TUGAS PRAKTIKUM SINTESIS SENYAWA ANORGANIK
Sintesis Zeolit-A
Oleh : ZJAHRA VIANITA NUGRAHENI DWI AJENG AYU A. HAMIDATUL
KHUSNIYAH ALI BUDIARJO MUTIA DEVI HIDAYATI ROSITA LOVA V.N.L.R.
1408 100 006 1408 100 022 1408 100 038 1408 100 052 1408 100 066
1408 100 080
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Penemuan zeolit di dunia dimulai dengan
ditemukannya Stilbit pada tahun 1756 oleh seorang ilmuwan bernama
A. F. Constedt. Selama leebih dari 250 tahu Zeolit telah dipelajari
oleh para ahli mineral. Karena sifat unik dan kehasan dari zeolit,
maka zeolit banyak digunakan untuk berbagai aplikasi di industri
diantaranya zeolit digunakan di industri minyak bumi sebagai
cracking, di industri deterjen sebagai penukar ion, pelunak air
sadah dan di industri pemurnian air, serta berbagai aplikasi lain
seperi pada pertanian, peternakan, perikanan, dean energi Di
Indonesia zeolit (Zeinlithos) atau berarti juga batuan mendidih,
jumlahnya sangat melimpah dan tersebar di berbagai daerah baik di
pulau Jawa, Sumatera, dan Sulawesi. Pemanfaatan zeolit Indonesia
untuk penggunaan secara langsung belum dapat dilakukan, karena
zeolit Indonesia banyak mengandung campuran (impurities) sehingga
perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu untuk menghilangkan atau
memisahkannya dari kotoran-kotoran. Selain itu, saat ini zeolit
juga dikembangkan untuk berbagai keperluan. Salah satu jenis zeolit
yang tengah dikembangkan adalah jenis zeolit A. 1.2 Permasalahan
Permasalahan dalam makalah ini adalah bagaimana cara untuk membuat
atau mensintesis zeolit tipe A dan untuk menentukan struktur zeolit
A dengan XRD serta menggunakan zeolit A sebagai penukar ion untuk
menghilangkan kesadahan air. 1.3 Tujuan . Tujuan yang ingin dicapai
dalam makalah ini adalah untuk mengetahui cara membuat atau
mensintesis zeolit tipe A dan untuk menentukan struktur zeolit A
dengan XRD serta menggunakan zeolit A sebagai penukar ion untuk
menghilangkan kesadahan air.
BAB II TNJAUAN PUSTAKA2
2.1 Sejarah Zeolit Semenjak awal tahun 1940-an, ilmuwan Union
Carbide telah memulai penelitiannya untuk mensintesis zeolit dan
mereka berhasil mensintesis zeolit A dan X murni pada tahun 1950.
Penemuan zeolit di dunia dimulai dengan ditemukannya Stilbit pada
tahun 1756 oleh seorang ilmuwan bernama A. F. Constedt. Constedt
menggambarkan kekhasan mineral ini ketika berada dalam pemanasan
terlihat seperti mendidih karena molekulnya kehilangan air dengan
sangat cepat. Sesuai dengan sifatnya tersebut maka mineral ini
diberi nama zeolit yang berasal dari dua kata Yunani, zeo artinya
mendidih dan lithos artinya batuan (Kirk-Othmer, 1981). Diberi nama
zeolit karena sifatnya yaitu mendidih dan mengeluarkan uap jika
dipanaskan (Dyer ,1994). Pada tahun 1784, Barthelemy Faujas de
Saint seorang profesor geologi Perancis menemukan sebuah formulasi
yang cantik hasil penelitiannya tentang zeolit yang dipublikasikan
dalam bukunya Mineralogie des Volcans. Akhirnya berkat jasanya,
pada tahun 1842 zeolit baru tersebut dinamai Faujasit. Para ahli
mineralogi memperkirakan bahwa zeolit berasal dari muntahan gunung
berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, sedimen, batuan
metamorfosa, dan selanjutnya melalui pelapukan karena pengaruh
panas dan dingin yang terjadi dalam lubang-lubang dari batuan lava
basal (traps rock) dan butiran halus dari batuan sediment
piroklastik (tuff). Pada umumnya komposisi zeolit alam mengandung
klinoptilolit, mordenit, chabazit, dan erionit. Kristal-kristalnya
terbentuk dari proses hidrotermal yang melibatkan reaksi antara
larutan garam atau dengan aliran lava (Barrer, 1982). 2.2 Definisi
Zeolit Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat hidrat terhidrasi
dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah
terutama Ca, K dan Na, dengan rumus umum (LaAlbSic O2.nH2O) dimana
L adalah logam. Sifat umum dari zeolit adalah kristal yang agak
lunak dengan warna putih coklat atau kebiru-biruan. Senyawaan
kristalnya berwujud dalam sruktur tiga dimensi yang tak terbatas
dan memiliki rongga-rongga yang saling berhubungan membentuk
saluran ke segala arah dengan ukuran saluran tergantung dari garis
tengah logam alkali ataupun alkali tanah yang terdapat pada
srukturnya. Dimana rongga-rongga tersebut akan terisi oleh air yang
disebut air kristal. Jadi, zeolit merupakan senyawa alumino silikat
terhidrasi yang terdiri dari tetrahedral (Si, Al) dan dikelilingi
oleh atomatom O dalam ikatan tiga dimensi. Mineral zeolit yang
paling umum dijumpai3
adalah (Na,K)2O, Al2O3. 10 SiO2. 8H2O. Perbandingan antara atom
Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau
spesies zeolit yang terdapat di alam. Penggunaan zeolit pada
umumnya didasarkan pada sifat-sifat kimia dan fisika zeolit,
seperti penjerap, penukar kation dan katalis (Sugiyanto, 2000).
Gambar 2.1 Struktur Zeolit (Sugiyanto, 2000) 2.3 Proses
Pembentukan Zeolit Secara geologi, zeolit ditemukan dalam batuan
tufa dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan
bersifat riolitik dengan air pori atau air meteoric (air hujan).
Zeolit terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik yang telah
mengalami proses alterasi. Ada empat proses sebagai gambaran awal
terbentuknya zeolit, yaitu proses sedimentasi debu vulkanik pada
lingkungan danau yang bersifat alkali, proses alterasi, proses
diagenesis dan proses hidrotermal. a. Proses sedimentasi Pada tahap
ini, terbentuk karena proses sedimentasi, yakni meliputi pelapukan,
dapat berupa pelapukan fisik maupun pelapukan kimia. Erosi dan
transportasi terutama dilakukan oleh media air. Proses pengendapan
terjadi jika energi transport sudah tidak mampu mengangkut detritus
tersebut. Kerangka tektonik pada suatu proses sedimentasi adalah
sebagai kombinasi antara adanya penurunan(subsiding), keadaan
stabil dan pengangkatan(rising) dari elemen-elemen tektonik di
daerah batuan asal dan daerah pengendapan. b. Alterasi Alterasi
merupakan perubahan komposisi mineralogi batuan (dalam keadaan
padat) karena pengaruh suhu dan tekanan yang tinggi, dan tidak
dalam kondisi isokimia menghasilkan4
mineral lempung, kuarsa, oksida atau sulfida logam. Proses
alterasi merupakan peristiwa sekunder pembentukan batuan. Alterasi
terjadi pada intrusi batuan beku yang mengalami pemanasan dan pada
struktur tertentu yang memungkinkan masuknya air meteoric untuk
dapat mengubah komposisi mineralogy batuan (Kaharmen, 2008).
Gambar 2.2 Proses pembentukkan zeolit (Kaharmen, 2008). c.
Proses Diagenesis Diagenesis merupakan proses fisika, kimia dan
biologi yang secara umum mengubah sedimen menjadi batuan sedimen.
Diagenesis kemungkinan berlanjut bekerja setelah sedimen menjadi
batuan, mengubah tekstur dan mineraloginya. Proses diagenesis
material organik yang diakibatkan oleh proses biologis lebih
dominan terjadi dalam sedimen yang baru terendapkan (recently
deposited) dan biasa terjadi pada kedalaman hingga 2 km serta
temperatur maksimal 75oC. Proses diagenesis meliputi : Kompaksi
Kompaksi adalah proses yang menyebabkan volume sedimen berkurang.
Ini dihasilkan oleh tekanan penutup (overburden), yang diakibatkan
oleh berat dari sedimen dan batuan di atasnya. Tekanan ini
mengakibatkan penyusunan kembali butiran dan pengeluaran fluida,
hal ini menghasilkan pengurangan porositas batuan sedimen.
Kemungkinan tingkat kompaksi merupakan fungsi dari ukuran butir,
bentuk butir, pemilahan, porositas awal dan jumlah fluida yang
terdapat dalam sedimen. Rekristalisasi dan pelarutan Rekristalisasi
adalah proses dimana kondisi fisika dan kima menyebabkan
pengorientasian kembali kristallatticepada butir mineral.
Rekristalisasi bekerja melalui pelarutan dan presipitasi dari fase
mineral yang terdapat pada batuan. Ketika fluida melewati batuan
atau sedimen, komponen pada sedimen yang tidak stabil karena5
tekanan, pH, dan temperatur akan mengalami pelarutan. Kemudian
material yang terlarut itu akan mengalami transportasi dan akan
terpresipitasi pada pori-pori sedimen yang memiliki kondisi yang
berbeda. Sementasi Sementasi adalah proses di mana terjadi
presipitasi kimia pada pembentukan kristal baru, terbentuk didalam
pori-pori sedimen atau batuan yang mengikat satu butir dengan butir
lainnya. Semen yang umum yaitu kuarsa, kalsit dan hematit.
Autigenisasi Autigenesis (neocrystalitation) adalah proses saat
fase mineral baru mengalami kristalisasi di dalam sedimen atau
batuan selama proses diagenesis maupun setelahnya. Mineral baru
terbentuk melalui reaksi di dalam fase yang terdapat dalam sedimen
atau batuan, dan juga muncul karena presipitasi dari material yang
masuk melalui fase fluida, atau dihasilkan dari kombinasi sedimen
primer dan material yang masuk. Beberapa yang tergolong dalam fase
autogenesis, silikat seperti kuarsa, carbonat seperti kalsit dan
dolomite, evaporate mineral seperti gypsum dan oksida seperti
hematite. Replacement Replacementyaitu proses ketika mieral baru
menggantikan (secara kimia dan fisika) kondisi dalam pada endapan
mineral. Replacement mungkin bersifat :
Neomorphic, yang mana butiran yang baru memiliki fase yang sama
dengan asalnya atau polimorpisme dari fase asalnya.
Pseudomorficyang mana fase baru merupakan tiruan dari bentuk
eksternal dari fase yang digantikan tetapi fasenya berbeda.
Allomorphicyaitu replacement dalam bentuk fase baru yang biasanya
berbeda bentuk kristalnya dan menggantikan sepenuhnya fase sediment
asal.
Fase replacement sama beragamnya dengan fase autigenesis, tetapi
fase replacement yang penting yaitu dolomite, opal, kuarsa dan
ilite. Bioturbasi Bioturbasi adalah aktifitas biologis yang terjadi
dekat permukaan, termasuk burrowing, boringdan pencampuran sedimen
oleh organisme. Pada beberapa kasus proses ini dapat meningkatkan
kompaksi, menghancurkan laminasi dan perlapisan. Selama proses
bioturbasi beberapa organisme mempresipitasikan material yang
berfungsi sebagai semen. (Geofact, 2010). d. Proses
hidrotermal6
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu
larutan yang disebut larutan magmatik yang mungkin dapat mengandung
konsentrasi logam yang dahulunya berada dalam magma. Larutan
magmatik ini yang juga disebut larutan hidrotermal banyak
mengandung logam-logam yang berasal dari magma, yang sedang membeku
dan diendapkan di tempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku
tadi. Larutan yang makin jauh dari magma, akan makin kehilangan
panasnya. Dalam perjalanan menerobos batuan, larutan hidrotermal
akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di
rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling
deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit
pergantian (replacement deposit). Berikut adalah penjelasan umum
tentang macam macam deposit; Deposit hipotermal. Secara umum
deposit hipotermal atau deposit replasemen terjadi pada kondisi
suhu dan tekanan tinggi, pada daerah lebih dekat dengan batuan
intrusifnya. Depositepitermal Deposit epitermal atau deposit celah
adalah deposit yang lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan
tekanan rendah yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya. 2.4
Penggolongan Zeolit Zeolit tidak dapat diidentifikasi hanya
berdasarkan analisa komposisi kimianya saja, melainkan harus
dianalisa strukturnya. Zeolit hanya dapat diidentifikasi
berdasarkan Unit Bangun Sekunder (UBS) Tetrahedra alumina dan
silika (TO4) pada struktur kristal zeolit. Mineral zeolit yang
paling umum dijumpai adalah klinoptirotit, yang mempunyai rumus
kimia (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O. Ion Na+dan K+merupakan kation yang
dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur
kation dan oksigen yang akan membentuk struktur tetrahedron pada
zeolit. Penggolongan zeolit antara lain : a. Berdasarkan cara dan
lingkungan terbentuknya zeolit Zeolit yang terbentuk pada
temperatur yang tinggi, dimana pada masing- masing temperatur
tertentu akan terbentuk jenis zeolit tertentu pula. Yang termasuk
dalam gerup ini adalah akibat dari proses magmatik primer, proses
metamorfosa kontak, hidrotermal, dan regional. Zeolit yang
terbentuk didekat permukaan lingkungan sedimentasinya dengan
perubahan proses kimia merupakan faktor utama. Yang termasuk grup
ini adalah7
sebagai akibat pengaruh pergerakan air tanah, pelapukan ataupun
karena sifat alkalin. Zeolit yang terbentuk pada suhu rendah pada
lingkungan pengendapan laut. Zeolit yang terbentuk sebagai akibat
dari terbentuknya craters di lingkungan dasar laut yang
menghasilkan fase hidrotermal. (Sukandarrumidi, 2004). a.
Berdasarkan rasio Si/Al
Zeolit silika rendah dengan perbandingan Si/Al adalah 1:5,
memiliki konsentrasi kation paling tinggi, dan mempunyai sifat
adsorpsi yang optimum, contoh zeolit silika rendah adalah zeolit A
dan X.
Zeolit silika sedang, yang mempunyai perbandingan Si/Al adalah
2:5, contoh zeolit jenis ini adalah Mordernit, Erionit,
Klinoptilolit, zeolit Y. Zeolit silika tinggi, dengan perbandingan
kadar Si/Al antara 10:100, bahkan lebih, contohnya adalah
ZSM-5.
a. Berdasarkan bahan baku pemanfaatannya
Zeolit alam merupakan jenis jenis zeolit yang tersedia di alam.
Pada saat ini dikenal sekitar 40 jenis zeolit alam, meskipun yang
mempunyai nilai komersial ada sekitar 12 jenis, diantaranya
klinoptilolit, mordernit, filipsit, kabasit dan erionit.
Zeolit sintetik adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai sifat
fisik dan kimia yang sama dengan zeolit yang ada di alam, dibuat
dari bahan lain dengan proses sintetis, dimodifikasi sedemikian
rupa sehingga menyerupai zeolit yang ada di alam. (Kusumaningtyas,
2003).
2.5 Sifat Kimia Dan Fisika Mineral Zeolit Sifat-sifat unik zolit
meliputi dehidrasi, adsorben dan penyaring molekul, katalisator dan
penukar ion dan katalis. Penjabarannya adalah sebagai berikut :a.
Sifat Fisik
Morfologi Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul
dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit
mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil
atau sesuai dengan ukuran rongganya. Selain itu kristal zeolit yang
telah terdehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai
efektivitas adsorpsi yang tinggi.8
Densitas / Kerapatan Kerapatan zeolit cukup rendah, berkisar
antara 1,9 2,3 g/ml. kation dengan ion logam yang berat BaZeolit
2,8 g/ml. Dipengaruhi oleh keterbukaan kerangka dan jenis kation.
Meningkat bila dilakukan pertukaran
Warna Pada keadaan murni (pure state), mineral zeolit tidak
berwarnaColourless. Berwarna (bila ada pengotor logam-logam
transisi). Pertukaran kation : Golongan IA atau IIA ditukar dengan
logam transisi dapat memberikan warna pada zeolit yang bergantung
dari tingkat hidrasi dari kation tersebut. Ni-zeolite: lilac
(terhidrasi) berwarna light green (dehidrasi). Co-zeolite: pink
(terhidrasi) dan biru (dehidrasi). Perubahan warna pada zeolite
dapat digunakan sebagai indikator adanya uap air.
Daya hantar listrik Dipengaruhi kation-kation. oleh kehadiran
kation dan molekul air dalam rongga (cavities). Hantaran listrik
pada zeolit bersifat ionik, disebabkan oleh perpindahan
a. Sifat Kimia Air dalam zeolit Zeolit mempunyai beberapa sifat
antara lain mudah melepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah
mengikat kembali molekul air dalam udara lembab. Pada umumnya
struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi kerangka dasarnya
tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul H2O
seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan
secara reversibel. Bila merupakan bagian dari pembentuk kerangka
berikatan hidrogen dengan O atau Si-OH.Bila dipanaskan secara
mendadak dapat meyebabkan kerangka rusak. Proses hidrasi/dehidrasi
kadang irreversible
Bila bukan merupakan bagian dari pembentuk kerangka
Ikatan dengan kerangka lemah membentuk ikatan Van der Waals.
Bila dipanaskan dapat terusir seluruhnya. Proses reversible : air
keluar = air masuk
Pengaruh pertukaran kation Keberadaan atom aluminium ini secara
keseluruhan akan menyebababkan zeolit memiliki muatan negatif.
Muatan negatif inilah yang menyebabkan zeolit mampu mengikat
kation. Sifat zeolit sebagai penukar ion karena adanya kation
logam9
alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas di
dalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam lain
dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion
atau molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat
masuk dan terjebak. Pertukaran kation biasanya diikuti dengan
perubahan yang dramatis pada kestabilan termal, sifat adsorpsi,
selektivitas dan aktivitas katalisis. Contoh pertukaran kation :
Pertukaran kation untuk memperoleh H-zeolit :
Na, K Zeolite + NH4+ NH4 Zeolite + Na+, K+ NH4 Zeolite H Zeolite
(dilakukan pada T tinggi, terjadi termolisis/ penguraian NH3). NH4
Zeolite H Zeolite + NH3(g) Kation: jenis, ukuran (terhidrat /
anhidrat). Suhu mempengaruhi kinetika reaksi. Konsentrasi kation
dalam larutan. Anion yang berpasangan dengan kation tersebut dalam
larutan. Pelarut (sebagian besar pertukaran ion dilakukan dalam
pelarut air, aqueous)
Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat pertukaran kation pada
zeolit
Kemampuan sebagai katalis Kemampuan zeolit sebagai katalis
berkaitan dengan tersedianya pusat- pusat aktif dalam saluran antar
zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena adanya gugus
fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan kedua jenis
asam ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi.
Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat
molekul- molekul basa secara kimiawi. Sifat katalitis zeolit
disebabkan kation pada atom Al zeolit yang dapat dipertukarkan
dengan ion H dan aktif sebagai katalisis reaksi.
2.6 Kelimpahan Zeolit Alam Sampai saat ini lebih dari 50 mineral
pembentuk zeolit alam sudah diketahui, tetapi hanya sembilan
diantaranya yang sering ditemukan, yaitu klinoptilolit, mordenit,
analsim, khabasit, erionit, ferierit, heulandit, laumonit dan
filipsit. Dari hasil penyelidikan yang pernah dilakukan, jenis
mineral zeolit yang terdapat di Indonesia adalah modernit dan
klipnoptilolit. Daerah-daerah yang telah diketahui banyak mempunyai
sumber daya10
endapan zeolit adalah Jawa Barat, Jawa Timur, dan Lampung.
Berbagai mineral zeolit tersebut telah dikenal dengan sifat
adsorben dan kemampuan pertukaran ion yang dimilikinya. Di provinsi
Jawa Barat dan Banten, sebaran zeolit terdapat dibeberapa
kabupaten, antara lain : Kabupaten Lebak, Sukabumi, Bogor dan
Tasikmalaya Daerah Bayah, Kabupaten Lebak, Banten. Endapan zeolit
di daerah ini dijumpai di Desa Pasirgombong terdapat pada Satuan
Tufa Citorek yang telah mengalami ubahan dan metamorfosa lemah. 2.7
Struktur Zeolit Struktur zeolit dapat digambarkan seperti sarang
lebah dengan saluran-saluran dan rongga-rongga yang dihasilkan oleh
sambungan-sambungan kaku tetrahedral (Dyer, 1994). Struktur kristal
dari mineral zeolit termasuk anggota kelas aluminosilikat. Zeolit
merupakan kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation
alkali dan alkali tanah dalam kerangka tiga dimensinya, secara
empiris mempunyai rumus sebagai berikut (Kirk-Othmer, 1978) :
Mx/n[{AlO2}x{SiO2}y]. zH2O Dimana, Mx/n: kation golongan IA dan IIA
dalam sistem periodik, n: valensi logam alkali, x: bilangan
tertentu alumina dari 2-10, y: bilangan tertentu silika dari 2-7,
z: jumlah molekul air. Umumnya zeolit tersusun oleh satuan unit
pembangun primer yang merupakan satuan unit terkecil tetrahedral
SiO4 dan AlO4. Dalam struktur zeolit, atom Si dan O tidak memiliki
muatan,sedangkan atom Al bermuatan negatif sehingga struktur rantai
aluminosilika tersebut akan dinetralkan oleh kation (contoh Na+,
Ca+, dan K+). Klasifikasi zeolit yang merupakan senyawa
aluminosilikat adalah sebagai berikut :1. [AlO4]- dan [SiO4]-
saling berhubungan pada sudut-sudut tetrahedralnya
membentuk Al, Si framework 3D yang berpori.2. Muatan pada
framework dinetralkan dengan mengikat kation-kation monovalen
atau divalen di dalam porinya. 3. Memiliki kemampuan sebagai
penukar kation. 4. Mengikat molekul air di dalam pori-porinya.
Berikut adalah beberapa contoh jenis mineral zeolit beserta rumus
kimianya : Nama Mineral Rumus Kimia Unit Sel11
Analsim Kabasit Klipnoptolotit Erionit Ferrierit Heulandit
Laumonit Mordenit Filipsit Natrolit Wairakit
Na16(Al16Si32O96). 16H2O (Na2,Ca)6 (Al12Si24O72). 40H2O
(Na4K4)(Al8Si40O96). 24H2O (Na,Ca5K) (Al9Si27O72). 27H2O
(Na2Mg2)(Al6Si30O72). 18H2O Ca4(Al8Si28O72). 24H2O Ca(Al8Si16O48).
16H2O Na8(Al8Si40O96). 24H2O (Na,K)10(Al10Si22O64). 20H2O
Na4(Al4Si6O20). 4H2O Ca(Al2Si4O12). 12H2O
Pada tahun 1967, Meier mengklasifikasikan dan mengilusterasikan
struktur zeolit berdasarkan susunan unit pembangunnya, yaitu: unit
pembangun primer, sekunder, dan tersier.
Unit pembangun primer berupa tetrahedral SiO4 dan AlO4 yang
merupakan satuan unit terkecil. Unit pembangun sekunder terbentuk
dari rangkaian unit pembangun primer dengan cara setiap satu atom
oksigen secara bersama sebagai sudut dua tetrahedral, membentuk
cicin tunggal maupun ganda dengan 4, 5, 6, dan 8 tetrahedral.
Unit pembangun tersier atau struktur ruang terbentuk dari ikatan
unit pembangun sekunder satu sama lain dengan berbagai kombinasi.
Kristal zeolit merupakan rangkaian tiga dimensi unit tersier
tersebut. (Subagjo, 1993).
Gambar 2.3 Bentuk unit pembangun primer zeolit (Smart,
1993).
12
Gambar 2.4 Bentuk- bentuk unit pembangun sekunder zeolit (Smart,
1993).
Gambar 2.5 Kerangka Zeolit (Subagjo, 1993). Adapun bentuk-bentuk
dasar yang terkombinasi akan membentuk kristal berpori dengan pola
dan dimensi saluran-saluran sejajar yang saling terhubungkan oleh
saluran lain yang tegak lurus dengan variasi ukuran tertentu.
Molekul tamu, yaitu molekul yang teradsorpsi atau bereaksi dengan
bantuan permukaan zeolit, berdifusi menyusuri saluran pori untuk
mencapai permukaan dalam zeolit. Pengelompokan sistem pori zeolit
berdasarkan dimensi arah difusi molekul tamu di dalam kristal
zeolit dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu sistem pori satu
dimensi, sistem pori dua dimensi, dan sistem pori tiga dimensi
(Subagjo, 1993). Berdasarkan ukuran pori zeolit terbagi tiga
kelompok besar, yaitu sistem pori cincin 8 oksigen, sistem pori 10
oksigen, dan sistem pori cincin 12 oksigen (Subagjo, 1993). Zeolit
alam mempunyai struktur kristal berdimensi tiga dengan pori-pori
yang banyak. Struktur zeolit yang berpori dengan cairan di dalamnya
mudah lepas karena pemanasan sehingga sifatnya spesifik, yaitu
dapat menyerap bahan lain yang ukuran13
molekulnya lebih kecil dari ukuran porinya (Dorfner, 1991).
Zeolit sebagai padatan anorganik yang berwarna kebiru-biruan
memiliki sifat-sifat yang sangat unik, diantaranya adalah sangat
berpori, mempunyai kemampuan menukar ion, keasaman, dan mudah
dimodifikasi. Penukar zeolit yang luas (sangat berpori) dikarenakan
adanya rangkaian-rangkaian dari unit pembangun primer tetrahedral
silika dan alumina. Pori-porinya berukuran molekul yang terbentuk
dari tumpukan cincin beranggotakan 6, 8, 10, atau 12 tetrahedral
(Barrer,1982). Saluran pori pada zeolit berisi molekul air
terbentuk akibat proses hidrasi udara disekeliling kation penukar.
Melalui pemanasan air akan terurai dan saluran-saluran pori akan
mengadsorpsi pada permukaan dalam dari ruang (Prayitno, 1989).
Zeolit mempunyai selektivitas tinggi dan sering digunakan untuk
mengisolasi kation-kation yang diikat. Menurut Mumpton dan Fishman
(1978), pertukaran zeolit bersifat membuka ikatan kerangka
tetrahedralnya sehingga dapat terurai atau bertukar dengan mudah
oleh pencucian suatu larutan yang kuat. Artinya, zeolit dapat
memberikan ion-ion logam dengan adanya penambahan larutan garam
(Prayitno, 1989). 2.8 Aplikasi Zeolit Secara umum zeolit alam
maupun zeolit sintetis memiliki nilai ekonomi yang bisa dikatakan
tinggi, hal ini mengingat dari mineral zeolit yang jika diolah
lebih lanjut akan dapat dimanfaatkan secara optimum. Zeolit
mempunyai banyak kegunaan, dimana setiap kegunaan yang dimiliki
tentunya tidak terlepas dari sifat sifat unik yang dimilikinya,
sifat-sifat unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorben, penyaring
molekul, katalisator dan penukar ion. Adapun kegunaan dari zeolit
adalah, untuk peningkatan unsur hara tanah, penjernih air,
pembersih limbah pabrik, pakan ternak, dll. Berikut ini disajikan
ulasan tentang pemanfaatan zeolit di berbagai bidang. a. Bidang
pertanian dan perkebunan Berdasarkan kepada Kapasitas Pertukaran
Kation dan retensivitas terhadap air yang tinggi, zeolit sekarang
ini telah banyak digunakan untuk memperbaiki sifat tanah atau untuk
efisiensi unsur hara pada pupuk ataupun pada tanah itu sendiri,
misalnya saja pada tanah latosol. Berdasarkan kriteria penilaian
sifat kimia tanah, tanah latosol mempunyai pH sangat masam (4.44),
KTK tanah termasuk rendah, kejenuhan basa sangat rendah, C organik
sedang, N total sangat rendah dan kejenuhan alumunium tinggi.
Secara keseluruhan tanah ini mempunyai tingkat kesuburan
rendah.
14
Padahal kita ketahui bahwa tanaman darat dapat tumbuh baik pada
tanah yang gembur dan subur, maka agar tanaman dapat tumbuh baik
pada tanah latosol, perlu dilakukan usaha untuk meningkatkan
kesuburan tanah. Salah satu usaha yang dilakukan antara lain dengan
penambahan bahan amelioran seperti zeolit. Penambahan zeolit dapat
meningkatkan jumlah unsur K, Ca, Mg dan Na serta meningkatkan KTK
tanah. Hal ini bisa terjadi karena zeolit memiliki kemampuan
mempertukarkan kation kation. Prinsipnya adalah, kation kation yang
dimiliki berupa alkali dan alkali tanah pada struktur zeolit dapat
bergerak bebas, sehingga dengan adanya dorongan keluar oleh ion H+,
kation seperti K, Ca, Mg dan Na dapat berpindah dari zeolit ke
medium tanah yang dapat menyebabkan suplai basa basa. Selain itu
zeolit mengandung unsur-unsur hara makro dan mikro yang dapat
disumbangkan ke dalam tanah. Penambahan zeolit dapat memperbaiki
agregasi tanah sehingga meningkatkan pori-pori udara tanah yang
berakibat merangsang pertumbuhan akar tanaman. Luas permukaan akar
tanaman menjadi bertambah yang berakibat meningkatnya jumlah unsur
hara yang dapat diserap oleh tanaman. Untuk memperoleh manfaat
tersebut zeolit dapat digunakan dengan bebagai cara, di antaranya
adalah dengan cara ditebarkan langsung ke tanah sebagai bahan
pembenah tanah, dicampur dengan pupuk untuk meningkatkan
efisiensinya, atau dapat juga dicampurkan langsung pada media
tumbuh tanaman. b. Bidang Peternakan Dalam bidang ini, zeolit telah
digunakan secara komersial , terutama di negara-negara Eropa dan
Jepang. Di Indonesia zeolit telah digunakan sebagai tambahan dalam
makanan ternak domba dan sapi hingga sekarang ini masih dalam tahap
penelitian. Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan
kepada dua sifat zeolit yang penting, yaitu kapasitas pengikat ion
NH4+ yang berasal dari ammonia sangat besar dan afinitas zeolit
terhadap ion-ion yang bersifat racun. Sifat zeolit sebagai penukar
ion masih berperan dalam kegunaannya di bidang ini. Selain itu
mineral zeolit yang banyak mengandung Ca, K, Mg dan Na juga baik
bagi tubuh hewan dengan kadar tertentu. Tambahan zeolit pada pakan
ternak hewan hewan ruminensia juga diketahui dapat mereduksi
penyakitlembuhg yang dideritanya. c. Bidang Perikanan Zeolit disini
berfungsi sebagai pengontrol kandungan ion NH4+ di dalam air.
Kandungan amonia yang tinggi dalam kolam bisa jadi berasal dari
kotoran ikan, bakas pakan ikan yang membusuk, atau karena sirkulasi
air kolam yang kurang baik.15
Tingginya kadar amonia dalam kolam akan sangat tidak baik bagi
ikan ataupun hewan tambak lainnya. Oleh karena kemampuannya sebagai
penukar kation, zeolit dapat dimanfaatkan untuk mengikat kation
NH4+,cara yang digunakan biasanya hanya dengan menebarkan serbuk
zeolit ke dalam kolam. Reaksi antara zeolit dengan ion amonium
sebagai berikut : NH4+ + Na, K Zeolit NH4 Zeolit Sehingga ion
amonium yang telah terikat dengan zeolit akan terperangkap di dalam
rongga yang dimiliki zeolit, dan air kolam kondisinya akan semakin
baik karena kadar amoniumnya berkurang. d. Bidang pengolahan air
Pada bidang pengolahan air, zeolit bisa dimanfaatkan untuk
penghilangan kesadahan air. Dalam hal ini zeolit dimanfaatkan
sebagai media filter dan media adsorpsi. Air sadah adalah air yang
banyak mengandung mineral kalsium atau magnesium di dalamnya. Air
sadah sukar digunakan untuk mencuci karena senyawa kalsium dan
magnesium bereaksi dengan sabun membentuk endapan dan mencegah
terjadinya busa dalam air. Oleh karena senyawa-senyawa kalsium dan
magnesium relatif sukar larut dalam air, maka senyawa-senyawa itu
cenderung untuk memisah dari larutan dalam bentuk endapan atau
presipitat yang akhirnya menjadi kerak. Untuk memperoleh air bersih
yang layak dikonsumsi diperlukan suatu cara untuk mengatasi
kasadahan air tersebut. Salah satu cara yang bisa adigunakan adalah
filtrasi, dan dengan sifat yang dimiliki zeolit dapat berperan baik
sebagai penyaring air sadah untuk memperoleh air bersih. Tidak
semua zeolit bisa digunakan, dipilih zeolit yang kationnya bukan
merupakan penyebab kesadahan air, untuk hal ini zeolit jenis
klinoptilolit yang kationnya adalah Na dapat digunakan. Zeolit yang
diletakkan sebagai filter dan akaa dileati oleh air sadah akan
bereaksi kontinu sesuai persamaan reaksi berikut : Na Zeolit +
CaCl2 Ca Zeolit + 2NaCl Dari reaksi di atas terliihat bahwa antara
kation Ca dan Na dipertukarkan. e. Bidang pengolahan limbah Zeolit
yang telah diaktifkan baik secara fisika dengan pemanasan maupun
secara kimia dengan penambahan asam atau basa mampu meredam /
menurunkan kandungan logam Fe, Mn, Zn, dan Pb yang terdapat dalam
air tanah. Selain itu juga mampu menurunkan kandungan amoniak dalam
air buangan. Zeolit yang telah diaktifkan atau didehidrasi
16
sehingga kehilangan molekul airnya menyebabkan rongga yang ada
akan lebih efektif untuk menjerap logam logam berat yang ada pada
limbah. 2.9 Fungsi Zeolit Zeolit sebagai agen pendehidrasi Kristal
zeolit normal mengandung molekul air yang berkoordinasi dengan
kation penyeimbang. Zeolit dapat didehidrasi dengan memanaskannya.
Pada keadaan ini kation akan berpindah posisi, sering kali menuju
tempat dengan bilangan koordinasi lebih rendah. Zeolit terdehidrasi
merupakan bahan pengering (drying agents) yang sangat baik.
Penyerapan air akan membuat kation kembali menuju keadaan
koordinasi tinggi. Zeolit sebagai penukar ion Kation Mn+ pada
zeolit dapat ditukarkan oleh ion lain yang terdapat pada larutan
yang mengelilinginya. Dengan sifat ini zeolit-A dengan ion Na+
dapat digunakan sebagai pelunak air (water softener) dimana ion Na+
akan digantikan oleh ion Ca2+ dari air sadah. Zeolit yang telah
jenuh Ca2+ dapat diperbarui dengan melarutkannya ke dalam larutan
garam Na+ atau K+ murni. Zeolit-A sekarang ditambahkan ke dalam
deterjen sebagai pelunak air menggantikan polipospat yang dapat
menimbulkan kerusakan ekologi. Produksi air minum dari air laut
menggunakan campuran Ag dan Ba zeolit merupakan proses desalinasi
yang baik walaupun proses ini tergolong mahal. Beberapa zeolit
mempunyai affinitas besar terhadap kation tertentu. Clipnoptilolite
(HFU) merupakan zeolit alam yang digunakan untuk recovery137
Cs dari sampah radioaktif. Zeolit-A juga dapat digunakan
untuk
mengisolasi strontium. Zeolit telah digunakan secara
besar-besaran untuk membersihkan zat radioaktif pada kecelakaan
Chernobyl dan Three-Mile Island. Zeolit juga digunakan untuk
mengurangi tingkat pencemaran logam berat seperti Pb, Cd, Zn, Cu2+,
Mn2+, Ni2+ pada lingkungan. Modifikasi zeolit sebagai adsorben
anion seperti NO3-, Cl-, dan SO4- telah dikembangkan melalui proses
kalsinasi zeolit-H pada suhu 5500C. Zeolit sebagai adsorben Zeolit
yang terdehidrasi akan mempunyai struktur pori terbuka dengan
internal surface area besar sehingga kemampuan mengadsorb molekul
selain air semakin tinggi. Ukuran cincin dari jendela yang menuju
rongga menentukan ukuran molekul yang dapat teradsorb. Sifat ini
yang menjadikan zeolit mempunyai17
kemampuan penyaringan yang sangat spesifik yang dapat digunakan
untuk pemurnian dan pemisahan. Chabazite (CHA) merupakan zeolit
pertama yang diketahui dapat mengadsorb dan menahan molekul kecil
seperti asam formiat dan metanol tetapi tidak dapat menyerap
benzena dan molekul yang lebih besar. Chabazite telah digunakan
secara komersial untuk mengadsorb gas polutan SO2 yang merupakan
emisi dari cerobong asap. Hal yang sama terdapat pada zeolit-A
dimana diameter jendela berukuran 410 pm yang sangat kecil
dibandingkan diameter rongga dalam yang mencapai 1140 pm sehingga
molekul metana dapat masuk rongga dan molekul benzena yang lebih
besar tertahan diluar. Selain itu zeolit juga dapat digunakan
sebagai adsorben zat warna brom dan untuk pemucatan minyak sawit
mentah. Zeolit yang digunakan sebagai penyaring molekular tidak
menunjukkan perubahan cukup besar pada struktur kerangka dasar pada
dehidrasi walaupun kation berpindah menuju posisi dengan koordinasi
lebih rendah. Setelah dehidrasi, zeolit-A dan zeolit lainnya sangat
stabil terhadap pemanasan dan tidak terdekomposisi dibawah 7000C.
Volume rongga pada zeolit-A terdehidrasi adalah sekitar 50% dari
volume zeolit. Zeolit sebagai katalis Aktivitas katalitik dari
zeolit terdeionisasi dihubungkan dengan keberadaan situs asam yang
muncul dari unit tetrahedral [AlO4] pada kerangka. Situs asam ini
bisa berkarakter asam Bronsted maupun asam Lewis. Zeolit sintetik
biasanya mempunyai ion Na+ yang dapat dipertukarkan dengan proton
secara langsung dengan asam, memberikan permukaan gugus hidroksil
(situs Bronsted). Jika zeolit tidak stabil pada larutan asam, situs
Bronsted dapat dibuat dengan mengubah zeolit menjadi garam NH4+
kemudian memanaskannya sehingga terjadi penguapan NH3 dengan
meninggalkan proton. Pemanasan lebih lanjut akan menguapkan air
dari situs Bronsted menghasilkan ion Al terkoordinasi 3 yang
mempunyai sifat akseptor pasangan elektron (situs lewis). Permukaan
zeolit dapat menunjukkan situs Bronsted, situs Lewis ataupun
keduanya tergantung bagaimana zeolit tersebut dipreparasi. Tidak
semua katalis zeolit menggunakan prinsip deionisasi atau bentuk
asam. Sifat katalisis juga dapat diperoleh dengan mengganti ion Na+
dengan ion lantanida seperti La3+ atau Ce3+. Ion-ion ini kemudian
memposisikan dirinya sehingga dapat mencapai kondisi paling baik
yang dapat menetralkan muatan negatif yang terpisah dari
tetrahedral Al pada kerangka. Pemisahan muatan menghasilkan gradien
medan18
elektrostatik yang tinggi di dalam rongga yang cukup besar untuk
mempolarisasi ikatan C-H atau mengionisasi ikatan tersebut sehingga
reaksi selanjutnya dapat terjadi. Efek ini dapat diperkuat dengan
mereduksi Al pada zeolit sehingga unit [AlO4] terpisah lebih jauh.
Tanah jarang sebagai bentuk tersubtitusi dari zeolit-X menjadi
katalis zeolit komersial pertama untuk proses cracking petroleum
pada tahun 1960an. Akan tetapi katalis ini telah digantikan oleh
Zeolit-Y yang lebih stabil pada suhu tinggi. Katalis ini
menghasilkan 20% lebih banyak petrol (gasolin) daripada zeolit-X.
Cara ketiga penggunaan zeolit sebagai katalis adalah dengan
menggantikan ion Na+ dengan ion logam lain seperti Ni2+, Pd2+ atau
Pt2+ dan kemudian mereduksinya secara in situ sehingga atom logam
terdeposit di dalam kerangka zeolit. Material yang dihasilkan
menunjukkan sifat gabungan antara sifat katalisis logam dengan
pendukung katalis logam (zeolit) dan penyebaran logam ke dalam pori
dapat dicapai dengan baik. Teknik lain untuk preparasi katalis
dengan pengemban zeolit melibatkan adsorsi fisika dari senyawa
anorganik volatil diikuti dengan dekomposisi termal. Ni(CO)4 dapat
teradsorb pada zeolit-X dan dengan pemanasan hati-hati akan
terdekomposisi meninggalkan atom nikel pada rongga. Katalis ini
merupakan katalis yang baik untuk konversi karbon monoksida menjadi
metana. Zeolit mempunyai tiga tipe katalis selektif bentuk, yaitu :
1. Katalis selektif reaktan Dimana hanya molekul (reaktan) dengan
ukuran tertentu yang dapat masuk ke dalam pori dan akan bereksi di
dalam pori. 2. Katalis selektif produk Hanya produk yang berukuran
tertentu yang dapat meninggalkan situs aktif dan berdifusi melewati
saluran (channel) dan keluar sebagai produk. 3. Katalis selektif
keadaan transisi Reaksi yang terjadi melibatkan keadaan transisi
dengan dimensi yang terbatasi oleh ukuran pori. 2.10 Rekayasa
zeolit Penelitian mengenai zeolit telah berkembang menuju preparasi
material baru dengan memasukkan berbagai molekul atau ion ke dalam
sangkar zeolit. Misalnya pigmen ultramarine pada struktur sodalite
dan mengandung ion S3- yang terjerat pada sangkar yang memberikan
warna biru yang menarik.19
Salah satu bidang penelitian ini telah terfokus pada pembentukan
deposit material semikonduktor pada sangkar zeolit. Hasilnya berupa
partikel yang sangat kecil yang disebut titik quantum (quantum
dots). Partikel ini mempunyai sifat elektronik, magnetik dan
optikal yang sangat menarik yang merupakan konsekuensi dari
ukurannya daripada dari komposisi kimia. Selama proses pengisian
pori, titik quantum menjadi bersambung dan material yang dihasilkan
mempunyai sifat intermediet diantara partikel diskrit dan bulk
semikonduktor. Salah satu contohnya adalah band gap semikonduktor
CdS yang membentuk kubik diskrit klaster (CdS)4 pada sangkar
sodalite dari zeolit-A, -X dan Y yang berbeda dengan bulk CdS.
Berbagai molekul atau ion lain dapat dimasukkan ke dalam -cages
dari zeolit termasuk logam alkali, perak dan garam perak, selenium
serta berbagai polimer konduktif. Berbagai material baru ini sedang
diteliti dengan pusat perhatian pada sifat fisika yang penting
(semikonduktor, fotokonduktif dan konduktivitas ion, luminescence,
warna dan efek ukuran quantum) yang kemudian mempunyai kemungkinan
eksploitasi secara komersial. 2.11 Zeolit A Zeolit tipe A dibentuk
dari oktahedral terpotong yang tergabung dengan 4 cincin. Sistem
jalur tiga dimensinya terdiri dari rongga besar yang memiliki
diameter bebas sekitar 11 , dipisahkan oleh celah dari cincin
oksigen. Celah kecilnya mempunyai diameter bebas 4,2 sehingga tidak
memungkinkan semua jenis hidrokarbon kecuali normal parafin dan
linier olefin. Zeolit A dapat dibuat dengan menambahkan Na2SiO25H2O
ke dalam larutan campuran basa kuat dan aluminium. Setelah melalui
proses pemanasan, kemudian dilakukan proses penyaringan, pencucian
dan pengeringan (Breck, 1974). Zeolit A merupakan zeolit sintesis
yang tergolong zeolit berkadar silika rendah (Low Silica) dengan
stuktur kristal berbentuk kubik atau Linde Type A (LTA). Zeolit ini
memiliki kandungan alumina yang tinggi serta permukaan muatan
negatif yang kuat akibat struktur tertahedral dari [AlO4]-5,
sehingga dapat digunakan sebagai penukar ion yang baik. Kerangka
aluminosilikat dari zeolit A terdiri dari struktur kubik sederhana
dengan delapan tetrahedra (empat cincin rangkap) dan sebuah
oktahedron dengan 24 tetrahedra sebagai sangkar-. Hasil ini
tersusun dari unit pusat berupa potongan oktahedral pada bagian
sudut kubus. Pembukaan dari saluran kurang lebih 6,6 . Zeolit A
mempunyai struktur pori tiga dimensi dengan pori yang saling tegak
lurus pada masing20
masing arah dimensi x, y, and z. Zeolit A tersusun atas
unit-unit pembentuk sekunder 4, 6, 8, and 4-4 sehingga mempunyai
rongga yang lebih besar dengan diameter minimum 11.4 . Luas rongga
pada unit sel bagian tengah, disebut sebagai sangkar . Rongga
dikelilingi oleh delapan sangkar yang terhubung oleh muka persegi
struktur kubiknya. Unit sel berbentuk kubik dengan ukuran (a =
24.61) dengan rasio Si/Al = 1. Zeolite A mempunyai struktur
supercage yang sangat berguna dalam reaksi katalisis spesifik.
Ruang kosong yang cukup besar sebagai tempat untuk reaksi perubahan
struktur, dan karena ukuran pori yang kecil maka reaksi hanya
spesifik untuk molekul dengan struktur tertentu untuk bereaksi,
seperti molekul n-paraffin dan olefin. Zeolite A juga digunakan
luas sebagai penukar ion. Zeolit A juga sering dinamakan dengan
zeolit 4A atau Na-A.
Gambar 2.6 Struktur ideal kerangka zeolit dari tetrahedral
(Smart, 1993).
Gambar 2.7 Struktur kristal Zeolit A (Smart, 1993).
21
Gambar 2.8 Struktur permukaan zeolit A menggunakan SEM
(Chunfeng, 2008). 2.12 Metode Difraksi Sinar X (X Ray Difraction)
untuk Analisa Zeolit-A Difraksi sinarX merupakan suatu metode
analisis yang didasarkan padainteraksi antara materi dengan radiasi
elektromagnetik sinarX (mempunyai = 0,5-2,5 dan energi 107 eV),
yakni pengukuran radiasi sinar-X yang terdifraksioleh bidang
kristal (Endang Tri Wahyuni, 2003). Penghamburan sinarX
olehunit-unit padatan kristalin, akan menghasilkan pola-pola
difraksi yang digunakanuntuk menentukan susunan partikel pada kisi
padatan (Chang, 1998). Kegunaan metode ini adalah : 1. Penentuan
struktur kristal yakni bentuk dan ukuran sel satuan
kristal,pengindeksan bidang kristal, dan jumlah atom per sel
satuan. 2. Analisis kimia yakni identifikasi kristal, penentuan
kemurnian hasil sintesis dandeteksi senyawa baru. Dasar dari
analisis kimia adalah bahwa setiap jarak antar bidang kristal (d)
karakteristik untuk senyawa tertentu. Pola difraksi pada setiap
materi akan berbeda satu sama lain sehinggadapat digunakan untuk
identifikasi dan memberikan informasi mengenaikesimetrian serta
ukuran unit-unit molekuler (Endang Tri Wahyuni, 2003). Proses
difraksi sinarX dipelajari oleh Bragg, yakni jika dua berkas sinar
yang parallel mengenai bidang-bidang kristal yang sama dengan jarak
antar bidang (d), maka perbedaan jarak yang ditempuh oleh kedua
sinar tersebutberbanding langsung dengan panjang gelombangnya.
Persamaan Braggdinyatakan sebagai berikut :
n = 2 d sin Dimana : = d = = Panjang gelombang sinar-X Jarak
antar bidang (interplanar distances) Sudut difraksi
22
Metode difraksi pada sampel berbentuk serbuk halus digunakan
secaraluas, karena semua bidang kristal yang ada dapat terorientasi
sedemikian rupa sehingga dapat mendifraksi sinar-X. Pada metode
ini, susunan alat difraksi sinar-X sebagai berikut :1. Tabung
sinar-X , merupakan tempat produksi sinar-X, berisi katodafilamen
tungsen
(W) sebagai sumber elektron dan anoda yang berupalogam target.
2. Goniometer, bergerak memutar selama alat dioperasikan. Alat ini
satuunit dengan tempat sampel dan detektor. 3. Tempat sampel,
berupa lempeng logam atau plat kaca yang cekungatau berlubang
ditengahnya, dimana sampel serbuk diisikan. Sampelakan berputar
bersama goniometer dan membentuk sudut terhadapsinarX yang datang.
4. Detektor gas, berisi gas yang sensitif terhadap sinarX, katoda
dananoda. Atom-atom gas terionisasi saat terkena sinarX membentuk
elektron yang menuju katoda dan kation menuju anoda
sehinggamenghasilkan arus listrik yang diubah menjadi pulsa yang
dihitungoleh Scaler and counter. 5. Difraktometer (Scaler and
counter), berfungsi mendeteksi posisi sudutdifraksi dan
intensitasnya.6. Rekorder, berfungsi menampilkan keluaran berupa
pola difraksi ataudifraktogram yang
menyatakan hubungan antara intensitas dengansudut difraksi 2.
(Endang Tri Wahyuni, 2003).
Sedangkan dalam penelitian ini, difraksi sinarX digunakan untuk
memberikan informasi tentang jenis mineral dan tingkat
kristalinitas struktur komponen penyusun sampel. Jenis mineral
penyusun sampel ditunjukkan olehdaerah munculnya puncak 2,
sedangkan tingkat kristalinitas struktur komponenditunjukkan oleh
tinggi-rendahnya intensitas puncak. Spektra mineral dari
hasilanalisis difraksi sinarX dicocokan nilai 2nya dengan data
JCPDS (Joint Commite on Powder Diffraction Standards) sehingga akan
diketahui jenis mineral di dalam sampel. 2.13 Titrasi
Kompleksometri Kompleksometri adalah suatu analisa volumetri yang
didasarkan ataspembentukan senyawa kompleks yang stabil. Analisa
ini digunakan untuk menentukan bermacammacam kation yaitu : Ca2+,
Mg2+, Ni2+, Cu2+ dan lain-lain.Dengan menggunakan larutan standart
kompleks organik dimana logam-logamtersebut membentuk
senyawa-senyawa23
yang stabil.Banyak kompleks organik logam yang tidak larut dalam
air dan dipakaiuntuk pemisahan ion-ion logam. Schwarsen Back telah
menemukan asam amino polikarboksilat dan garam-garamnya, yang
ternyata adalah kompleks yangsangat stabil dan baik. Tetapi karena
asam tersebut sukar larut dalam air, makadipakai garamnya yaitu
Na-Etilen Diamin Tetra Asetat (Na2H2EDTA) dengan rumus bangunnya
adalah sebagai berikut :
EDTA sering ditulis dalam bentuk H4Y. Reaksi yang terjadi dalam
kompleksometri yaitu :
+ 2H Dari titrasi diatas makin lama ion H+ makin banyak, maka
untuk menjaga agar pH tetapharus ditambah larutan buffer yaitu
campuran dari NH4OH danNH4Cl. Sedangkan indikator yang digunakan
adalah Eriochrome Black T (EBT),apabila indikator ditambahkan dalam
air yang dianalisa akan membentuk senyawa kompleks dengan Ca2+ dan
Mg2+ dalam bentuk yang lebih stabil dengan EDTA. Pada titik
ekivalen warna merah anggur dari larutan menjadi biru karena
terbentuk anion indikator. Metode ini digunakan untuk menentukan
kesadahan air (Jumaeri, 2000).
+
24
