I. Judul : Analisa Kandungan Unsur N, P, S dan Cu pada Pupuk ZA II. Latar Belakang Pupuk ZA (Zwavelzuur Ammoniak) atau ammonium sulfat merupakan pupuk kimia buatan yang dibuat dari amoniak dan asam sulfat. Pupuk ZA diperlukan tanaman untuk memenuhi kebutuhan unsur hara nitrogen (N) dan belerang (S). Unsur nitrogennya sebesar 21 % dan sulfur (belerang) sebesar 24 % (Ihsan, 2012). Pupuk ZA aman digunakan untuk semua jenis tanaman. Manfaat dari pupuk ZA adalah dapat meningkatkan produksi dan kualitas panen, menambah daya tahan tanaman terhadap gangguan hama, penyakit, dan kekeringan, serta memperbaiki rasa dan warna hasil panen (Horties, 2011). Melihat besarnya manfaat dan kebutuhan akan pupuk ZA untuk petani, memicu terjadinya berbagai kecurangan di tingkat pengecer seperti penjualan diatas harga eceran tertinggi (HET), penimbunan, dan pemalsuan. Beredarnya pupuk ZA yang tidak memenuhi standar SNI 02-1760-2005 ini merugikan masyarakat dan sektor pertanian. Oleh karena tu perlu dilakukannya analisis kandungan unsur hara pupuk ZA. Adapun analisis yang akan dilakukan meliputi kandungan nitrogen (N) total, kandungan belerang (S) sebagai SO42-, kandungan fosfat (P) total, dan kandungan tembaga (Cu). Nitrogen pada tanaman diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman, seperti daun, batang dan akar. Berperan penting dalam hal pembentukan hijau daun yang berguna dalam proses fotosintesis. Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik. Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan. Meningkatkan perkembangbiakan mikroorganisme di dalam tanah. Kandungan nitogen (N) total dilakukan dengan metode Kjehdal. Metode Kjehdal merupakan metode yang sederhana untuk penetapan nitrogen total pada asam amino, protein dan senyawa yang mengandung nitrogen. Sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan amonium sulfat. Setelah pembebasan dengan alkali kuat, amonia yang terbentuk didestilasi uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Metode ini telah banyak mengalami modifikasi. Metode ini cocok digunakan secara semimikro, sebab hanya memerlukan jumlah sampel dan pereaksi yang sedikit dan waktu analisa yang pendek. Unsur hara belerang (S) memiliki manfaat yg besar untuk pertumbuhan tanaman. Adapun manfaat dari unsur hara belerang (S) yaitu untuk membantu pembentukan butir hijau sehingga daun lebih hijau, menambah kandungan protein dan vitamin tanaman, berperan dalam sintesis minyak yang berguna pada proses pembuatan gula, dan memacu pertumbuhan anakan produktif (Ihsan, 2012). Keberadaan unsur belerang dapat dianalisis dengan metode gravimetri. Metode ini dipilih karena unsur belerang (S) pada pupuk ZA termasuk unsur makro yaitu sebesar 23,8 % (SNI 02-1760-2005). Fosfor merupakan salah satu nutrisi utama yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Fosfor berfungsi untuk mempercepat pertumbuhan akar, memperkuat batang tubuh tanaman, mempercepat proses pertumbuhan bunga dan meningkatkan produksi buah dan biji. Jika tanaman mengalami kekurangan unsur fosfor ini akan dapat menghambat pertumbuhan dan proses fotosintesis pada tanaman (Purwanto, 2010). Fosfor dapat diperoleh oleh tanaman dari unsur hara yang ada di dalam tanah. Unsur fosfor secara alami tersedia di dalam tanah, namun unsur fosfor juga dapat diperoleh tumbuhan dari pupuk buatan. Oleh karena pentingnya fungsi unsur fosfor terhadap pertumbuhan tanaman maka perlu dilakukan analisis fosfor dalam pupuk ZA untuk mengetahui apakah kandungan fosfor yang terdapat dalam pupuk ZA dapat memenuhi jumlah nutrisi yang diperlukan oleh tanaman. Metode yang digunakan untuk menentukan kandungan fosfor dalam pupuk ZA adalah metode spektrofotometri molibdovanadofosfat (SNI 02-3776-2005). Metode ini dipilih karena unsur fosfor dalam pupuk ZA merupakan unsur mikro sehingga diperlukan suatu metode yang memiliki limit deteksi yang kecil. Kelebihan metode ini adalah warna kuning yang dihasilkan cukup stabil dalam beberapa hari dan intensitasnya tidak terpengaruh pada temperatur kamar dan bebas dari gangguan (interference) dengan range pengukuran ion pada konsentrasi hingga 1000 ppm (Jackson, 1958).
Salah satu unsur hara mikro yang penting bagi tanaman adalah tembaga (Cu), sehingga selain unsur makro seperti N, P, dan S, perlu dianalisis pula kandungan Cu dalam pupuk. Metode yang umum digunakan untuk penentuan kandungan Cu adalah metode volumetri, gravimetri, spektrofotometri serapan atom, kolorimetri dan kompleksometri. Namun metode gravimetri memiliki limit deteksi yang lebih tinggi (mengingat Cu dalam sampel adalah unsur trace) sedangkan metode spektrofotometri serapan atom memerlukan energi yang lebih tinggi pada proses preparasi sampelnya (pada SSA, sampel harus diabukan sehingga tersisa zat anorganik). Selain itu metode kolorimetri yang secara umum limit deteksinya lebih rendah dibandingkan metode volumetri memerlukan reagen yang sulit untuk diperoleh yaitu reagen bis-sikloheksanon oksalildihidrazon. Oleh karena itu pada penelitian ini metode yang digunakan untuk analisis kandungan Cu adalah metode short volumetric (AOAC, 1995). Metode ini dipilih karena dapat menganalisis kandungan Cu dalam jumlah trace dan tidak memerlukan energi yang besar untuk preparasi sampelnya. III. Prinsip Metode 3.1 Metode Kjeldahl untuk Penentuan N Total Sampel yang telah didestruksi dengan menggunakan H2SO4 pekat untuk mengubah N menjadi dalam bentuk (NH4)2SO4 dan sedikit dibasakan dengan NaOH. Kemudian ditambahkan K-Na tartrat dan larutan Nessler sehingga apabila ion ammonium direaksikan dengan reagen Nessler (larutan basa dari kalium tetraiodomerkurat(II)) akan didapatkan larutan yang berwarna kuning jingga dengan intensitas warna yang dihasilkan sesuai dengan jumlah kandungan ammonia atau ion ammonium (Svehla, 1990). Kemudian dianalisa menggunakan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 490 nm. Reaksi yang terjadi yaitu: NH4+ + 2[HgI4]2− + 4OH− HgO·Hg(NH2)I + 7I− + 3H2O 3.2 Metode Gravimetri untuk Penentuan S Total Sulfat dapat ditentukan dengan cara mengendapkannya dengan barium klorida (BaCl 2) untuk membentuk endapan barium sulfat (BaSO4). Partikel endapan BaSO4 terlalu kecil untuk disaring sehingga perlu didigest untuk membentuk kristal yang lebih besar. Proses ini menghasilkan kristal yang sukar larut (Wiryawan, 2011). Ba2+ + SO42- BaSO4(s) 3.3 Metode Spektrofotometri Molibdovanadofosfat untuk Penentuan P Total Ekstrak jernih atau filtrat dari sampel pupuk direaksikan dengan reagen campuran yang terdiri dari amonium molibdat dan amonium vanadat (1:1) dalam keadaan asam. Ion fosfat yang terdapat di dalam sampel akan bereaksi dengan asam molibdat membentuk asam molibdofosfat yang berwarna kuning, dengan reaksi sebagai berikut: H3PO4 + 12 H2MoO4 H3P(Mo3O10)4 + 12 H2O Asam molibdofosfat dengan adanya unsur vanadium dari amonium vanadat akan membentuk asam vanadomolibdofosfat yang berwarna kuning lebih pekat. Kemudian dilakukan analisa menggunakan spektrofotometer sinar tampak. Intensitas warna kuning sebanding dengan konsentrasi fosfat dalam larutan. 3.4 Metode Short Volumetric untuk Penentuan Kandungan Cu Larutan sampel perlu dipreparasi terlebih dahulu, untuk menghilangkan senyawa organik yang terkandung di dalam sampel, dengan cara digesi dengan campuran asam sulfat dan asam nitrat, kemudian kadar Cu ditetapkan menggunakan metoda volumetri (titrasi redoks) menggunakan larutan natrium tiosulfat yang sebelumnya dibakukan terlebih dahulu dengan kalium iodat. Hasil analisa yang tepat dari tembaga dalam pupuk, memerlukan kondisi larutan pada pH 4-4,5 karena pada kondisi ini reduksi ion Cu2+ berlangsung lengkap. Mengingat dilakukan penambahan asam pada tahap digesti,
maka pH di kontrol dengan penambahan ammonium hidroksida sampai pH 4 dan dipantau dengan indicator bromkresol hijau (warna larutan hijau terang. Sebelum titrasi, di Erlenmeyer sampel ditambahkan KI, terjadi reaksi, secara molekuler reaksinya adalah sebagai berikut: 2CuSO4 + 4KI 2 CuI + I2 +2 K2SO4 Kemudian larutan dititrasi dengan natrium tiosulfat , sehingga terjadi reaksi: 2S2O32- + I2 S4O62- + 2ISehinga 2 CuSO4 = I2 = 2 NaS2O3 , dan mol ekivalen natrium tiosulfat sama dengan mol ekivalen Cu2+ IV. Metode Penelitian 4.1 Alat Penelitian Alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia 100, 250 dan 500 mL, pipet ukur 10 mL, pipet volume 1 dan 10 mL, labu ukur 10, 100 dan 500 mL, Erlenmeyer 250 mL, buret 50 mL, batang pengaduk, tabung reaksi dan rak, gelas arloji, cawan porselen, pipet tetes, oven, neraca analitik, pemanas listrik atau hot plate, pengocok tabung, spektrofotometer sinar tampak, kuvet, sekop, kantong plastik, botol timbang, botol semprot, labu Kjeldahl 250 mL, corong gelas, dan kertas saring Whatman No. 41. 4.2 Sampel Penelitian Sampel pupuk yang digunakan dalam penelitian ini adalah pupuk ZA yang diperoleh dari 5 lokasi yaitu: 1. Toko Bunga Carmelia “SPLENDID” Malang 2. Daerah Karangploso, Malang 3. Daerah Poncokusumo, Malang 4. Daerah Lawang, Malang 5. Daerah Gondang, Mojokerto 4.3 Bahan Penelitian Bahan yang akan digunakan adalah akuades, HCl p.a. pekat (37%, bj = 1,19 g/mL), H2SO4 p.a. pekat (96%, bj = 1,84 g/mL), HNO3 p.a. pekat (65%, bj = 1,51 g/mL), NH3 p.a. pekat ( %, bj = ), kloroform, larutan K.Na tartrat, tablet Kjeldahl, padatan BaCl2, padatan AgNO3, padatan NaOH, padatan NH4Mo7O24.4H2O, padatan NH4VO3, padatan KH2PO4, padatan Na2S2O3, padatan KIO3, padatan KI, padatan HgCl2, indikator bromkresol hijau, indikator PP 1%, indikator metil merah 0,1%, indikator metilen biru 0,1%, alkohol 95% dan indikator amilum. 4.4 Prosedur Penelitian 4.4.1 Pengambilan Sampel (sampling) Sampel pupuk ZA dibeli pada toko di 5 lokasi yang berbeda dengan berat masing-masing sebesar 200 g (jika bisa bobot sampel diambil dari beberapa karung pupuk yang tersedia di toko). Pupuk dimasukkan ke dalam kantong plastik, diberi label pada bagian luar dan ditutup dalam wadah kedap udara. Sampel pupuk dari 5 lokasi digabungkan menjadi satu dalam sebuah kantong plastik besar. Sampel dikocok dan dibolakbalik hingga homogen. Sampel yang telah homogen dikeluarkan dari kantong plastik dan diletakkan di atas bidang datar beralas plastik. Tumpukan sampel diratakan dan dibagi menjadi 4 bagian sama besar dengan sebatang kayu pembagi. Sampel diambil dari dua bagian dengan sudut yang berlawanan. Dua bagian sampel tersebut digabungkan dan dicampurkan kembali hingga homogen. Sampel dikeluarkan dari kantong plastik dan diletakkan di atas bidang datar beralas plastik. Sampel diratakan dan dibagi menjadi 4 bagian sama besar dengan sebatang kayu pembagi. Sampel diambil dari dua bagian dengan sudut yang berlawanan. Prosedur tersebut dilakukan berulang kali hingga sampel bersisa ± 35 g. Sampel ini yang akan digunakan untuk analisa selanjutnya.
4.4.2 Penentuan Kandungan N Total Prosedur untuk penentuan kandungan unsur N total dalam sampel pupuk ZA adalah sebagai berikut: a. Pembuatan Reagen Nessler Padatan KI ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian dilarutkan dalam 20 mL akuades sambil diaduk dengan menggunakan stirrer. Padatan HgCl2 ditambahkan ke dalam larutan KI hingga timbul endapan berwarna merah. Endapan disaring dengan menggunakan kertas saring, dan filtrat ditampung ke dalam labu ukur 100 mL. Filtrat ditambah dengan larutan NaOH 50% (b/v), kemudian ditambah akuades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. b. Pembuatan Larutan Kalium Natrium Tartrat Padatan K. Na tartrat ditimbang sebanyak 5 gram dan dilarutkan dalam 10 mL akuades dan dipanaskan. Setelah dingin ditambah 0,5 mL pereaksi Nessler dan didiamkan selama 2 hari kemudian disaring. c. Pembuatan Larutan Standar NH4Cl 100 ppm Padatan NH4Cl ditimbang sebanyak 0,03819 gr, kemudian dimasukan ke dalam gelas beaker. Akuades ditambahkan sebanyak 10 mL dan diaduk hingga padatan larut. Larutan dipindahkan ke dalam labu ukur 100 mL secara kuantitatif, kemudian ditambahkan akuades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. d. Pembuatan Larutan Standar NH4Cl 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 ppm Larutan standar dibuat dengan konsentrasi 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 ppm dari larutan stok NH4Cl 100 ppm. Larutan stok NH4Cl diambil masing masing sebanyak 0,5 mL, 1 mL, 1,5 mL, 2 mL, dan 2,5 mL lalu dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, ditambah akuades hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. e. Destruksi Sampel Pupuk ZA Sampel pupuk ZA ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukan ke dalam labu Kjeldahl dan ditambahkan 1 gram garam campuran (tablet Kjeldahl), 10 mL H2SO4 pekat dan 2 butir batu didih. Kemudian dilakukan proses destruksi yaitu sampel dipanaskan pada alat destruksi sampai warna larutan menjadi jernih. Setelah itu didinginkan selama kurang lebih 1 jam. Kemudian dinetralkan dengan NaOH 30% atau agak basa ditandai dengan perubahan warna larutan menjadi biru atau dengan timbulnya endapan atau dengan adanya bau ammoniak. Kemudian didinginkan dan dipindah ke dalam labu ukur 250 mL, dan ditambahkan akuades sampai tanda batas, kocok hingga homogen. Larutan sampel pupuk dipipet 2 mL larutan dimasukan kedalam labu ukur 100 mL ditambah akuades sampai tanda batas. Jika kadar N dalam sampel cukup besar maka dapat dilakukan pengenceran lagi dengan cara dipipet larutan sampel pupuk sebanyak 10 mL, dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambah akuades hingga tanda batas. Pengolahan Data 1.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Masing-masing larutan standar dipipet sebanyak 5 mL, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kemudian ke dalam tabung reaksi dimasukkan 0,5 mL larutan K.Na.Tartrat kocok dan 0.5 mL larutan Nessler kocok. Kemudian tambahkan akuades 5 mL, kocok hingga homogen, biarkan ± 10 menit. Gunakan blanko. Nyalakan spektronik 20, biarkan hingga mesin stabil. Kemudian diatur absorbansi antara 485-500 nm. Dilakukan pengukuran dengan menggunakan salah satu larutan standar, hingga diperoleh absorbansi maksimum. 1.2 Pengukuran Absorbansi Larutan Dengan Spektronik 20 Pada absorbansi maksimum dilakukan pengukuran absorbansi masing-masing larutan standar. 1.3 Pengukuran Absorbansi Sampel Larutan sampel pupuk dipipet 2 mL kemudian dimasukan kedalam labu ukur 100 mL ditambah akuades sampai tanda batas. Jika kadar N dalam sampel cukup besar maka dapat dilakukan pengenceran lagi 1.
dengan cara dipipet larutan sampel pupuk sebanyak 10 mL, dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambah akuades hingga tanda batas. Larutan sampel yang sudah diencerkan diambil 5 mL, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kemudian ke dalam tabung reaksi dimasukkan 0,5 mL larutan K.Na.Tartrat kocok dan 0.5 mL larutan Nessler kocok. Kemudian tambahkan akuades 5 mL, kocok hingga homogen, biarkan ± 10 menit. Kemudian dilakukan pengukuran serapan larutan sampel dengan Spektronik 20 pada panjang gelombang maksimum. 4.4.3 Penentuan Kandungan S Total Prosedur untuk penentuan kandungan unsur S total dalam sampel pupuk ZA diawali dengan menimbang sampel pupuk kering sebanyak 1 gram dan kemudian dimasukkan ke dalam gelas kimia 250 mL. Akuades sebanyak 200 mL dan larutan HCl pekat sebanyak 15 mL ditambahkan ke dalam gelas kimia, lalu dipanaskan selama ± 10 menit. Campuran disaring dengan kertas saring yang telah ditimbang sebelumnya dan dicuci dengan akuades panas. Filtrat yang diperoleh ditambahkan larutan BaCl2 10% tetes demi tetes secara perlahan sambil diaduk secara perlahan hingga tidak terbentuk endapan lagi. Larutan tersebut dipanaskan pada suhu rendah selama 1 jam, kemudian dibiarkan semalaman. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan kertas saring yang telah dikeringkan dan ditimbang sebelumnya. Endapan dicuci dengan akuades panas. Pada tiap penambahan 15 mL akuades panas, filtrat diuji dengan AgNO3. Pembilasan dengan akuades panas dihentikan bila filtrat tidak berwarna putih ketika ditetesi AgNO3 En apan ang iperole ikeringkan ke alam o en pa a u u C i inginkan i alam e ika or an i im ang hingga massanya konstan. 4.4.4 Penentuan Kandungan P Total Prosedur untuk penentuan kandungan unsur P total dalam sampel pupuk ZA adalah sebagai berikut: a. Persiapan air bebas CO2 b. Air bebas CO2 yang akan digunakan untuk membuat reagen harus dididihkan terlebih dahulu lalu didinginkan. c. Pembuatan larutan HCl 25% sebanyak 500 mL Larutan HCl 25% sebanyak 500 mL dibuat dengan cara mengambil larutan HCl pekat sebanyak 337,8 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 1 L. Kemudian ditambahkan air bebas CO2 hingga tanda batas dan dikocok hingga homogen. d. Pembuatan reagen I (amonium molibdat 1%) Padatan NH4Mo7O24.4H2O ditimbang sebanyak 1 g, lalu dilarutkan dengan sedikit air bebas CO2 dalam gelas kimia. Larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, ditambahkan air bebas CO2 hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. e. Pembuatan reagen II (amonium vanadat 0,5%) Padatan NH4VO3 ditimbang sebanyak 0,5 g dan ditambah dengan larutan HNO3 pekat sebanyak 7 mL. Kemudian campuran dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, ditambahkan air bebas CO2 hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. f. Pembuatan reagen campuran Reagen I dan reagen II dicampur dengan volume masing-masing sebanyak 100 mL. Reagen ini harus digunakan dalam keadaan segar, tidak dapat dipakai lebih dari 1 malam. g. Pembuatan larutan induk P 2000 ppm Padatan KH2PO4 dikeringkan terlebih dahulu pada suhu 105 oC selama 2 jam, kemudian ditimbang sebanyak 4,3871 g. Padatan KH2PO4 dilarutkan dengan sedikit air bebas CO2 dalam gelas kimia. Larutan KH2PO4 dimasukkan ke dalam labu ukur 500 mL, ditambahkan air bebas CO2 hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. h. Pembuatan larutan standar P
i.
j.
k.
l.
1. Standar 0 Larutan HCl 25% diambil sebanyak 10 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL yang telah berisi sedikit air bebas CO2. Air bebas CO2 ditambahkan ke dalam labu ukur hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. 2. Standar 500 ppm Larutan standar induk P 2000 ppm diambil sebanyak 25 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Kemudian ditambahkan 10 mL larutan HCl 25% dan air bebas CO2 hingga 100 mL, lalu dikocok hingga homogen. 3. Standar 0-500 ppm Larutan standar induk P 500 ppm masing-masing diambil sebanyak 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan 1 mL. Masing-masing larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 10 mL dan ditambahkan dengan larutan standar 0 hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. Persiapan sampel Pupuk yang telah dihaluskan, ditimbang teliti sebanyak 0,2500 g dan dimasukkan ke gelas kimia 100 mL. Larutan HCl 25% sebanyak 10 mL ditambahkan ke dalam gelas kimia. Campuran larutan dipanaskan pada hot plate sampai larut sempurna, mendidih selama 10 menit. Campuran larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan air bebas CO2 ke dalam labu ukur lalu ditunggu hingga dingin, kemudian ditambahkan air bebas CO2 hingga tanda batas serta dikocok hingga homogen. Larutan dibiarkan semalam atau jika perlu disaring untuk mendapatkan ekstrak jernih dengan cepat. Penentuan Panjang Gelombang Absorbansi Maksimum Larutan standar P 50 ppm diambil sebanyak 1 mL dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Reagen campuran ditambahkan ke dalam larutan standar P sebanyak 9 mL, lalu dikocok hingga homogen. Absorbansi larutan standar P diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 390-470 nm. Pembuatan Kurva Baku P Deret larutan standar P masing-masing diambil sebanyak 1 mL ke dalam tabung reaksi. Reagen campuran ditambahkan ke dalam larutan standar P masing-masing sebanyak 9 mL, lalu dikocok hingga homogen. Absorbansi larutan standar P diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 410 nm. Penentuan kandungan P total dalam sampel Ekstrak jernih atau filtrat dari sampel pupuk ZA diambil sebanyak 1 mL dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Reagen campuran ditambahkan ke dalam filtrat sampel sebanyak 9 mL, lalu dikocok hingga homogen. Larutan sampel diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 410 nm.
4.4.5 Penentuan Kandungan Cu Persiapan reagen (a) Larutan standar sekunder natrium tiosulfat 0,1 M Timbang 2,5 g Kristal natrium tiosulfat pro analis, larutkan dalam air suling yang baru saja dididihkan, dan encerkan menjadi 100 ml dalam sebuah labu volumetric dengan air yang telah dididihkan. Jika larutan hendak disimpan selama lebih dari beberapa hari tambahakan 3 tetes kloroform. (b) Larutan natrium tiosulfat 0,01 M Pipet 10 ml larutan natrium tiosulfat 0,1 M, encerkan dalam labu volummetri 100 ml (c) Larutan KI 10% Timbang ± 5 g KI larutkan dalam 50 ml air suling (d) Larutan standar primer kalium iodat 0,01 M Oven kalium iodet pada temperature 120 C selama 2 jam, dan dinginkan dalam desikator. Timbang ± 0,358 g KIO3 , larutkan dengan air sulit, dan encerkan 100 ml dalam sebuah labu takar. (e) Larutan kalium iodat 0,01 M Pipet 10 ml larutan kalium iodat 0,1 M, encerkan dalam labu volummetri 100 ml (f) Larutan pati
Amilum ditimbang sebanyak ±1 g dan dimasukkan ke dalam gelas kimia. Akuades ditambahkan ke dalamnya sedikit demi sedikit hingga menjadi pasta, kemudian ditambahkan 100 mL akudes mendidih dan dididihkan sambil diaduk. (g) Indicator bromkresol hijau Padatan tetrabromo-m-cresolsulfonaftalen ditimbang sebanyak 0,1 g dan dilarutkan dengan 1,5 mL NaOH 0,1 N. Kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan akuades hingga tanda batas lalu dikocok hingga homogen. A. Pembakuan larutan natrium tiosulfat dengan Kalium iodat (KIO3, Mr 214) 10 ml kalium iodat ditambahkan 5 ml kalium iodida (KI) 10 % dan 1 mL larutan asam sulfat 1 M. Selanjutnya larutan dititrasi dengan larutan tiosulfat hingga berwarna kuning pucat, lalu ditambahkan dengan akuades sebanyak 20 mL dan indikator amilum sebanyak 2 mL hingga larutan berwarna biru. Larutan ditritrasi kembali hingga menjadi tak berwarna, kemudian dihitung konsentrasi larutan natrium tiosulfat. B. Penetapan kadar Cu Sampel pupuk ditimbang sebanyak 8 g lalu dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 mL, dan larutkan dengan 30 ml aquadest, lalu dididihkan selama 1 menit dan didinginkan kembali pada temperatur ruang. Indikator bromkresol hijau ditambahkan ke dalam larutan sebanyak 1-3 tetes dan ditambahkan larutan NH4OH sampai warna indikator menjadi hijau terang (pH 4). Kemudian larutan didinginkan pada suhu ruang, jika indikator berubah ke warna asamnya maka ditambahkan lagi larutan NH4OH (hindari penambahan berlebih, encerkan larutan dalam labu volumetric 50 ml. Pipet 25 ml larutan sampel, lalu masukkan ke dalam Erlenmeyer, tambahkan 25 ml larutan KI 10%, aduk larutan dengan baik kemudian dititrasi dengan larutan standar Na2S2O3 sampai warna larutan berubah menjadi kuning pucat. Kemudian ditambahkan 2 mL indikator amilum, dan dilanjutkan titrasi secara perlahan sampai warna larutan sama dengan warna sebelum penambahan KI dan warna tersebut bertahan 20 detik. 4.4.6 Penentuan Kadar Air Sampel pupuk ZA ditimbang sebanyak 1 gram, kemudian dikeringkan dalam oven dengan suhu 100 oC selama 30 menit. Sampel dikeluarkan dari oven dan dimasukkan dalam desikator, kemudian ditimbang massanya. Prosedur tersebut dilakukan berulang-ulang hingga diperoleh massa yang konstan. 4.5 Pengolahan Data 4.5.1 Penentuan Kandungan N Total Kadar total nitrogen dalam sampel pupuk dihitung dengan rumus sebagai berikut: ( )
4.5.2 Penentuan Kandungan P Total Kadar total fosfor dalam sampel pupuk dihitung dengan rumus sebagai berikut: ( ) Keterangan: C = konsentrasi PO43- hasil pembacaan kurva standar 142/190 = faktor konversi bentuk PO43- menjadi P2O5 fk = faktor koreksi kadar air (100 /(100 - kadar air)) 4.5.3 Penentuan Kandungan S Total Kadar total sulfur dalam sampel pupuk dihitung dengan rumus sebagai berikut:
(
( )
)
(
) (
)
4.5.4 Penentuan Kandungan Cu V. Hasil dan Pembahasan 5.1 Penentuan Kadar Air Sampel pupuk ZA awal dengan massa 1 gram setelah dilakukan pengeringan dengan suhu 100 oC diperoleh massa akhir 0,986 gram. Kadar air dalam sampel pupuk ZA dihitung dengan persamaan sebagai berikut: ( ) ( ) ( ) Berdasarkan perhitungan diketahui bahwa kadar air dalam sampel pupuk ZA adalah sebesar 1,44 %. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kadar air dalam sampel pupuk ZA tidak memenuhi persyaratan kadar air yang disyaratkan oleh SNI 02-1760-2005 yaitu maksimal sebesar 1,0%. Sampel pupuk ZA mengandung air 0,44% lebih besar dari persyaratan seharusnya. Hal tersebut disebabkan oleh sifat dari pupuk ZA yang higroskopis, sehingga pupuk ZA sangat mudah menyerap air baik pada saat dilakukan sampling maupun saat dilakukan analisis. 5.2 Penentuan Kandungan N Total E.1.1 Data Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Panjang Gelombang 485 490 495 500
Absorbansi 0.22 0.29 0.27 0.28
Kurva Penentuan Panjang Gelombang Maksimum 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 480
485
490
495
500
505
Dari data penentuan panjang gelombang maksimum diperoleh panjang gelombang maksimum pada 490 nm.
E.1.2 Data Penentuan Kurva Standar Konsentrasi (ppm) 0 (Blanko) 0.5 1 1.5 2 2.5 Sampel
Absorbansi 0 0.02 0.05 0.08 0.1 0.14 0.12
Kurva Baku Penentuan Kadar Nitrogen Pada Pupuk ZA 0.2 0.15 0.1
y = 0.0531x R² = 0.9894
0.05 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
E.1.3 Perhitungan E.1.3.1 Pembuatan Larutan Standar NH4Cl 100 ppm Penimbangan Padatan NH4Cl berat N 100 ppm = 0.1L Berat N = 100 ppm x 0,1 L = 10 mg = 0,01 gr BMNH4 Cl WNH 4 Cl x0,01gr ArN 53,491gr / mol x0,01gr 14,0067gr / mol 0,03819gr Pembuatan larutan standar NH4Cl (0.5 mg/L) V1 . M1 = V2 . M2 V
100 mL 1x 1
0 0. V1 = 0.5 mL 0 NH4Cl 0.5 mg/L, dipipet sebanyak 0.5 mL larutan stok NH4Cl 100 Untuk membuat larutan standar 5 = mg/L dan diencerkan dalam labumukur 100 mL dengan akuades sampai tanda batas. g
m
/
g
L
/ L
Perhitungan %N Rumus Y = ax a = slope %N
Absorbansi 1 V lar(liter) fp 100 % Slope Wsampel (mg )
Perhitungan %N pada Sampel Pupuk Dari kurva standar diperoleh persamaan y = 0,0531, dengan nilai regresi R2 = 0,9894 0,12 1 100 100 %N 250mL x103 L 100% 0,0531 10 1gram 1000mg / gr 2 1 %N 2,25 0,25L 500 100% 1000 mg %N 28,12% E.2
Pembahasan Pada awalnya penentuan kadar nitrogen dalam sampel pupuk ZA, ditentukan dengan menggunakan proses destilasi. Akan tetapi karena kendala teknis, yakni pada proses destilasi temperature tidak maksimal dan sampel dalam kondisi kurang basa, sehingga ammoniak tidak terbentuk sehingga tidak ada ammoniak yang turun ke dalam larutan penangkap. Analisis N total pupuk didasari oleh prinsip mengubah N-anorganik menjadi N-ammonium oleh asam sulfat yang dipanaskan sekitar380oC dan dengan menggunakan garam campuran/tablet Kjeldahl yang berisi Cu-sulfat, selenium, dan Na-sulfat sebagai katalisator. Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi CO, CO2, dan H2O. Sedangkan nitrogen akan berubah menjadi (NH4)2SO4. Asam yang mengandung amonium dibasakan dengan NaOH sehingga ion ammonium (NH4+) dikonversi menjadi ammoniak (NH3). Apabila ion ammonium direaksikan dengan reagen nessler (larutan basa dari Kalium tetra iodo merkurat (II)) akan didapatkan larutan yang berwarna kuning jingga dengan intensitas warna yang dihasilkan sesuai dengan jumlah kandungan ammonia atau ion ammonium. Reaksi yang terjadi:
Dari data perolehan kadar Nitrogen (%) dalam sampel pupuk yaitu sebesar 28,12%. Perolehan kadar nitrogen ini masih memenuhi syarat mutu yang terdapat pada SNI yakni di atas 21%.
5.3 Penentuan Kandungan S Total 5.3.1 Hasil Percobaan Massa sampel pupuk ZA = 1 gram Massa sampel pupuk tampa kadar air = 1 X 98,6 % = 0,986 gram Massa endapan BaSO4 A = 1,677 gram Massa endapan BaSO4 B = 1,692 gram Massa endapan BaSO4 C = 1,692 gram Rata-rata massa endapan BaSO4
Penentuan kadar SO4 dalam pupuk ZA Faktor S / BaSO4
= = = 0,137
( )
(
)
(
) (
)
( ) ( ) 5.3.2 Pembahasan Pupuk ZA mudah larut dalam air dan larutan yang dihasilkan tidak berwarna. Penambahan air pada sampel sulfat dilakukan agar sampel tersebut menjadi encer yang bertujuan untuk memperkecil kesalahan akibat kopresipitasi (kontaminasi endapan oleh zat lain yang larut dalam pelarut). Penambahan HCl pekat ini untuk memberikan suasana asam yang bertujuan untuk memperbesar kelarutan BaSO4 dan mencegah terbentuknya endapan lain seperti CO32-, PO43- terhadap Ba2+. Pengendapan dilakukan dalam keadaan larutan yang panas bertujuan untuk memperbesar kelarutan BaSO4 pada saat penambahan BaCl2 ke dalam sampel pupuk panas. Penambahan BaCl2 dilakukan secara berlebih yang bertujuan agar pengendapan BaSO4 dapat berlangsung sempurna (ditandai dengan penetesan dengan BaCl2 pada sampel yang tidak menimbulkan keruh). Pengadukan pada saat penambahan BaCl2 dilakukan secara perlahan-lahan dan teratur yang bertujuan untuk membentuk partikel endapan yang besar sehingga mempermudah proses filtrasi. Pencucian endapan bertujuan untuk menghilangkan kontaminasi pada permukaan endapan. Pengujian filtrat dengan larutan AgNO3 bertujuan untuk menguji apakah filtrat tersebut masih mengandung ion Cl- atau tidak (ditandai dengan adanya tetesan berwarna putih/AgCl saat penetesan AgNO3 pada sampel), apabila masih mengandung ion Cl- maka dilakukan pembilasan dengan akuades panas hingga filtrat tidak mengandung ion Cl-. Endapan dikeringkan pada suhu dibawah titik leleh BaSO4 pa a u u C Pendinginan dilakukan dalam desikator untuk menghindari penyerapan uap air di udara bebas. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, didapatkan kadar S total dalam pupuk ZA sebesar 23,51 %. Hal tersebut menandakan bahwa pupuk ZA yang dianalisis tidak memenuhi standar SNI 02-1760 tahun 2005 yang menyatakan bahwa kadar minimal sulfur dalam pupuk ZA minimal 23,8 %. 5.4 Penentuan Kandungan P Total 5.3.1 Penentuan Panjang Gelombang Absorbansi Maksimum Tabel 1. Absorbansi Larutan Standar pada Rentang Panjang Gelombang 390-470 nm Panjang Gelombang (nm) Absorbansi 390 0,18 400 0,22 410 0,27
420 430 440 450 460 470
0,20 0,16 0,12 0,12 0,09 0,08
0.3
Absorbansi
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 370
390
410
430
450
470
490
Panjang Gelombang (nm)
Gambar 1. Kurva Penentuan Panjang Gelombang Absorbansi Maksimum Berdasarakan hasil pengukuran absorbansi larutan standar P pada rentang panjang gelombang 390-470 nm diperoleh panjang gelombang absorbansi maksimum standar P pada 410 nm. 5.3.2 Penentuan Kurva Baku P Tabel 2. Data Absorbansi Larutan Standar P pada Panjang Gelombang 410 nm Konsentrasi (ppm) Absorbansi 0 0 10 0,06 20 0,09 30 0,13 40 0,16 50 0,21 0.25
y = 0,004x R² = 0,984
Absorbansi
0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
10
20
30
40
Konsentrasi (ppm)
Gambar 2. Kurva Standar P
50
60
Berdasarkan data absorbansi larutan standar P diperoleh persamaan kurva standar P dalah y = 0,004x dengan R2 = 0,984. 5.3.3 Pengukuran Sampel Hasil pengukuran absorbansi terhadap sampel pupuk ZA menunjukkan angka 0,19. Perhitungan untuk mendapatkan kadar P total dalam bentuk P2O5 adalah sebagai berikut: Persamaan kurva standar P : y = 0,004 x 0,19 = 0,004 x x = 47,5 ppm x adalah konsentrasi P sebagai PO43Untuk menentukan kadar P total dalam bentuk P2O5 menggunakan persamaan sebagai berikut: ( ) ( ) ( ) Berdasarkan perhitungan tersebut diketahui bahwa kandungan P total dalam pupuk ZA adalah sebesar 1,44%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa unsur P dalam pupuk ZA merupakan unsur mikro karena kadarnya kurang dari 5%. Adanya kandungan unsur P dalam pupuk ZA menunjukkan bahwa pupuk ZA masih dapat memenuhi kebutuhan tanaman akan unsur P namun dalam jumlah mikro. 5.5 Penentuan Kandungan Cu Massa kalium iodat Massa KI Volum titrasi pemnebakuan natrium tiosulfat Vtitrasi penetapan kadar Cu Massa sampel Massa sampel setelah dikurangi kadar air Mol kalium iodat dalam 10 ml kalium iodat:
O,358 g 5,086 g V1= 11,1ml; V2= 11,1ml; V3= 11,2ml V1=0,15 ml; V2= 0,15 ml 8,000 g 8,000x 98,6% =7,88 g
Mol Kalium iodide dalam 5 ml kalium iodida
Penentuan konsentrasi natrium tiosulfat IO3+ 5I+6H+ 3I2 +3 H2O -5 -4 Mula2x (mol) : 1,67 x 10 30,64 x 10 -5 Bereaksi (mol) : 1,67 x 10 8,35 x 10-5 5,01 x 10-5 5,01 x 10-5 -5 -5 Sisa (mol) : 0 36,69 x 10 5,01 x 10 5,01 x 10-5 6S2O32+ 3I2 3S4O62+ 6IMula2x (mol): 10,02 x 10-5 5,01 x 10-5 Bereaksi (mol): 10,02 x 10-5 5,01 x 10-5 5,01 x 10-5 10,02 x 10-5 Sisa (mol) : 0 0 5,01 x 10-5 10,02 x 10-5 6S2O32- + 12 Na+ 6Na2S2O6 Mol tiosulfat = mol natrium tiosulfat = 0,0001002 mol
Molaritas natrium tiosulfat adalah:
Penentuan Cu dalam sampel ZA Dari stoikiometri reaksi, maka diperoleh: Mol Cu = mol natrium tiosulfat Mol Cu dalam 25 ml larutan sampel = = = 0,00135 mmol Mol Cu dalam 50 ml larutan sampel = 0,00135 x 2 =0.002701 mmol % Cu = %Cu = %Cu = Pembahasan
2 76% ≈
2%
% Cu sangat kecil, dan saat penambahan larutan sampel + KI + indicator amylum, warna larutan yang seharusnya biru hanya tampak abu-abu pucat (yang menandakan kadar Cu sangat kecil) sehingga sangat sulit dalam pengamatan titik akhir titrasi. Dengan keadaan yang demikian, perlu dilakukan pemekatan sampel. Dalam hal ini telah dilakukan pemekatan sampel menjadi 8 kali semula, akan tetapi masih menunjukkan warna yang biru pucat saat ditambah indicator amylum, sehingga perlu dipertimbangkan untuk memekatkan sampel kembali, atau mengganti metode dengan spektrofotometri/ AAS sehingga lebih akurat dalam deteksi adanya Cu. VI. Kesimpulan Kesimpulan N Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan terhadap sampel pupuk ZA pasaran yang diambil 5 lokasi yang berbeda, didapatkan kadar N sebesar 28,12 %, kadar S sebagai sulfat sebesar 69,38 Sampel pupuk yang digunakan pada penelitian ini pupuk ZA (Ammonium Sulfat) yang memiliki syarat mutu kandungan nitrogen yang terdapat dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) yaitu sebesar lebih dari 21%. Metode analisa yang digunakan untuk penentuan nitrogen total dalam pupuk menggunakan kombinasi metode Kjedahl-Nessler dimana metode Kjedahl dilakukan untuk proses destruksi dan metode Nessler digunakan untuk penentuan kandungan Nitrogen dengan metode spektrofotomeri menggunakan spektrofotometer UV-Visibel yaitu Spektronik 20. Metode ini menggunakan pereaksi reagen nessler membentuk kompleks berwarna kuning-kecoklatan pada panjang gelombang maksimum 490 nm. Dari analisa data dan perhitungan, diperoleh kadar Nitrogen total dalam pupuk ZA sebesar 28,12% yang masih memenuhi syarat mutu yang tercantum dalam SNI. VII.Referensi American Public Health Association (APHA), 1992, Standard Method for Examination of Water and Waste Water 18th edition, Washington DC AOAC, 1995, AOAC Official Method of Analysis of AOAC International, 16th ed, Vol. 1, Chapter 2,2.1.01, Method 929.01, Sampling of Solid Fertilizers, USA AOAC, 1995, AOAC Official Method of Analysis of AOAC International, 16th ed, Vol. 1, Chapter 2,2.1.05, Method 929.02, Preparation of Fertilizers Sample, USA AOAC, 1995, AOAC Official Method of Analysis of AOAC International, 16th ed, Vol. 1, Chapter 2,2.6.13, Method 942.01, Copper in Fertilizers, Short Volumetric Method, USA
AOAC, 1995, AOAC Official Methods of Analysis of AOAC International, 16th ed, Vol. 1, Chapter 2,2.6.28, Method 980.02, Sulfur in Fertilizers, Gravimetric Method, USA Badan Standarisasi Nasional Indonesia (BSNI), 1989, SNI 19-0428-1989: Pengambilan Contoh Padatan, Jakarta Basset, J., R.C. Denney dan G.H. Jeffrey , 1991, Vogel’s Textbook of Quantitative Inorganic Analysis Including Elementary Instrumental Analysis, Longman Group UK Limited, London Badan Standarisasi Nasional Indonesia (BSNI), 1992, SNI 28-01-1992 Pupuk Urea Padat, Jakarta Badan Standarisasi Nasional Indonesia (BSNI), 2005, SNI 02-1760-2005: Pupuk Ammonium Sulfat, Jakarta Badan Standarisasi Nasional Indonesia (BSNI), 2005, SNI 02-3776-2005: Pupuk Fosfat Alam Untuk Pertanian, Jakarta Badan Standarisasi Nasional Indonesia (BSNI), 2010, SNI 28-03-2010: Pupuk NPK Padat, Jakarta Day, R.A. dan A.L. Underwood, 1998, Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam, diterjemahkan oleh: Iis Sopyan, Erlangga, Jakarta Horties, 2011, Pupuk, http://ershortiers.wordpress.com/2011/04/16/pupuk/, diakses tanggal 4 April 2012 Ihsan, N., 2012, Fungsi Belerang Bagi Tanaman, http://ceritanurmanadi.wordpress.com/, diakses tanggal 4 April 2012 Jackson, M.L., 1958, Soil Chemical Analysis, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New York Purwanto, E., 2010, Jenis dan Kegunaan Unsur Hara, http://hamidahmamur.wordpress. com/jenis-dankegunaan-unsur-hara/, diakses tanggal 8 April 2012 Renata, P. dan Friska, R., 2012, Pabrik Pupuk ZA (Amonium Sulfat) dari Amonium dan Asam Sulfat dengan Proses Netralisasi, http://digilib.its.ac.id/ITS-NonDegree-3100011044966-/17101, diakses tanggal 4 April 2012 Svehla, G., 1985, Vogel : Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semi Mikro, Edisi ke-5, Penerjemah : L.setiono dan A.H. Pudjaatmata, PT. Kalman Media Pustaka, Jakarta Wiryawan, A., 2011, Penentuan Sulfat, http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/ instrumen_analisis/gravimetri/penentuan-sulfat/, diakses tanggal 4 April 2012
