III.     LANDASAN TEORI

Pekerjaan pemisahan secara kromatografi dengan mempergunakan resin penukar

ion telah dilakukan oleh beberapa peneliti dalam usaha untuk memisahkan produk-produk

reaksi fisi. Penukar kation sintesis sudah digunakan untuk memeisahkan unsur-unsur anggota

series lantanida dan aktinida. Pemisahan senyawa-senyawa organic seperti asam-asm amino

pun telah dapat dicapai dengan metode penukar ion. Metode ini juga digunakan dalam

berbagai operasi seperti pelunakan airm menaikkan kadar logam, pemisahan logam. Pada

awalnya penukar kation ialah silikat-silikat, tanah diatomea, aluminosilikat sintesis seperti

zeolit (Khopkar,2007:108).

Metode kromatografi kebanyakan digunakan untuk pembuatan bahan organik,

sedang kromatografi penukar ion sangat cocok untuk pemisahan ion-ion organik, baik itu

kation-kation maupun anion-anion. Pemisahan terjadi karena pertukaran ion-ion dalam fasa

diam. Kromatografi penukar ion juga terbukti sangat berguna untuk pemisahan asam-asam

amino. Fasa diam dalam kromatografi penukar ion berupa manik-manik dari polimer

pilistirena yang terhubung silang dengan senyawa divinil benzena. Polimer dengan rantai

hubung silang ini disebut resin, mempunyai gugus fenil yang bebas yang mudah mengalami

reaksi adisi oleh gugus fungsi ionik (Soebagio,2002:93-94).

Menurut Khopkar (2007:109) berdasarkan pada keberadaan gugusan labilnya, resin

penukar ion untuk secara luas diklasifikasikan dalam empat golongan, yakni :

a)        Resin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugusan HSO3).

b)        Resin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan –COOH)

c)        Resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH sebagai gugusan labil).

d)        Resin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugu amina tersier atau kuaterner).

Resin penukar kation asam kuat mengandung gugus fungsi asam teradisi pada

cincin aromatik dari resin. Penukar kation asam kuat mempunyai gugus asam sulfonat (-

SO3H), yang bersifat asam kuat seperti asam sulfat. Penukar kation asam lemah mempunyai

gugus fungsi karboksilat yang hanya terionisasi sebagian. Proton dari kedua jenis penukar

kation dapat ditukar dengan kation-kation lam dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

nR2SO3- -H+ + Mn+            (R2SO3)nM  + n H+        

 nR2CO2- -H+ + Mn+           (R2CO2)nM  + n H+        

        Dimana R2, simbol dari resin. Kesetimbangan ini dapat diubah ke kiri atau ke

kanan oleh penaikan [H+] atau [M+], atau penurunan salah satu diantaranya dengan

memperhatikan banyaknya resin yang ada (Soebagio,2002:95).

        Resin penukar kation biasanya tersedia dalam bentuk ion hidrogen tetapi

bentuk ini mudah diubah ke dalam bentuk ion natrium, oleh perlakuan dengan garam dapur.

Ion natrium ini kemudian mengalami pertukaran dengan kation lainnya. Pada prinsipnya resin

penukar kation dalam bentuk H+ dikocok dengan larutan NaCl. Pengocokan beberapa lama,

hingga tercapai kesetimbangan, menurut reaksi :

                    R2 – H+  + Na+     R2 – Na+ + H +

Agar reaksi berlangsung ke kanan, maka harus ditambah resin jumlah berlebih

(Soebagio,2002:95).

        Penggunaan resin penukar kation asam lemah lebih dibatasi dalam rentang

pH, yaitu pada pH 5 s/d 14. Sebaliknya resin penukar kation asam kuat dapat digunakan pada

pH 1 s/d 14. Pada harga pH rendah, penukar kation asam lemah akan terikat kuat pada proton

untuk terjadinya pertukaran. Demikian juga penukar kation asam lemah tidak akan dapat

sempurna melepaskan kation dari basa sangat lemah. Hal ini sebaliknya akan terjadi untuk

resin asam kuat (Soebagio,2002:95).

        Prinsip dasar dari resin penukar anion ialah dapat ditukarkannya anion

hidroksil oleh anion lain yang terjadi pada resin penukar ion. Resin penukar anion basa kuat

dapat digunakan diatas rentan pH 0 s/d 12, sedangkan resin penukar anion basa lemah hanya

diatas ph 0 s/d 9. Golongan penukar basa lemah tidak akan melepaskan asam tapi  yang

sangat lemah, tetapi akan lebih disukai untuk asan kuat yang mungkin tertahan oleh resin

basa kuat seperti Sulfonat (Soebagio,2002,94)

        Jelas bahwa ion-ion dapat dipisahkan melalui pertukaran ion jika nilai D-nya

berbeda , dan ada beberapa aplikasi lain, termasuk beberapa sifat dasarnya bukan analisis.

Kadang-kadang perbedaan dalam kimia larutan dari beberapa unsure dapat dikombinasikan

dengan perbedaan yang kecil dari nilai D untuk menghasilkan pemisahan yang lebih baik,

misalnya, perilaku retensi dari ion-ion logam pada pertukaran kation- kation dapat

dimanupulasi dengan penambahan senyawa ligan kompleks seperti sitrat atau pada fase gerak

(Underwood,2002).

Kapasitas penukar ion biasanya dinyatakan dalam mgrek/g resin kering, atau dalam

mgrek ion/ml resin basah, yaitu kira-kira 1/3 sampai ½ kali beratnya kapasitas penukaran dari

suatu resin penukar ion yang sangat bergantung dari jumlah banyaknya gugusan-gugusan

dengan ion yang dapat ditukarkan yang terkandung dalam setiap gram bahan resin tersebut.

Semakin besar jumlah gugusan tersebut, semakin besar pula nilai kapasitas penukarannya.

Besarnya nilai kapasitas penukar suatu resin penukar kation dapat ditentukan dalam

laboratorium dengan jalan menetapkan banyaknya milligram ekivalen ion-ion Na+ yang dapat

diikat oleh setiap gram resin yang kering tadinya ada dalam bentuk H+ (Tim Dosen,2010:17).

Semua penukar ion bernilai dalam analisis, memilki kesamaan sifat : mereka

hampir tak dapat larut dalam air dan pelarut organic, dan mengandung ion-ion katif dan ion-

ion lawan yang akan bertukar secara reversible dengan ion-ion lain dalam larutan yang

mengelilinginya tanpa terjadi perubahan-perubahan fisik yang berarti dalam bahan tersebut

(Anonim,2010).

Pekerjaan pemisahan secara kromatografi dengan mempergunakan resin penukar ion

telah dilakukan oleh beberapa peneliti dalam usaha untuk memisahkan produk-produk reaksi

fisi. Bahan pertukaran ion adalah zat yang tak dapat larut yang mengandung ion. Ion ini dapat

ditukar gantikan oleh ion dari dalam larutan elektrolit. Ion fosfat merupakan pangganggu

yang dijumpai dalam banyak analisis yang melibatkan penetapan logam. Namun jika larutan

itu dilewatkan kolom resin penukar anion dalam bentuk ion klorida, maka ion fosfat itu

digantikan oleh ion klorida. Sama juga, penentuan fosfat dipersukar oleh adana pelbagai ion

logam, tetapi jika larutan itu dilewatkan kolom reasin penukar kation dalam bentuk

terprotonkan, maka kation pengaganggu digantikan oleh hidrogen ion (Basset, 1994: 10-11).

Menurut Khopkar (2010:16), resin penukar ion berdasarkan pada keberadaan gugus labilnya

dapat secara luas diklasifikasikan dalam empat golongan, yakni: 

1.) Resin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugusan HSO3).  

2.) Resin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan –COOH)  

3.) Resin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugusan amina tersier atau

kuartener.

 4.)      Resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH sebagai gugusan labil).

Kapasitas dan efektivitas resin terhadap klor dikerjakan dengan melewatkan larutan

klor dengan beberapa variasi konsentrasi ke dalam kolom resin yang didiamkan selama waktu

jenuhnya. Kapasitas resin penukar anion didefinisikan sebagai banyakny anion yang dapat

diturunkan oleh setiap 1 g resin kering, selanjutnya kapasitas resin dapat dicari berdasarkan

grafik kapasitasnya yang diperoleh dengan cara membuat grafik antara variasi konsentrasi

larutan klor dengan banyaknya klor yang terikat oleh 1 g resin (Antara, 2008: 90).

Mengetahui besarnya nilai penukaran suatu resin penukar ion dalam praktek berguna

untuk dapat memperkirakan berapa banyaknya resin yang diperlukan (yang harus

dimasukkan dalam kolom) untuk suatu penetapan atau suatu pemisahan. Dalam praktek

biasanya jumlah resin yang dimasukkan ke dalam kolom adalah ± 2 kali jumlah yang

dihitung berdasarkan nilai kapasitas penukarannya (Tim Dosen Kimia Analitik, 2013: 17-18).

Jumlah konsentrasi ion logam dalam larutan akan mempengaruhi kemampuan

pengamban dengan konsentrasi tetap untuk diekstraksi dari fasa air ke fasa organik. Ion

logam dipengaruhi oleh konsentrasi ion logam Fe(III), Cr (III), Ni(II), Pb(II), Co(II), dan

Cu(II) yang ada di fasa air. Pada konsentrasi tertentu semua situs pengemban telah mengikat

ion logam. Saat kondisi seperti ini meskipun konsentrasi ion logam bertambah tidak akan

mempengaruhi jumlah ion logam yang terekstraksi, justru menurun karena akivitas logam

dalam larutan menjadi lebih kecil sehingga yang terkompleks juga menjadi berkurang

(Harimu, 2009:265).

Nikel adalah logam putih perak yang keras. Nikel bersifat liat, dapat ditempa dan

sangat kukuh. Logam ini melebur pada 1455oC, dan bersifat sedikit magnetis. Semua

senyawa nikel, bila dipanaskan dengan natrium karbonat di atas arang, menghasilkan serpih-

serpih logam nikel berwarna abu-abu yang sedikit magnetis. Jika serpih-serpih itu ditaruh di

atas selambar pita kertas saring, dilarutkan dengan beberapa tetes asam nitrat, lalu

ditambahkan beberapa tetes asam klorida pekat, dan kertas saring dikeringkan dengan

menggerakkannya maju mundur dalam nyala api, atau dengan menaruhnya pada dinding

sebelah luar tabung uji yang mengandung air yang dipanaskan sampai titik didih, maka kertas

mendapat warna hijau yang disebabkan oleh terbentuknya nikel (II) klorida. Dengan

membasahkan kertas saring itu dengan larutan ammonia, dan menambahkan beberapa tetes

dimetilglioksima, terjadi warna merah (Svehla, 1998:284-285).

Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Ia melebur

pada 1535oC. Jarang terdapat besi komersial yang murni; biasanya besi mengandung

sejumlah kecil karbida, silisida, fosfida, dan sulfida dan besi, serta sedikit grafit. Bila kalium

sianida ditambahkan perlahan-lahan, menghasilkan endapan coklat kemerahan besi (II)

sianida:

         Fe3+ + 3CN- ---> Fe(CN)3

Dalam larutan yang sedikit asam, Fe3+ yang direaksikan dengan ammonium tiosianat,

dihasilkan pewarnaan merah tua (perbedaan dari ion besi (II)), yang disebabkan karena

pembentukan suatu kompleks besi (III) tiosianat yang tak berdisosiasi:

         Fe3+ + 3SCN- -----> Fe(SCN)3

Molekul yang tak bermuatan ini dapat diekstraksi oleh eter atau amil alkohol. Selain itu,

terbentuk pula serangkaian ion-ion kompleks, seperti [Fe(SCN)]2+, [Fe(SCN)4]-, [Fe(SCN)5]2-,

dan [Fe(SCN)6]3- (Svehla, 1998: 263-264).

DAFTAR PUSTAKA

Antara,IK.G.dkk.2008. Kajian Kapasitas dan Efektivitas Resin Penukar Anion untuk Mengikat Klor

dan Aplikasinya pada Air. Jurnal Kimia 2(2), Juli 2008, Hal: 87-92.

Basset, J.dkk. 1994. Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC.

Harimu, La.dkk. 2009. Sintesin Poliugenil Oksiasetat sebagai Pengemban untuk Pemisahan Ion

Logam Berat Fe(III), Cr(III), Ni(II), Co(II), dan Pb(II) Menggunakan Metode Ekstraksi

Pelarut. Indo.J.Chem, 2009, 9(2), Hal:261-266.

Khopkar,S.M. 2010. Dasar-Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press.

Svehla,G.1998. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro Edisi Ke Lima.

Jakarta: Kalman Media Pustaka.

Tim Dosen Kimia Analitik. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Analitik II. Makassar: Laboratorium

Kimia FMIPA UNM.

DAFTAR PUSTAKA

[1]     Christian, G.D, “Analytical Chemistry (2nd ed)”. 2000. New York : John Wiley and Sons.

[2]     Cotton, F. Albert, “Kimia Organik Dasar”.1989. USA : Vi Press

[3]     Moeller, Therald, “Inorganic  Chemistry”. 1952. New York: John Wiley and Sons.

[4]     Underwood, “Quantitative Analysis”. 1991. New Jersey: Prentiq hall international