PENENTUAN KADAR KALSIUM (Ca2+) DALAM SUSU CAIR KEMASAN DENGAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA) ~ Mahardika Rahma's Blog :)

A. TUJUAN

Menentukan kadar kalsium dalam susu cair kemasan dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

B. DASAR TEORI

Kalsium merupakan salah satu mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah yang lebih banyak dari mineral lain. Normalnya, kandungan kalsium mencapai 1.5% sampai 2.2% dari berat tubuh atau berkisar antara 700 gram sampai 1.400 gram. Sekitar 99% dari kalsium tersebut terdapat di dalam tulang dan gigi, sisanya sebanyak 1% tersebar di dalam cairan tubuh dan jaringan lunak dalam bentuk larutan. Kalsium tersebar di dalam dan di luar pembuluh darah serta berperan penting dalam berbagai aktivitas kehidupan.

Tubuh memerlukan kalsium karena setiap hari tubuh kehilangan mineral tersebut melalui pengelupasan kulit, kuku, rambut, dan juga melalui urine dan feses. Kehilangan kalsium harus diganti melalui makanan yang dikonsumsi oleh tubuh. Jika jumlah kalsium yang dibutuhkan oleh tubuh tidak sesuai maka dapat menimbulkan penyakit yang disebut dengan osteoporesis. Osteoporosis adalah suatu penyakit yang ditandai dengan tulang menjadi keropos lalu terkelupas. Karena kekurangan kalsium tulang menjadi rapuh misalnya pada orang berusia lanjut.

Oleh karena kalsium ini tidak dapat dihasilkan oleh tubuh manusia sendiri, maka untuk keperluan tersebut mineral ini harus diperoleh dari luar tubuh dengan cara mengkonsumsi makanan yang mengandung kalsium. Untuk memenuhi kebutuhan akan kalsium ini orang banyak mengkonsumsi susu, misalnya susu bubuk (full cream) atau susu dari hewan seperti kerbau, sapi, kambing dan hewan lain disamping produk susu komersil dari pabrik.

Dari penjelasan diatas, maka diperlukan suatu metode penentuan kadar kalsium yang terdapat pada susu kemasan yang ada dipasaran secara Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). Metode ini memiliki keuntungan yaitu waktu analisis cepat, spesifik untuk setiap unsur tanpa dilakukan pemisahan, dapat mengukur kadar logam dalam jumlah kecil dan tidak begitu banyak bahan yang digunakan.

Prinsip analisis dengan SSA adalah interaksi antara energi radiasi dengan atom unsur yang dianalisis. AAS banyak digunakan untuk analisis unsur. Atom suatu unsur akan menyerap energi dan terjadi eksitasi atom ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan ini tidak stabil dan akan kembali ke tingkat dasar dengan melepaskan sebagian atau seluruh tenaga eksitasinya dalam bentuk radiasi. Frekuensi radiasi yang dipancarkan karakteristik untuk setiap unsur dan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang tereksitasi yang kemudian mengalami dieksitasi.

Cara kerja dari SSA adalah larutan sampel diaspirasikan ke suatu nyala dan unsur-unsur di dalam sampel diubah menjadi uap atom sehingga nyala mengandung atom unsur-unsur yang dianalisis. Beberapa diantara atom akan tereksitasi secara termal oleh nyala, tetapi kebanyakan atom tetap tinggal sebagai atom netral dalam keadaan ground state. Atom-atom pada keadaan dasar ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan oleh sumber radiasi yang terbuat dari unsur-unsur yang bersangkutan. Panjang gelombang yang dihasilkan oleh sumber radiasi sama dengan panjang gelombang yang diabsorpsi oleh atom dalam nyala. Absorpsi ini mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu absorbansi berbanding lurus dengan panjang nyala yang dilalui sinar dan konsentrasi uap atom dalam nyala. Kedua variabel ini sulit untuk ditentukan tetapi nyala dapat dibuat konstan sehingga absorbansi hanya berbanding langsung dengan konsentrasi analit dalam larutan sampel.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat

1. Gelas Beker 100 mL (1)

2. Gelas Ukur 5 (2) mL dan 10 mL (1)

3. Labu Ukur 10 (6) mL, 50 mL (1) dan 100 mL (1)

4. Pipet Volume 1mL (1), 5 mL (1) dan 10 mL (1)

5. AAS (Atomic Absorption Spectrometry Seri AA-7000)

6. Corong (1)

7. Kaca Arloji (1)

8. Pipet Tetes (5)

9. Ball Pipet (2)

10. Kertas Saring (1)

Bahan

1. Asam Nitrat (HNO₃) pekat

2. Asam Klorida (HCl) pekat

3. Larutan SrCl₂ 1000 ppm

4. Larutan Induk Ca²⁺1000 ppm

5. Aquades

6. Sampel Susu Kemasan (Bonetto)

D. LANGKAH KERJA

1 Pembuatan Larutan Standar Ca²⁺

a. Mengambil sebanyak 1 mL larutan induk Ca²⁺1000 ppm menggunakan pipet volume.

b. Lalu mengencerkannya ke dalam labu ukur 10 mL menggunakan akuades menjadi larutan Ca²⁺100 ppm.

c. Mengambil sebanyak 5 mL larutan Ca²⁺ 100 ppm, lalu mengencerkannya dalam labu ukur 50 mL menggunakan akuades menjadi larutan Ca²⁺ 10 ppm.

d. Membuat larutan standar Ca²⁺berbagai konsentrasi dengan menggunakan perhitungan :

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

v Larutan Standar Ca²⁺2 ppm

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

10 x V₁ = 2 x 10

V₁ = 2 mL

v Larutan Standar Ca²⁺4 ppm

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

10 x V₁ = 4 x 10

V₁ = 4 mL

v Larutan Standar Ca²⁺6 ppm

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

10 x V₁ = 6 x 10

V₁ = 6 mL

v Larutan Standar Ca²⁺8 ppm

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

10 x V₁ = 8 x 10

V₁ = 8 mL

v Larutan Standar Ca²⁺10 ppm

N₁ x V₁ = N₂ x V₂

100 x V₁ = 10 x 10

V₁ = 1 mL

e. Lalu ditambahkan larutan SrCl₂ sebanyak 1 mL pada masing-masing labu ukur, selanjutnya diencerkan dengan menggunakan akuades sampai tanda batas 10 mL.

2. Preparasi Sampel

a. Memipet larutan sampel (Susu Bonetto) dengan menggunaknan pipet volume 5 mL.

b. Lalu dilarutkan dalam air raja 10 mL (7,5 HCl pekat : 2,5 mL HNO₃ pekat).

c. Lalu dipanaskan di atas hotpalte dan menutup gelas beker dengan menggunakan kaca arloji.

d. Lalu dipanaskan hingga volume tinggal setengahnya lalu hasil campuran tersebut disaring menggunakan kertas saring

e. Dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan larutan SrCl₂ 1 mL lalu diencerkan dengan akuades sampi tanda batas.

f. Kemudian diambil 1 mL dan diencerkan dengan akuades hingga volume 10 mL.

c. Persiapan alat

1. Menyalakan kompresor dan gas

2. Menyalakan AAS

3. Memeriksa spektrum AAS

4. Melengkapi parameter

5. Memilih lampu katoda Ca

d. Pengukuran absorbansi sampel dengan AAS

1. Awalnya dilakukan pengukuran dengan blanko terlebih dahulu.

2. Kemudian baru dilakukan pengukuran larutan standar dari konsentrasi terendah ke konsentrasi tertinggi.

F. DATA HASIL PRAKTIKUM

No.	Konsentrasi (ppm)	Absorbansi (A)
1.	2	0,0297
2.	4	0,0555
4.	8	0,1124
5.	10	0,1409
6.	sampel dengan pengenceran	0,0889
7	sampel tanpa pengenceran	0,6563

G. ANALISIS PERHITUNGAN

Dari data absorbansi sampel, konsentrasi sebagai sumbu x, dan absorbansi sebagai sumbu y, maka diperoleh persamaan regresi linier :

y = 0,013965x + 0,0008798

Untuk mengetahui kadar Ca²⁺dalam susu, maka disubstitusikan nilai absorbansi sampel ke y = 0,0889 ke dalam persamaan regresi, sehingga didapat :

y = 0,013965x + 0,0008798

0,0889 = 0,013965x + 0,0008798

0,0880202 = 0,013965x

x = 6,3029 ppm

konsentrasi sebenarnya = konsentrasi Ca²⁺x faktor pengenceran

konsentrasi sebenarnya = 6,3029 x 10 kali

konsentrasi sebenarnya = 63,029 mg/L

konsentrasi sebenarnya = 0,0630 g/L

%b/b = 0,630 g/100 mL

%b/b = 0,630 %

H. PEMBAHASAN

Pada praktikum ini dilakukan penentuan kadar kalsium yang berada dalam susu dengan menggunakan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). Spektrofotometri serapan atom merupakan suatu metode analisis untuk penentuan unsur-unsur yang didasarkan atas penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dalam keadaan gas. Metode ini digunakan untuk analisis kuantitatif unsur dalam jumlah renik (traces). Cara analisis ini memberikan kadar total unsur dalam sampel. Pelaksanaan relatif sederhana dan analisis unsur tertentu dapat dilakukan dalam campuran dengan unsur-unsur logam lain tanpa adanya pemisahan.

Larutan sampel diaspirasikan ke suatu nyala dan unsur-unsur di dalam sampel diubah menjadi uap atom sehingga nyala rnengandung atom unsur-unsur yang dianalisis. Beberapa diantara atom akan tereksitasi secara termal oleh ayala, tetapi kebanyakan atom tetap tinggal sebagai atom netral dalam keadaan dasar (ground state). Atom-atom ground state ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan oleh sumber radiasi yang terbuat dari unsur-unsur yang bersangkutan. Panjang gelombang yang dihasilkan oleh sumber radiasi adalah sama dengan panjang gelombang yang diabsorpsi oleh atom dalam nyala. Absorpsi ini mengikuti hukum Lambert-Beer yakni absorbansi berbanding lurus dengan panjang uyala yang dilalui sinar dan konsentrasi uap atom dalam nyala. Kedua variabel ini sulit untuk ditentukan tetapi panjang nyala dapat dibuat konstan sehingga absorbansi hanya berbanding langsung dengan konsentrasi analit dalam larutan sampel. Metode penentuan konsentrasi dari metode ini ada tiga, yaitu standar tunggal, kurva kalibrasi dan kurva adisi standar.

Kalsium merupakan mineral penting yang diperlukan oleh tubuh untuk pertumbuhan tulang dan gigi. Tubuh memerlukan kalsium karena setiap hari tubuh kehilangan mineral tersebut melalui pengelupasan kulit, kuku, rambut, dan juga melalui urine dan feses. Kehilangan kalsium harus diganti melalui makanan yang dikonsumsi oleh tubuh. Salah satu yang banyak mengandung kalsium adalah susu. Sehingga diperlukan suatu metode untuk mengukur kandungan kalsium dalam susu. Pada praktikum ini menggunakan susu kemasan “Bonetto”. Nilai yang diperoleh melalui perhitungan akan dibandingkan dengan kadar kalsium yang terdapat pada kemasan susu kemasan.

Pada praktikum ini digunakan metode kurva kalibrasi. Metode ini dilakukan dengan membandingkan absorbansi sampel terhadap kurva kalibrasi larutan standar. Metode ini dipilih karena konsentrasi Ca²⁺ yang terdapat dalam sampel tidak terlalu kecil, preparasi sampel mudah dilakukan dan jumlah sampel yang digunakan cukup banyak.

Preparasi sampel diawali dengan melakukan destruksi basah pada sampel susu cair kemasan. Destruksi basah adalah perombakan sampel dengan asam-asam kuat baik tunggal maupun campuran. Destruksi ini bertujuan untuk melarutkan semua logam-logam dalam sampel. Destruksi ini mempunyai kelebihan yaitu kemungkinan hanya sedikit sampel yang menguap karena suhu tidak terlalu tinggi, waktu oksidasi yang singkat, dan mineral tetap dalam larutan. Pada praktikum ini digunakan pelarut aqua regia (air raja) yaitu campuran antara HNO₃ pekat : HCl pekat (1:3) sebanyak 10 mL. Selanjutnya dipanaskan dalam hotplate salama kurang lebih 30 menit hingga volume tinggal setengah dari volume awal. Proses pemanasan dilakukan untuk mempercepat dan menyempurnakan proses destruksi. Pada saat proses pemanasan mulut gelas beker ditutup dengan kaca arloji agar gas-gas berbahaya yang menguap karena pembakaran tidak keluar ke lingkungan. Setelah semua sampel hasil destruksi disaring dan diencerkan dengan menggunakan akuades. Pengenceran ini dilakukan agar sisa asam pendestruksi tidak menyebabkan korosi pada sistem pembakaran. Sebelum diencerkan dengan menggunakan akuades, sampel yang telah terdestruksi ditambahkan dengan larutan SrCl₂yang digunakan untuk mengatasi interferensi kimia saat analisis Ca. Biasanya interferensi kimia yang disebabkan oleh gangguan dari fosfat, silikat dan alumunium. Seperti pada gambar dibawah ini :

Instrumen SSA dioperasikan sesuai dengan SOP. Pada pengukuran dengan instrument SSA kami menggunakan sumber sinar lampu katoda Ca dan menggunakan sistem pengatoman dengan udara-asetilena. Saat SSA telah siap digunakan, kapiler SSA dicelupkan dalam larutan blanko terlebih dahulu selama beberapa saat, hingga kurva yang ditampilkan konstan. Jika kurva telah konstan, maka sampel diukur satu persatu dari konsentrasi 2 ppm, 4 ppm, 8 ppm dan 10 ppm. Dari pengukuran ini akan didapatkan data absorbansi larutan standar. Selanjutnya baru dilakukan pengukuran terhadap sampel. Rangkaian analisis dengan menggunakan SSA adalah sebagai berikut :

Prinsip kerja SSA dalam pengukuran tersebut baik pada larutan blanko, standar maupun larutan sampel yang memasuki alat akan dikabutkan terlebih dahulu oleh nebulizer. Di dalam nebulizer akan dihasilkan titik titik air halus yang disemburkan bersama-sama dengan gas asetilen dan udara ke bagian tengah burner yang menyala sehingga mengalami atomisasi. Gas udar asetilena digunakan karena memiliki trasmittan yang rendah pada panjang gelombang yang pendek. Kemudian direaksikan dengan menggunakan lampu katoda Ca berbentuk SR lamp sehingga atom-atom pada keadaan dasar membutuhkan energi besar dan akan menyerap energi dari sumber cahaya tersebut untuk mendapatkan energi.

Selanjutnya, untuk menentukan kadar kalsium dalam sampel dibuat kurva kalibrasi larutan standar dengan sumbu x adalah konsentrasi larutan, dan sumbu y adalah absorbansi larutan, sehingga diperoleh persamaan regresi, y = 0,013965x + 0,0008798Untuk mengetahui kadar kalsium, disubstitusikan nilai y = 0,0889 ke dalam persamaan regresi, sehingga diperoleh x = 6,3029 ppm. Karena ada faktor pengenceran 10 kali, maka kadar Ca sebesar 329,2665 ppm. Dari perhitungan diperoleh nilai %b/b sebesar 0,630 % . Jika pengukuran sampel selesai, maka kapiler AAS dicuci dengan HNO₃ untuk melarutkan pemekatan logam yang kemungkinan mengendap di kapiler.

I. KESIMPULAN

Kadar kalsium dalam sampel susu “Bonetto” sebesar 0,630 % dengan menggunakan metode spektrofotometri serapan atom.

J. DAFTAR PUSTAKA

Basset, J., Denny, R.C., and Jeffrey, G.H., 1991, Textbook of Quantitative Inorganic Analysis, Fourth Edition, Longman Group, Ltd

K. LAMPIRAN