnya menarik molekul-molekul adsorbat (Alexeyev, 1963).

Untuk membedakan tipe orientasi molekul-molekul adsorbat yang terserap oleh permukaan

adsorben, terdapat dua tipe adsorpsi, yaitu (Kipping, 1965):

a. Adsorpsi Fisik

Adsorpsi tipe ini berlangsung dengan kecepatan cukup tinggi, reversibel, dan

menhasilkan kalor adsorpsi yang kecil. Gaya yang terlibat di dalamnya sama seperti gaya

yang menyebabkan kondensasi gas untuk membentuk cairan yang umumnya dikenal

gaya van der Walls. Kalor adsorpsi yang dilepaskan sebanding dengan besarnya kalor

yang dilepaskan pada proses kondensasi gas, yang besarnya sekitar 5 – 10 kkal/mol.

Banyaknya adsorbat yang teradsorpsi pada adsorben dapat membentuk beberapa lapisan

monomolekul.

Karena lemahnya gaya van der Walls, maka adsorbat tidak terikat secara kuat pada

permukaan adsorben sehingga adsorbat dapat berpindah dari satu tempat ke tempat yang

lainnya dan biasanya dapat diregenerasi. Adsorpsi fisik sangat dipengaruhi oleh suhu,

yaitu makin tinggi suhu, makin sedikit adsorbat yang teradsorpsi.

b. Adsorpsi Kimia

Adsorpsi kimia terjadi dalam bentuk reaksi kimia, sehingga terbentuk ikatan antara

adsorben dengan adsorbat dengan kalor adsorpsi yang besar, sekitar 10 – 100 kkal/mol.

Kecepatan pembentukan ikatan antara adsorben dengan adsorbat dapat berlangsung

lambat dan dapat juga cepat, bergantung pada besaarnya energi aktivasi. Banyaknya

materi teradsorpsi sebagian besar ditentukan oleh karakteristik adsorben. Selain itu,

tekanan gas atau konsentrasi zat terlarut juga sangat berpengaruh. Karena ikatan antara

adsorben dan adsorbat sangat kuat, maka spesi aslinya biasanya tidak dapat ditemukan

lagi, sehingga untuk adsorpsi tipe ini, regenerasi tidak dapat dilakukan.

2.3 Mangan

2.3.1 Mangan di Alam dan Sifat-Sifatnya

Dalam sistem periodik, mangan memiliki simbol Mn dengan nomor atom 25, nomor massa

54,93894 grsm/mol, golongan 7, periode 4, dan terdapat dalam blok-d. Dalam bahasa

Inggris, mangan bernama Manganese. Logam mangan berwarna putih abu-abu dan

penampilannya mirip besi, akan tetapi mangan lebih keras dan mudah patah. Bentuk kristal

Page 9: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

logam Mangan dapat dilihat pada Gambar 2.5. Mangan melebur pada suhu sekitar 1.250oC.

Mangan reaktif dalam keadaan murni dan dalam keadaan serbuk akan terbakar dalam

oksigen, beraksi dengan air (berkarat seperti besi), dan larut dalam pelarut asam.

Gambar 2.5 Kristal mangan (www.webelements.com)

Mangan paling banyak terdapat di tanah dalam bentuk oksida dan hidroksida dan mengalami

perubahan bilangan oksida. Mangan paling banyak terdapat sebagai pyrolusit (MnO2), dan

tingkat paling sedikit sebagai rhodochrosit (MnCO3). Lebih dari 25 juta ton mangan

ditambang setiap tahunnya. Wilayah penambangan utama bijih mangan adalah Afrika Utara,

Rusia, Ukraina, Georgia, Gabon, dan Australia.

2.3.2 Penggunaan dan Toksisitas Mangan

Berikut ini beberapa penggunaan mangan:

a. Sebagai bahan penting dalam pembuatan besi dan baja

b. Mangan dioksida (MnO2) biasa digunakan sebagai katalis

c. Digunakan untuk mewarnai gelas dan membuat warna violet pada gelas

d. Kalium permanganat (KmnO4) adalah pengoksidasi yang baik dan digunakan sebagai

desinfektan

e. Mangan oksida (MnO) sebagai pupuk

f. Mangan karbonat (MnCO3) sebagai bahan baku pembuatan senyawa mangan yang lain.

Mangan adalah unsur yang diperlukan untuk semua makhluk hidup. Beberapa molekul

seperti diatom, moluska, dan bunga karang mengakumulasi Mangan. Pada ikan hingga 5

ppm dan mamalia 3 ppm dalam jaringannya, sedangkan kadar normalnya sekitar 1 ppm.

Mangan diperlukan untuk metabolisme tubuh manusia. Kekurangan mangan dalam tubuh

dapat mengakibatkan kegemukan, diabetes, penggumpalan darah, masalah kulit, darah

rendah, kelainan kerangka tubuh, cacat lahir, perubahan warna rambut, dan gejala saraf.

11

Page 10: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

12

Meskipun mangan berguna untuk tubuh, akan tetapi jika terakumulasi dalam konsentrasi

tinggi, akan menjadi suatu penyakit. Mangan masuk ke dalam tubuh manusia melalui

makanan, seperti bayam, teh, dan rempah-rempah. Bahan makanan yang mengandung

mangan konsentrasi tinggi adalah padi, kacang-kacangan, telur, minyak zaitun, dan tiram.

Setelah terabsopsi dalam tubuh manusia, mangan akan ditransportasi melalui darah menuju

jantung dan ginjal, kelenjar pankreas, dan endokrin. Akumulasi mangan dalam tubuh dapat

mengakibatkan Parkinson dan Bronkhitis, bahkan pada laki-laki dapat mengakibatkan

impoten.

Senyawa mangan terdapat di alam sebagai padatan dalam tanah dan partikel kecil dalam air.

Partikel mangan dalam udara berada di partikel debu dan akan berada dalam tanah selama

beberapa hari. Manusia mempertinggi konsentrasi mangan di udara melalui aktivitas industri

dan melalui pembakaran bahan bakar fosil. Mangan yang berasal dari aktivitas manusia

dapat memasuki air permukaan, air tanah, dan air buangan. Penggunaan pestisida yang

mengandung mangan juga dapat mengakibatkan pencemaran tanah.

Konsentrasi mangan yang tinggi dalam tanah dapat menyebabkan berpengaruh terhadap

tanaman, diantaranya adalah swelling (pengembangan) dinding sel, membuat daun layu, dan

timbul bintik-bintik coklat pada daun (www.lenntech.com).

2.4 Metode Spektrofotometri Serapan Atom

Metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) atau Atomic Absorption Spectrophotometry

(AAS) merupakan suatu teknik pengukuran dalam bidang kimia analitik yang didasarkan

pada perubahan tingkat energi dalam atom akibat penyerapan cahaya oleh atom tersebut.

Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis-garis

hitam pada spektrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada

bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh pada tahun 1955 (Khopkar,

2003).

Metode ini dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi suatu unsur. SSA memiliki

sensitivitas yang tinggi sehinngga memiliki kemampuan untuk mengukur konsentrasi dalam

rentang ppb (part per billion). Beberapa aplikasi dari metode ini dapat diterapkan dalam

bidang-bidang berikut (Levinson, 2000):

a. Analisis klinik, contohnya analisis logam dalam darah atau urine.

b. Analisis lingkungan, contohnya menganalisis unsur-unsur yang terdapat di lingkungan.

Page 11: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

c. Farmasi, contohnya dalam pabrik obat-obatan, penentuan banyaknya logam katalis

dalam obat untuk proses pembuatan obat dianalisis pada proses terakhir dengan

menggunakan metode SSA.

d. Industri, contohnya untuk menentukan kemurnian suatu produk yang dihasilkan.

e. Pertambangan, contohnya dengan menggunakan SSA, banyaknya emas dalam batuan

dapat ditentukan.

Berikut ini adalah gambar diagram SSA:

Gambar 2.6 Rangkaian alat SSA

Berdasarkan Gambar 2.6, komponen-komponen dasar dari alat SSA adalah sebagai berikut:

a. Unit atomisasi

Atomisasi dapat dilakukan tanpa nyala maupun dengan tungku.Untuk mengubah unsur

logam menjadi uap atau hasil disosiasi, diperlukan energi panas. Temperatur harus

benar-benar terkendali agas proses atomisasinya sempurna. Ionisasi harus dihindarkan

dan ini dapat terjadi bila temperatur terlalu tinggi. Berdasarkan Gambar 2.6, bahan bakar

dan gas oksidator dimasukkan ke dalam kamar pencampur kemudian dilewatkan melalui

baffle menuju ke pembakar. Nyala akan dihasilkan, kemudian sampel dihisap masuk ke

dalam kamar pencampur. Dengan gas asetilen dan oksidator udara, temperatur

maksimum yang tercapai adalah 1200oC. 13

Page 12: 2 Tinjauan Pustaka - · PDF fileperilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan ... Ikatan yang terjadi antara kerangka ... M / x n xSiyO2x+2y].z H2O dengan

14

b. Sumber sinar

Lampu yang digunakan pada saat pengukuran harus disesuaikan dengan unsur yang akan

ditentukan kadarnya. Sumber sinar disebut lampu hallow cathode.Lampu ini terdiri dari

anoda tungsten dan hollow cathode yang terbuat dari unsur yang akan ditentukan

kadarnya. Lampu ini dibungkus oleh pipa gelas yang diisi oleh gas inert seperti neon

atau argon pada tekanan antara 1 Nm-2 dan 5 Nm-2.

c. Sistem optik dan detektor

Untuk mengukur kadar suatu unsur dengan menggunakan metode SSA, kita terlebih

dahulu harus menyesuaikan panjang gelombang yang dapat diserap oleh atom.

Monokromator digunakan untuk memilih panjang gelombang secara spesifik.