Review mengenai jurnal berjudul : :
“ANALISIS LOGAM-LOGAM LOGAM-LOGAM TRANSISI DAN IDENTIFIKASI SENYAWA-SENYAWA KIMIA PADA BATU MERAH DI DESA TAJUN DAN SEKITARNYA”
Oleh : I Wayan Karyasa dan I Made Kirna Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Undiksha
ABSTRAK :
Di Desa Tajun, Kabupaten Buleleng, Bali, telah dilakukan penelitian oleh I wayan Karyasa dan I Made Kirna dari Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Undiksha Bali mengenai potensi yang terkandung dalam batu merah yang ada di tempat itu. Adapun tujuan dilakukannya penelitian tersebut yakni:
Menganalisis kadar logam-logam transisi Fe, Co, Ni, Ci, Mn, Cr dan Ti yang ada dalam batu merah tsb, Mendeskripsikan kadar logam-logam transisi Fe, Co, Ni, Ci, Mn, Cr dan Ti dalam batu merah tsb dan keterkaitannya dengan warna yang ada pada batu merah, Mendeskripsikan senyawa-senyawa kimia dalam batu merah dengan warna yang dimilikinya.
Dalam penelitian ini , sampel batu merah yang diambil yaitu batu merah warna tanah, merah darah, dan merah kehitaman. Hasil detruksi bubuk batu merah dengan HNO3 dan HCL dengan penambahan beberapa ml HF 48% dianalisis kadar logamlogam transisinya dengan atomic absorption spectroscopy (AAS). Identifikasi senyawa-senyawa kimia yang terdapat dalam batu merah menggunakan metode difraksi sinar X bubuk (XRD) dengan radiasi Cu Kα1 (λ (λ = = 154,06 pm) pada 2 θ = 5 – 85 85o (suhu kamar). Setelah penelitian didapatkan hasil yaitu:
Adanya perbedaan kadar Fe, Co, Ni, Ci, Mn, Mn, Cr dan Ti Ti dalam batu merah bervariasi warna, Kadar kadar Fe, Co, Mn dan Ti lebih tinggi dari kisaran rat-rata, sedangkan Ni, Cu dan Cr ada dalam kisaran rata-rata, ada keterkaitan antara variasi kadar logam-logam transisi dan variasi warna batu merah (Fe, Mn dan Cr cendrung memberikan karakter warna tanah, sedangkan Cn, Ni, Cu, dan Ti cenderung memberikan karakter warna hitam,
Variasi warna kemungkinan berkaitan erat dengan variasi kadar logam-logam transisi yang terkandung dalam senyawa aluminosilikat, silikat, dan oksida tersebut (jika kandungan Mn, Cr dan Si semakin besar, semakin merah tanah; dan, sebaliknya, semakin banyak Fe, Ti, Co dan Al semakin hitam).
PENDAHULUAN :
Anorganik pigmen adalah oksida logam, atau sejumlah logam logam garam larut, pigmen anorganik juga dibagi menjadi pigmen anorganik alami dan buatan anorganik pigmen, pigmen anorganik alami adalah mineral pigmen. Pigmen organik adalah sejenis senyawa organik, yang dibagi menjadi dua kategori utama alami dan sintetik. Sekarang umum digunakan adalah sintesis organik pigmen, pigmen organik berbagai, warna lebih lengkap, kinerja lebih baik daripada pigmen anorganik. Anorganik pigmen adalah terutama karbon hitam dan besi, titanium, barium, seng, kadmium, timah, dan oksida logam lainnya atau garam. Pigmen organik dapat dibagi menjadi monoazo, phthalosianin azo, Danau, atau kategori lainnya pigmen cincin menyatu. Anorganik pigmen cepat, tahan panas, cuaca ketahanan pelarut, kuat bersembunyi kekuasaan, tapi tidak sangat lengkap, pewarnaan kekuatan rendah, cerah warna kontras, Bagian dari toksisitas logam oksida dan garam. Berbagai pigmen organik, kromatografi lengkap, warna yang murni, kuat mewarnai, tetapi bagian dari produk yang terang, perlawanan miskin pelarut tahan cuaca, bermutu tinggi pigmen organik juga memiliki cahaya yang sangat baik, pelapukan dan pelarut, tapi harganya mahal. Pigmen atau zat warna adalah zat yang mengubah warna cahaya tampak sebagai akibat proses absorpsi selektif terhadap panjang gelombang pada kisaran tertentu. Pigmen tidak menghasilkan warna tertentu sehingga berbeda dari zatzat pendar (luminescence). Molekul pigmen menyerap energi pada panjang gelombang tertentu sehingga memantulkan pajang gelombang tampak lainnya, sedangkan zat pendar memancarkan cahaya karena reaksi kimia tertentu. PIGMENT ATAU ZAT PEWARNA TERBAGI: • Pigment warna, berfungsi menambah warna dan memberikan daya tutup • Pigment terang, berfungsi menambah warna-warni metalik pada cat • Pigment extender, berfungsi menambah kekuatan cat pd bodi, menghasilkan viscositas dan mencegah pengendapan • Pigment flatting, digunakan untuk mengurangi kilap, terutama pada cat jenis doof.
SIFAT PIGMEN : • Mass Color/Mass Tone, menunjukkan warna dari pigmen yang digunakan dalam kekuatan penuh ( fullstrength). • Tinting Strength, yaitu kemampuan (relatif) suatu pigmen memberikan warna pada suatu basis putih. • Oil Absorption, adalah nilai yang mengindikasikan jumlah Linseed Oil yang diperlukan untuk membasahi suatu pigmen. • Hiding Power / Daya tutup, kemampuan suatu pigmen untuk menutupi subtrate yang mempunyai warna kontras (biasanya Hitam dan Putih / Black & White). • Lightfastness, sifat ini berhubungan dengan cat eksterior, karena energi radiasi dari sinar matahari merupakan sumber penyebab perubahan warna. Sinar Ultra violet dari sinar matahari lebih merusak terhadap perubahan warna dan kekuatan lapisan cat disbanding radiasi spectrum warna. • Exterior durability, ketahanan terhadap cuaca ( Exterior durability) dari resin pengikat dalam sistim pelapisan / coating sering kali menentukan tingkat colorfastness dari pigmen, karena kerusakan resin pengikat menyebabkan pengapuran pigmen yang menghasilkan tampak pudar yang tidak bergantung dengan ketahanan dari pigmen. • Bleeding, timbul bila suatu cat warna muda biasanya putih, diapplikasikan terhadap suatu sistim (cat dasar) warna tua yang mengadung pigmen organik yang dapat larut biasanya merah atau maroon. • Daya tahan alkali dan keasaman kuat, sifat ini biasanya berpengaruhnya pada saat cat telah diapplikasikan.
•
•
• • •
MACAM PIGMEN ORGANIK Pigment yang terbentuk dari senyawa-senyawa organic (karbon) Contoh : Fast Red 2R - Pigment Red 21, Lithol Rubine BK (Carmine 6B) Pigment Red 57:1 (15850:1), Phthalocyanine Blue, dsb. ANORGANIK Terbentuk dari mineral-mineral atau garam-garaman logam yang terbentuk secara alami (bahan galian) ataupun dari hasil reaksi kimia di pabrik. Pada jenis ini dikenal true pigment (atau disebut sebagai pigment saja) dan extender atau filler. Contoh : true pigmen (middle chrome-pigment yellow 34), extender (kaolin clay), metallik (bronze powder). FUNGSI PIGMEN Sebagai zat pewarna Memberi daya tutup Anti korosi
PIGMEN DALAM CAT Pigmen yang digunakan dalam pembuatan cat tembok : • Titanium Dioxide (TiO2)
Pigment yang paling dominan pada pembuatan cat tembok Tipe yang dipakai adalah tipe polished , dimana mineral Titanium Rutile dimurnikan, kemudian dipoles dengan bahan kimia tertentu sehingga menghasilkan pigment yang tahan terhadap sinar ultra violet atau UV (non yellowing ). • Inorganic Pigment Kebanyakan inorganic pigment adalah berasal dari metal based, sehingga memiliki ketahanan terhadap sinar UV. Selain itu, ketahanan terhadap panas juga tinggi, tetapi untuk aplikasi cat tembok, ketahanan panas tidak terlalu penting. • Organic Pigment Organic pigment memiliki unsur karbon yang dominan. Jenis warna yang dihasilkan dari organic pigment umumnya cerah dan memungkinkan adanya variasi warna yang menarik. Untuk pemakaian pigment jenis ini di dalam cat tembok, harus diperhatikan baik-baik jenis aplikasinya (interior-exterior ), dan juga light-fastness organic pigment yang dipilih harus sesuai, agar dapat dihasilkan cat tembok dengan kualitas yang diharapkan. Batu merah yang ada di Desa Tajun (Kabupaten Buleleng, Bali) menunjukkan ciri-ciri yang memungkinkan dieksplorasi menjadi bahan pigmen anorganik alami. Batuan yang berwarna merah tanah sampai merah gelap tersebut memiliki pori-pori, tidak luntur oleh sinar matahari dan air hujan, serta tidak ditumbuhi lumut. Hasil penelitian Karyasa, menyimpulkan kestabilan warna dari batu merah dari pengaruh pembubukan berbagai ukuran partikel, pencucian bubuk dengan larutan asam berbagai pH dan pemanasan bubuk sampai 800 oC. Penelitian lanjutan untuk mengidentifikasi dan mengarakterisasi senyawa-senyawa kimia yang berkaitan dengan sifat-sifat fisik tersebut perlu dilakukan.
METODE :
Metode penelitiannya yaitu mengambil bongkahan batu merah dengan warna merah tanah, merah darah, merah kehitaman, dan hitam dari lima lokasi berbeda lalu mencucinya dengan aquades beberapa kali dan dikeringkan sampai beratnya konstan. Sampel serbuk didapatkan dengan menjadikan satu masingmasing variasi warna dari lima lokasi tersebut dan dijadikan bubuk yang homogen. Kemudian menambahkan larutan campuran asam nitrat dan asam klorida, menambahkan asam flourida 48% secukupnya pada tiap-tiap bubuk sampel sampai terdestruksi sempurna, dan mengencerkannya. Lalu melakukan menganalisis kadar logam-logam transisi (Fe, Co, Ni, Cu, Cr, dan Ti) dengan metode AAS (atomic absorption spectroscopy) dan mengidentifikasi senyawa-senyawa kimia yang terdapat dalam batu merah menggunakan metode difraksi sinar X bubuk (XRD) dengan radiasi Cu Kα1 (λ = 154,06 pm) dan pengurkuran pada rentang 2θ = 5 – 85o (suhu kamar).
HASIL DAN PEMBAHASAN :
Analisis Logam Transisi dengan AAS Kandungan besi paling besar ke kecil yaitu pada batu merah variasi warna merah tanah ke warna semakin gelap (hitam). Batu merah berbagai variasi warna mengandung kadar Fe yang lebih tinggi dibandingkan dengan kadar rata-rata Fe pada kerak bumi (5,2% berat). Warna merah pada batu merah mungkin karena kandungan logam Fe. Kandungan kobal (Co) pada variasi warna hitam paling besar dan meningkat kadarnya dari warna merah tanah ke hitam. Batu merah berbagai variasi warna mengandung kobal lebih dari 7-11 kali lipat dari kadar rata-rata Co pada kerak bumi (0,001% berat). Kandungan nikel (Ni) pada batu merah variasi warna hitam paling besar, namun sampel warna merah darah kadarnya paling kecil dan selisihnya dengan warna terdekat (merah tanah dan merah kehitaman) tidak besar jika dibandingkan dengan sampel warna hitam. Namun batu merah berbagai variasi warna mengandung nikel yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan kadar rata-rata Ni pada batuan kerak bumi (0,020% berat). Kandungan tembaga (Cu) paling besar pada batu merah variasi warna hitam. Namun sampel warna merah darah kadarnya paling kecil dan selisihnya dengan warna terdekat (merah tanah dan merah kehitaman) tidak besar jika dibandingkan dengan sampel warna hitam. Hal ini mirip dengan kandungan nikel (Ni). Batu merah dengan variasi warna merah darah dan merah hampir sama dengan kadar rata-rata Cu pada batuan kerak bumi (0,0001% berat), namun berbeda cukup besar untuk batu merah warna kehitaman sampai hitam. Kandungan kromium (Cr) paling besar pada batu merah variasi warna merah tanah melebihi kandungan Cr batuan kerak bumi rata-rata (0,037% berat), namun sampel batu merah warna merah darah, merah kehitaman, dan hitam mengandung kromium yang jauh lebih kecil. Warna kekuningan pada batu merah tanah kemungkinan ada kaitannya dengan kandungan kromium. Identifikasi senyawa kimia dengan XRD
Pola difraksi sinar X dari bubuk sampel batu merah bervariasi warna (S1 = merah tanah, S2 = merah darah, S3 = merah kehitaman, S4 = hitam) Selanjutnya untuk mengidentifikasi senyawa-senyawa kimia dilakukan dengan cara finger print, hasil indetifikasinya sebagai berikut:
Identifikasi fasa cara “finger print” dari bubuk sampel warna hitam dan warna merah tanah
Hasil dari identifikasi fasa dengan cara finger print pada batu merah berwarna merah tanah terhadap pola difraksi yang kemudian dicocokkan dengan bank data dari ICSD (kristal tunggal) dan PDF (bubuk) yaitu terdapat aluminosilikataluminosilikat Fe (PDF nomor 84-0983 dan 74-2020), Mn (PDF nomor 87-1717 dan 85-1278), Co (PDF nomor 86-0657), Ni (PDF nomor 74-0731), Cu (PDF nomor 84-0391), Ti (PDF nomor 22-0502), dan oksi da- oksida besi (α-Fe2O3, ICSD nomor 82904 dan Fe3O4, ICSD nomor 20596). Dari sampel ini terjadi pergeseran dua theta pada aluminosilikat dan oksida yang mungkin karena adanya ikatan aluminosilikat atau karena adanya substitusi kation-kation pada logam transisi tersebut. Secara keseluruhan, identifikasi batu merah dengan pola difraksi sinar X ini didapatkan fasa utama penyusunnya yaitu senyawa aluminosilikat dari besi (Fe), yaitu Sillimanit (PDF 84-0983) dengan rumus kimia Fe0,02Al1,98SiO5 atau Almandin (PDF 74-2020) dengan rumus kimia Fe3Al2(SiO4)3 atau gabungan keduanya dengan pertukaran ion-ion Al3+ dan Fe3+ dengan ion logam transisi lainnya karena interkalasi (ion-ion logam lainnya tersebut menempati ruang interstisi kristal aluminosilikat). (M1)a(M2)bFecMndTieCof{NigCuhCri(M3)j}AlxSiyOz merupakan rumus senyawanya dengan (M1 = logam alkali, M2 = logam alkali tanah, M3 = logam lainnya yang keberadaannya sangat kecil (trace)).
Adanya aluminosilikat-aluminosilikat lainnya menunjukkan adanya fasa pendamping. Sedangkan oksida-oksida besi terbentuk sebagai akibat dari substitusi ion besi dengan ion-ion logam transisi lainnya atau karena terjadinya interkalasi dimana ion-ion logam lainnya tersebut menempati ruang interstisi kristal aluminosilikat.
Keterkaitan variasi fasa teridentifikasi dengan variasi warna batu merah
Besi aluminisilikat termodifikasi kemungkinan memberi kontribusi warna merah tanah (merah coklat kekuningan) jika fraksi mol Mn, Cr, Si semakin besar, sedangkan kontribusi warna hitam diberikan oleh fraksi mol Fe, Ti, Co dan Al. Warna merah tanah dikontribusi juga oleh fasa besi silikat termodifikasi. Tetapi warna hitam dikontribusi oleh oksida-oksida besi termodifikasi.
SIMPULAN :
Menurut saya, walaupun secara keseluruhan jurnal ini sudah menjawab tujuan penelitian, namun hasil yang didapatkan belum cukup menjawab apa yang melatarbelakangi penulisan penelitian ini, dimana batu merah ini berpotensi menjadi pigmen anorganik alami. Terlihat dari kesimpulan yang tidak menyimpulkan apa yang jadi melatarbelakangi penelitian. Selain itu sesuai dengan penulis penelitian ini, memang perlu dikaji lebih dalam lagi karena data yang didapatkan masih sangat terbatas, ditunjukkan dari belum teridentifikasinya 80% komponen batu merah (selain variasi warna hitam) serta dengan banyaknya dugaan dugaan (masih berupa kemungkinan) pada identifikasi XRD dari penulis penelitian ini. Dugaan-dugaan ini karena identifikasi XRD memang harus diikuti dengan metode-metode lain agar mendapatkan hasil identifikasi yang menyeluruh sehingga menemukan kesimpulan yang lebih konkret.
