## KOMPUTASI ENERGI ELEKTRONIK PEMBENTUKAN KITOSAN DARI KITIN CANGKANG UDANG DAN PENGARUHNYA AKIBAT KEBERADAAN LOGAM BERAT
Bayu fernanda 1) , Ratnawulan 2) dan Hidayati 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang bayufernanda84@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Shrimp  waste  in  the  form  of  skin,  head  and  tail  of  a  substance  containing  protein  and  chitin  can  be processed  into  chitosan  which  has  many  uses.  Chitosan  is  obtained  from  chitin  which  is  reacted  with  NaOH. Chitosan  can  be  processed  and  used  as  an  absorbent  material  heavy  metals  generated  by  industrial  waste. Owned energy chitosan obtained by Ev 798,4. However kitosani formation process, and how the influence of the presence  of  heavy  metals  to  the  energy  can  not  be  explained.  Based  on  that,  the  purpose  of  this  study  was  to determine the change in potential energy and activation energy in the formation of chitosan and the influence of the  presence  of  heavy  metals  to  energy  chitosan.This  research  was  a  theoretical  study  that  uses  CS  software Chemoffice  and  winmopac  to  see  the  chitosan  molecular  electronics  and  pengruh  heavy  metals.  Using  this software obtained data  such as the distance between molecules, molecular  charge and potential energy at  the time of formation of chitin chitosan reacted with NaOH. Then chitosan is reacted with heavy metals, from here will be visible effect of heavy metals on the energy chitosan.
Keywords : Chitosan, NaOH, Copper (Cu), Iron (Fe), Cadmium (Cd), Activation Energy

## PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  maritim  yang mempunyai  potensi  cukup  besar  sebagai  penghasil jenis  ikan  dan  hewan  laut  lainnya  seperti  udang  dan kepiting. Hal ini tentunya menyisakan limbah berupa cangkang  udang.Penyusun  utama  cangkang  udang adalah kitin,  suatu polisakarida alami  yang  memiliki banyak  kegunaan,  seperti  sebagai  bahan  pengkelat, pengemulsi  dan  absorben.  Hasil  penelitian  Hargono, 2008  menyatakan  bahwa  kitin  yang  terkandung dalam  limbah  cangkang  udang  sebesar  24,3  %  dari berat keringnya [8].
Udang dapat  klasifikasikan sebagai berikut: [22] Kelas           : Crustacea (binatang berkulit keras) Sub Kelas   : Malacostraca (udang tingkat tinggi) Super Ordo : Eucarida Ordo : Decapoda (binatang berkaki sepuluh) Sub Ordo  : Natantia (kaki untuk berenang) Famili:         : Palaemonidae, Penaeidae
Berdasarkan  penelitian  sumber-sumber  kitin  dan kitosan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Sumber-Sumber Kitin dan Kitosan [14] No Sumber Jumlah (%) 1 Jamur/cendawan 5-20 2 Tulang cumi-cumi 3-20 3 Kalajengking 30 4 Laba-laba 38 5 Kecoa 35 6 Ulat sutra 44 7 Kepiting 69 8 Udang 70
Udang  merupakan  salah  satu  hewan  yang digemari untuk di konsumsi. Tubuh udang terdiri atas dua bagian,  yaitu  bagian depan dan  bagian  belakang (perut).Seluruh  tubuh  tertutup  oleh  kerangka  luar yang  disebut eksoskeleton ,  yang  terbuat  dari  bahan kitin.  Bagian  kepala  beratnya  kurang  lebih  36-49%, bagian daging antara 24-41%, dan kulit 17-23% dari total  berat  badan [23] .  Persentase  dari  pengolahan udang  berkisar  antara  30-75%  dari  berat  udang. Berdasarkan  hal  tersebut  jumlah  bagian  yang terbuang  dari  usaha  pengolahan  udang  cukup tinggi.Limbah  kulit  udang  mengandung  konstituen utama  yang  terdiri  atas  protein,  kalsium  karbonat, kitin,  pigmen,  abu  dan  lain-lain.kulit  udang  menjadi produk  kitosan  yang  dapat  dimanfaatkan  untuk mengabsorbsi logam berat [13] .
Kitosan  merupakan  senyawa  turunan  kitin, senyawa  penyusun  rangka  luar  hewan  berkaki banyak  seperti  kepiting,  ketam,  udang,  dan serangga.Nama  kitin  ( chitin )  berasal  dari  bahasa Yunani yang artinya “Jubah” atau “Amplop”.Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur kitosan [8] .
Kitosan  merupakan  sejenis  molekul.Molekul adalah  sekelompok  atom  yang  bermuatan  listrik netral,  terikat  kuat  bersama  dan  berprilaku  sebagai
partikel  tunggal.  Molekul  terdiri  dari  sejumlah  atom yang  begabung  bersamaan    ikatan  kovalen,dan  atom tersebut akan berkisar dari jumlah yang paling sedikit (dari  atom  tunggal,seperti  gas  mulia)  sampai  jumlah yang  sangat  banyak  (seperti  pada  polimer,  protein atau bahkan DNA) [9] . Ikatan kovalen  yang mengikat molekul secara bersamaan dengan sangat kuat, tetapi hal    ini  tidak  berhubungan  dengan  sifat  fisik  suatu zat.
Sifat  fisik  suatu  zat  ditentukan  oleh  gaya  antar molekul,  gaya  tarik  antara  suatu  molekul  dengan tetangganya.Titik  leleh  dan  titik  didih  substansi molekuler  cenderung  untuk  menjadi  gas,  cairan  atau padatan yang bertitik leleh rendah, karena gaya tarik menarik  antar  molekul  terhitung  lemah,  untuk memutus  ikatan  kovalen  yang  dilelehkan  atau dididihkan sebuah zat molekuler [7] . Ukuran titik leleh dan  titik  didih  akan  bergantung  pada  kekuatan  gaya antar molekul. [1] .
Suatu  molekul  terjadi  karena  interaksi  yang terjadi  antar  sekelompok  atom  tertentu  sedemikian sehingga  energi  sistem  bersama  lebih  kecil  dari energi  sistem  bersama  lebih  kecil  dari  energi  atom- atom  penyusunannya  dalam  keadaan  terpisah [18] . Sebaliknya  bila  interaksi  itu  menyebabkan  energi total  sistem  meningkat,  maka  atom-atom  itu  akan saling menolak dengan yang lainnya sehingga terjadi pembentukan molekul.
Bahan  yang  tersusun  oleh  deretan  atom-atom yang tersusunteteratur letaknya dan berulang (periodik)  disebut  bahan  kristal.  Sebaliknya,  zat padat  yang  memiliki  keteraturan  yang  demikian disebut  bahan  amoft  atau  bukan  kristal [11] .  Susunan atom  pada  kristal  paadat  memperlihatkan  bahwa sekelompok  kecil  atom  membentukpola  yang berulang  yang  disebut  kisi.  Satuan  pengulangan  kisi adalah unit sel [19] .
Kitosan dapat digunakan sebagai
absorben/penyerap  yang  dapat  menyerap  logam- logam  berat,  seperti  Zn,  Cd,  Cu,  Pb,  Mg  dan Fe.kitosan  mampu  mengabsorbsi  logam-logam  berat melalui  mekanisme  pembentukan  khelat  dan  atau penukar  ion.  Logam  berat  merupakan  sumber pencemar yang sangat membahayakan bagi lingkungan.  Beberapa  contoh  logam  berat  yang beracun  bagi  manusia  adalah:  arsen  (As),  kadmium (Cd), tembaga (Cu), timbal (Pb), merkuri (Hg), nikel (Ni),  dan  seng  (Zn) . Logam  berat  berbahaya  karena dapat mengganggu kehidupan organisme di lingkungan  jika  keberadaannya  melampaui  ambang batas.Logam-logam  berat  ini  juga  mengancam kesehatan  manusia  karena  dapat  menjadi  senyawa toksik  bila  melampaui  ambang  batas  dan  berada dalam tubuh manusia.
Logam berat merupakan sumber pencemar yang sangat  membahayakan  bagi  lingkungan.  Beberapa contoh  logam  berat  yang  beracun  bagi  manusia adalah  besi  (Fe),  tembaga  (Cu),  dan  kadmium (Cd) [22] . Logam berat berbahaya karena dapat
mengganggu kehidupan organisme di lingkungan jika keberadaannya  melampaui  ambang  batas.Logam- logam  berat  ini  juga  mengancam  kesehatan  manusia karena dapat menjadi senyawa toksik bila melampaui ambang batas dan berada dalam tubuh manusia.Berbagai upaya dilakukan dalam penanggulangan  masalah  logam  berat  ini,  seperti metode fotoreduksi, penukaran ion (resin), pengendapan, elektrolisis dan adsorbsi serta mengembangkan  semua  metode  tersebut  dalam kerangka yang ramah lingkungan. Dari banyak logam berat  logam  yang  paling  berbahaya  yaitu  logam  Cu, Fe, dan Cd.
Pencemaran air merupakan salah satu pencemaran lingkungan. Pencemaran air disebut juga polusi  air  yaitu  masuknya  atau  tercampurnya  unsur- unsur  berbahaya  ke  dalam  airyang  dapat  terjadinya kerusakan  lingkungan [16] .  Sumber  pencemaran  air yang penting adalah  industri, aktivitas rumah tangga serta  limbah  pertanian  dan  peternakan.  Pencemaran air  tidak  hanya  mempengaruhi  manusia  saja  namun juga memberikan dampak pada mahkluk hidup lain.
Pencemaran  air  yang  diakibatkan  dampak buangan  industribanyak  mengandung  logam-logam berat  yang  dapat  membahayakan.  Senyawa  logam berat sering digunakan dalam  industri sebagai  bahan baku,  bahan  tambahan  maupun  katalis.  Keberadaan logam  berat  di  lingkungan  dapat  mengganggu kehidupan  organisme [5] .  Apabila  suatu  pengganggu terdapat  pada  suatu  organisme,  maka  dapat mengurangi  kinerja  dari  organisme  tersebut.  Untuk itu dilakukan penyerapan logam berat tersebut. Salah satu  senyawa  yang  dapat  menyerap  logam  berat adalah kitosan.
Penyerapan  limbah  logam  berat  menggunakan kitosan  adalah  dengan  mereaksikan  kitosan  dengan limbah  logam  berat,.  Logam  berat  yang  divariasikan adalah  tembaga  nitrat  (CuNO 3 ),  besi  nitrat  (FeNO 3 ), dan kadmium nitrat (CdNO 3 ) [4] ..
Berbagai upaya dilakukan dalam
penanggulangan  masalah  logam  berat  ini,  seperti metode fotoreduksi, penukaran ion (resin), pengendapan, elektrolisis dan absorbsi serta mengembangkan  semua  metode  tersebut  dalam kerangka  yang  ramah  lingkungan.Salah  satu  metode pengolahan  limbah  yang  mudah  dan  ramah lingkungan adalah  metode absorbsi dengan adsorben alami seperti kitosan.
Dalam  beberapa  tahun  terakhir,  pertimbangan kesehatan masyarakat, lingkungan dan ekonomi telah membuat tekanan untuk mempertimbangkan kembali metode  yang  digunakan  untuk  pengobatan  dan pembuangan limbah beracun. Hal ini benar, terutama untuk  air  limbah  yang  mengandung  racunseperti logam berat, karena logam tidak dapat dimusnahkan, tentu  yang  dapat  mereka  lakukan  adalah  untuk meningkatkan  pengurangan  logam  dari  lingkungan mereka.
Sejak diperkenalkan
pertama untuk menghilangkan  logam  berat,  karbon  aktif  yang tidakdiragukan  lagi  menjadi  absorben  yang  paling populer dan banyak digunakan dalam pengolahan air limbah aplikasi di  seluruh dunia.Namun  butuh  biaya yang  lebih  besar  dalam  proses  penyerapannya. Karbon  aktif  juga  memerlukan  agen  pengompleks untuk  meningkatkan kinerja penghapusan untuk  ion- ion anorganik [21] .Oleh karena itu, situasi ini membuat tidak  lagi  menarik  secara  luas  digunakan  dalam industri  skala  kecil  karena  biaya  tidak  efisien  untuk industri.
Karena  masalah  yang  disebutkan  sebelumnya, absorben  alternatif  untuk  menggantikan  karbon  aktif mahal  telah  diintensifkan  di  baru-baru  ini.Perhatian telah  difokuskan  pada  berbagai  absorben,  yang memiliki  kapasitas  dan  mampu  menghilangkan logam  berat  yang  tidak  diinginkan  dari  air  yang terkontaminasi di biaya rendah yaitu kitosan.Sebagai alternatif  untuk  proses  pengobatan  tradisional, kitosan  biopolimer  dapat  menjadi  jawaban  untuk pencegahan  pencemaran  air  oleh  logam  berat  dan banyak  unsur-unsur  lain.  Proses  penyerapan  ini dikenal dengan absorsi [3] .
Absorsi  logam  berat oleh kitosan  adalah proses pemisahan  dimana  komponen  logam  tertentu  dari suatu  fase  fluida  berpindah  ke  permukaan  zat  padat yang  menyerap  (absorbent) [19] .  Biasanya  partikel- partikel  kecil,  zat  penyerap  (kitosan)  ditempatkan dalam  suatu  hamparan  tetap  kemudian  fluida dialirkan melalui hamparan tersebut sampai zat padat itu  mendekati  jenuh  dan  proses  pemisahan  yang dikehendaki tidak dapat berlangsung lagi
Proses  penyerapan  atau  yang  dikenal  dengan absorsi  membutuhkan  zat  penyerap.  Kitosan  adalah zat  penyerap  yang  baik.keberadaan  suatu  zat  racun dapat  mempengaruhi  aktivitas  penyerap.  Logam berat  mempunyai  kemampuan  untuk  berikatan dengan  kitosan,  sehingga  kitosan  mudah  terhalang kerjanya [17] . Absorsi adalah  proses  mengumpulkan  zat dalam  larutan.  Absorsi  adalah  operasi  perpindahan massa dalam fase cair ditransfer ke fase padat. Istilah absorsi  digunakan  juga  untuk  menggambarkan  dua jenis kekuatan interaksi antara absorbat dan absorben [22] .. Proses absorsi dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Skema Ilustrasi Langkah Absorpsi [22] .
Adsorpsi dapat terjadi pada permukaan luar dari absorben  dalam  pori  makro,  tapi  daerah  permukaan makro dan mesopori kecil dibandingkan dengan luas permukaan.  proses  pertukaran  ion  dipengaruhi  oleh ukuran  partikel  tanah  dan  konsentrasi  nuklida. Biasanya  tingkat  pertukaran  ion  menurun  dengan meningkatnya ukuran atom [10] .
Data  energi  aktivasi  proses  adsorpsi  ion  logam berat oleh kitosan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2.  Data Eksperimen Tingkatan Energi  Kitosan
Terhadap Absorsi Logam Berat [13] absorben Ion logam Ea ( eV ) kitosan Logam fe 4,6 Logam Cu 3 Logam Cd 2,4
Untuk  mengetahui  pengaruh  logam  berat terhadap  energi  kitosan,  maka  nilai  energi  dasar kitosan  dapat  dibandingkan  dengan  nilai  energi kitosan setelah berikatan dengan logam berat dengan mengambil tingkat perbedaan energi terbesar kitosan dengan logam berat.
Wiyarsi  dan  Erfan,  2009 [22] pada  penelitiannya mengemukakan  semakin  tingkat  serapan  kitosan terhadap logam berat mempengaruhi tingkat energinya.Dimana  semakin sedikit kitosan menyerap logam  berat  semakin  sedikit  pula  pengaruhnya terhaadap energi kitosan. Sebaliknya semakin banyak kitosan  menyerap  logam  berat  semakin  besar  pula pengaruhnya  terhadap  energi  kitosan.  Pada  saat kitosan  melakukan penyerapan terjadi  interaksi  antar molekulnya .
Kitosan yang diisolasi dari limbah udang , dapat digunakan  sebagai  adsorben  logam  berat  yang meliputi  kromium,  tembaga,  besi,  zink  dan  nikel. Berdasarkan  harga  efisiensi  penyerapan,  kitosan merupakan  adsorben  yang  baik  untuk  logam kromium, tembaga dan besi pada suhu kamar.
Penelitian  tentang  kitosan    ini  telah  bayak dilakukan oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Army [2] .,Dalam  penelitiannya  menyimpulkan  bahwa Semakin  banyak  jumlah  kitosan  yang  digunakan maka  konstanta  kecepatan  penyerapan  logam semakin  besar  dan  penyerapan  semakin  cepat.  Edi juga meneliti tentang kitosan, dalam penelitiannya ia menyimpulkan  bahwa  dengan  penambahan  NaOH yang sangat pekat dapat mengaktifkan kitin sehingga adsorben  kitosan  mampu  mengabsorsi  Cd  dalam limbah  cair  industri  kimia  sebesar  90% [6] .Selain  itu Rinaudojuga  melakukan  penelitian  tentang  kitin  dan kitosan,  dari  penelitiannya  menyimpulkan  bahwa interaksi  antar  molekul  sebagai  bahan  dasar pembentukan  kitosan  mengandung  energi  sebesar 798,2 eV [17] .
Walaupun  telah  banyak  penelitian  tentang  kitin dan kitosan,  namun proses terbentuknya kitosan  dari kitin  dan  pengaruh  logam  berat  terhadap  energinya belum  diketahui.  Hal  ini  disebabkan  energi  yang terlibat  dalam  transfer  elektron  peda  setiap  proses belum diketahui. Untuk mengetahui proses ini, maka dilakukan  penelitian  tentang  komputasi  energi elektonik  kitosan  dari  kitin  cangkang  udang  dan pengaruh  logam  berat  terhadap  energi  kitosan menggunakan software CS Chemoffice dan Winmopac .

## METODE PENELITIAN
Jenis  penelitianini  termasuk  dalam  penelitian teoritik  dalam  bidang  kajian  Fisika  Material  dan Biofisika.Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Fisika  Material  Universitas  Negeri  Padang,  bulan April sampai Juni 2015.Dalam Penelitian membutuhkan  instrumen  komputer  menggunakan software CS  Chemoffice dan winmopac. Adapun variabel  dalam  penelitian  ini  terbagi  atas  dua  yaitu variabel  bebas  dan  variabel  terikat.Variabel  bebas adalah  himpunan  sejumlah  gejala  yang  memiliki aspek  yang  mempengaruhinya.  Variabel  terikat adalah  himpunan  sejumlah  aspek  atau  unsur  yang didalamnya  berfungsi  sebagai  menerima  atau menyesuaikan  diri  dengan  variabel  lain.  Variabel bebas  dalam  penelitian  ini  adalah  jenis  logam  berat yang di variasikan dan varibel terikatnya adalah jarak antar molekul,  muatan elektron  yang teraktivasi,  dan energi aktivasinya.Pelaksanaan penelitian ini menggunakan software CS Chemoffice dan winmopac.Software  chemoffice yang  digunakan untuk  menggambar  molekul,  menentukan  posisi molekul, dan menentukan jarak antar molekul. Langkah pertama yang dilakukan adalah menggambar  molekul.untuk  menggambar  molekul adalah  menuliskan  nama  atom  pada  layar  dan menghubungkan dengan atom lain dengan menggunakan garis  lurus seperti pada Gambar 3.
Gambar 3.contoh skema kitin sebagai pembentukan kitosan.
Kemudian  Memutar  dan  mengatur  posisi molekul pereaksiYang  bertujuan untuk mendapatkan posisi  terbaik  dari  molekul  tanpa  merubah  panjang ikatan  molekul  dan  sudut  reaksi  antar  molekul. Semua  molekul  di  blok  terlebih  dahulu  agar  posisi dan  sudut  antar  atom  tidak  berubah.  Memutar  posisi molekul dapat dilakukan dengan menggunakan menu yang  terdapat  pada  sebelah  kiri  layar.Berdasarkan data  energi  yang  diperoleh  di  winmopac  selanjutnya dihitung  perbedaan  energi  yang  tersimpan  di  dalam mekanisme  reaksi kitosan .Jadi,  energi  aktivasi  dan muatan  molekul  diperoleh  dari  koordinat  internal. Hasil perhitungan energi aktivasi tersebut, diverifikasi  dengan  hasil  eksperimen  untuk  melihat proses kajian elektronik yang dilakukan pada kitosan sudah benar atau belum.  Setelah  diperoleh  energi dari  kitosan,  kemudian  ditambahkan  molekul  logam berat,  yaitu  dengan  memvariasikan  logam  berat  Cd, Fe,  Cu.  Langkah  yang  digunakan  sama  dengan langkah  a  sampai  c  sehingga  diperoleh  energi aktivasinya.
Setelah  diperoleh  data  dilakukan  teknik pengumpulan  data.Teknik  pengumpulan  data  secara langsung  dan  tidak  lansung.Data  yang  diperoleh secara  lansung  adalah  muatan  molekul,  dan  jarak antar  molekul,  yang  merupakan  struktur  geometri dari kitosan sebelum dan setelah ditambahkan logam berat.Struktur  goometri  tersebut  diperoleh  dengan bantuan  software CS  Chemoffice .  Struktur  geometri dan  keadaan  elektronik  tiap  molekul  dioptimasi terhadap energi total menggunakan software winmopac .  Sedangkan  data  tak  lansung  adalah perbedaan  energi  potensial  akibat  variasi  jarak  antar dua molekul  diperoleh  dengan menggunakan persamaan ∆E= |E R –E a ..............................................................(1)
dan pengaruh pemberian logam berat terhadap energi dari kitosan menggunakan persamaan ∆E = |E sebelum berikatan –E setelahberikatan |.........................(2)
Data yang didapat berupa nilai muatan molekul, jarak antar molekul, dan energi potensial ditampilkan dalam  bentuk  tabel  data.  Kemudian  dibuat  grafik hubungan  antara jarak antar molekul dengan muatan, dan  grafik  hubungan  antara  molekul  dengan  energi. Sehingga  akan  terlihat  hubungan  antara  jarak  antar molekul  dengan  muatan  serta  energi  potensial
ditampilkan  dalam  bentuk  dengan  energi  potensial dari karakteristik fisis kitosan . Kemudian dibandingkan dengan penambahan  logam  berat  yang ditampilkan  dalam  bentuk  grafik.  Dari  grafik  akan terlihat  pengaruh  penambahan  logam  berat  terhadap energi potensial kitosan.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 1. Hasil Penelitian
Selain  jarak  antar  atom  dan  muatan  dari elektron  untuk  masing-masing  atom  yang  terlibat dalam pembentukan kitosan didapat juga energi yang tersimpan  sebelum  berikatan  membentuk  kitosan yang terdapat pada Tabel 1.
Tabel  3.  Data  Energi  Awal  Dari  Molekul
Pembentukan Kitosan Molekul Energi (eV) Kitin -2799,54071 NaOH -313,42253
Untuk  mendapatkan  kitosan    maka  dilakukan pengikatan  antar  molekul-molekul  penyusun  yaitu kitin dengan NaOH.
Pembentukan  kitosan  dengan  mereaksikan senyawa  kitin  dengan  NaOH.  Atom  yang  berikatan adalah  H 32 dan  O 14. Dari  banyak  atom  antara  dua senyawa  tersebut  atom  ini  yang  dapat  berikatan. Bentuk ikatannya dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Proses pembentukan kitosan a. Kitin (C 8 H 13 NO 5 )berikatan dengan NaOH
b. Grafik energi potensial
Gambar  4  adalah  grafik  perbedaan  nilai  energi akibat  variasi  jarak.  Perbedaan  energi  mengalamio peningkatan  pada  jarak  sekitar  1,54Å  dan  mencapai nilai  maksimum  pada  jarak  1,17  Å  yaitu  sebesar 2001,17198  eV.  Sehingga  diperoleh  energi  aktivasi
akibat  pengikatan  ini  adalah  798,36873  hal  ini menunjukkan  bahwa  elektron  mengalami  eksitasi karena adanya penyerapan energi akibat penambahan molekul.
Hal  ini  terlihat  dengan  adanya  serah  terima muatan  antar  molekul  yang  berikatan,  seperti  yang terlihat  pada  Gambar  14c.  Perubahan  nilai  muatan elektron  juga  terjadi  pada  jarak  1,17.  Pada  jarak tersebut  nilai  muatan  dari  H 32 berkurang  sedangakn nilai  muatan  O 14 tetap.  Muatan  dari  molekul  H 32 diberikan  pada  molekul  O 12 yang  merupakan tetangga  molekul  O 14 .  Hal  ini  terlihat  pada  grafik bahwa  muatan  untuk  molekul  O 12 meningkat.  Jadi molekul yang berperan sebagai donor adalah H 32 dan yang berperan sebagai akseptor adalah O 12 . Hasil  ini  akan  menjadi  acuan  untuk  proses berikutnya  yaitu  penambahan  logam  berat  terhadap kitosan.  Dengan  memvariasikan  logam  berat,  maka akan terlihat pengaruh terhadap energi kitosan.
a. Penambahan logam berat ke pada kitosan
Setelah  terbentuknya  kitosan  dengan  energi  - 798,36873, selanjutnya dilakukan penambahan variasi logam berat untuk melihat pengaruh terhadap energi awal kitosan.
1. Logam Cu Struktur  geometri  dari  molekul  logam  tembaga (CuNO 3 )  dibangun  dengan  menggunakan  software chemoffice.  Struktur  geometrinya  ditunjukkan  pada Gambar 5.
Gambar 5. Molekul tembaga (CuNO 3 )
Pada  struktur  geometri  terlihat  bahwa  masing- masing  atom  saling  berikatan  dengan  jarak  yang berbeda-beda  antar  atom.  Tabel  3  merupakan  data jarak  antar  atom  dari  molekul  tembaga((CuNO 3 ) yang  diperoleh  dari  software chemoffice  dan winmopac .
Tabel  3.  Jarak  antar  atom  yang  berikatan  pada moleku tembaga (CuNO 3 ) Atom yang berikatan Jarak antar atom(Å)
Cu 1 -N 2 1,846 O 3 -O 4 1,428
O 4 -O 5 2,376
Cu 1 -O 5 1,810
Selain  struktur  geometri  dan  jarak  antar  atom, diperoleh  juga  nilai  muatan  untuk  atom-atom
-200 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 p erb ed aan e n erg i (e V ) jarak (A)
penyusun  molekul  tembaga.  Nilai  muatan  untuk masing-masing  atom  penyusun  molekul  tembaga, terdapat pada Tabel 15.
Tabel 4. Muatan Atom Molekul tembaga (CuNO 3 ) Atom ke Tipe Muatan (Q) 1 Cu 1,0000 2 N 0,2388 3 O -1,1747 4 O O,1981 5 O 0,1747
2. Logam Cd
Struktur  geometri  dari  molekul  kadmium (CdNO 3 )  dibangun  dengan  menggunakan  software chemoffice.  Struktur  geometrinya  ditunjukkan  pada Gambar 6.
Gambar 6. Molekul kadmium (CdNO 3 ) Pada  struktur  geometri  dapat  diamati  bahwa masing-masing  atom  yang  saling  berikatan  dengan jarak  yang  berbeda-beda  antar  atom.  Tabel  5 merupakan  data  jarak  antar  atom  dari  molekul kadmium  yang  diperoleh  dari software  chemoffice dan winmopac .
Tabel  5.  Jarak  antar  atom  yang  berikatan  pada moleku kadmium (CdNO 3 ) Atom yang berikatan Jarak antar atom(Å) Cd 1 -N 2 2,156 O 3 -O 4 1,428
O 4 -O 5 2,757
Cd 1 -O 5 2,120
Selain  struktur  geometri  dan  jarakantar atom,  diperoleh  juga  nilai  muatan  untuk  atom-atom penyusun  molekul  kadmium  (CdNO 3 ).  Nilai  muatan untuk  masing-masing  atom  penyusun  molekul kadmium (CdNO 3 ). terdapat pada Tabel 6.
Tabel  6.  Muatan  Atom  Molekul  kadmium (CdNO 3 ). Atom ke Tipe Muatan (Q) 1 Cd 1.1863 2 N -0.0354 3 O 0.3303 4 O -0.4374 5 O -0.7962
3. Logam besi (Fe) Struktur logam besi sama halnya dengan logam
Cu dan Cd yaitu dengan menggunakan software chemoffice dan winmopac, dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Molekul Besi (FeNO 3 ) Untuk    jarak  antar  atom  dan  muatan  atom molekul yang terdapat pada Tabel 7 dan 8.
Tabel  7.  Jarak  antar  atom  yang  berikatan  pada
moleku besi (FeNO 3 ) Atom yang berikatan Jarak antar atom(Å) Fe 1 -N 2 2,156 O 3 -O 4 1,428 O 4 -O 5 2,757 Fe 1 -O 5 2,120
Selain  struktur  geometri  dan  jarakantar atom,  diperoleh  juga  nilai  muatan  untuk  atom-atom penyusun  molekul  Besi  (FeNO 3 ).Nilai  muatan  untuk masing-masing  atom  penyusun molekul Besi (FeNO 3 ). terdapat pada Tabel 8.
Tabel 8. Muatan Atom Molekul Besi (FeNO 3 ).
Atom ke Tipe Muatan (Q) 1 Fe 1,1863 2 N -0,0354 3 O 0,3303 4 O -0,4374 5 O -0,7962
Pada  saat  kitosan  direaksikan  dengan logam  berat,  molekul  yang  berikatan  yaitu  molekul nitrogen  dari  kitosan  dengan  molekul  oksigen  dari molekul  logam  berat.  Pada  saat  berikatan  molekul logam  berat  akan  menyerap  energi  dari  kitosan seperti yang terlihat pada Gambar 8.

## a. Pengikatan logam Cu dengan kitosan
Pengikatan  logam  Cu  dengan  kitosan  atom  yang berikatan  adalah  atom  N 7 dan  O 26. Grafik  proses pengikatannya dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Kitosan berikatan dengan CuNO 3

## b. logam Fe
Pengikatan  logam  Fe  dengan  kitosan  atom yang berikatan adalah atom N 7 dan O 26. Grafik proses pengikatannya dapat dilihat pada Gambar 9
Gambar 9. Gambar kitosan berikatan denganFeNO 3

## c. logam Cd
Pengikatan  kitosan  dengan  logam  Cd  dapat dilihat pada grafik Gambar 10. Atom yang berikatan adalah N (7) dan O (26)
Gambar 10. Gambar kitosan berikatan dengan CdNO 3
Kitosan ( eV ) Kitosan + tembaga nitrat(FeNO 3 ) ( eV ) Kitosan + Besi nitrat(Cu NO 3 ) ( eV ) Kitosan + Kadmium nitrat(CdN O 3 ) (eV) -798,36 -4,76436 -3,09727 - 2,48386

## 2. Pembahasan
Energi  relatif  kitosan  akan  berubah  jika diberikan  pengaruh  dari  luar  yaitu  logam  berat. Menurut wiyarsi dan Erfan keberadaan racun  dalam suatu  senyawa  dapat  mengurangi  kerja  dan  aktivitas senyawa tersebut. Logam  berat dapat mempengaruhi
kerja  kitosan  dalam  proses  penyerapan/adsorsi sehingga energinya berkurang.
Dilihat  dari  kapasitas  adsorpsi  untuk  logam dalam  larutan.  Secara  umum  memiliki  pola  yang sama,  dan  atom  yang  berperan  sebagai  donor  dan akseptor  sama.  Pada  pengikatan  kitosan  dengan logam  berat  Cu,  Fe,  dan  Cd  yang  berperan  sebagai donor  adalah  N 7 dan  sebagai  akseptor  O 25 .  Akan tetapi  jarak  terjadinya  donor  dan  akseptor  masing- masing logam berbeda, karena
Saat  terjadi  tumbukan  membuat  jari-jari  atom logam menjadi lebih kecil. Semakin kecilnya jari-jari atom  ini  akan  memperkecil  ikatan  logam  sehingga kemampuan kitosan menjerap logam lebih besar.
Dari  ketiga  atom  tersebut  logam  Cd  memiliki berat  molekul  paling  besar  sehingga  pada  saat tumbukan  terjadi  jari-jari  atomnya  tidak  mengalami perubahan  yang  basar.Semakin  besar  jari-jari atomnya maka semakin kecil harga energi ionisasinya  dan  kekuatan  ikatan  logamnya  semakin kuat.Karena ikatan logamnya semakit kuat dibutuhkan energi yang cukup besar untuk melakukan  penyerapan.Sedangkan  logam  Cu  dan  Fe berat molekulnya lebih kecil dibandingkan logam Cd, dan  energi  kitosan  untuk  melakukan  penyerapan lebih kecil dari logam Cd.

## KESIMPULAN
Dari  pembahasan  yang  telah  dilakukan  diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
Energi  aktivasi kitosan sebelum direaksikan dengan logam berat adalah sebesar 798,36873 eV
Melalui proses pembentukan kitosan dari kitin yang direaksikan  dengan  NaOH  diperoleh  jarak  efektif molekul adalah 1,17 Å Dalam  mekanisme  pembentukan  kitosan  terjadi serah  terima  muatan  elektron  antara  molekul  kitin dengan molekul NaOH yang berperan sebagai donor adalah  H 32 dari  molekul  NaOH  dan  sebagai  aseptor adalah O 12 dari molekul kitin(C 8 H 13 NO 5 ). Setelah kitosan direaksikan dengan logan beratenerginya  cendrung  menurun.  Energi  awalnya yaitu  setelah  direaksikan  dengan  logam  Fe,  Cu,  Cd energinya yaitu -4,76436 eV , -3,09727 eV , - 2,48386 eV semakin  berat  massa  logam  berat  yang ditambahkan  ke  pada  kitosan  energinya  semakin rendah  tanda  minus  menyatakan  energi  kitosan berkurang.
Dari kesimpulan dapat disarankan bahwa untuk lebih mendapatkan  hasil  yang  lebih  akurat,  dilakukan penambahan logam berat lebih banyak lmemvariasikannya misalnya 5, 6 variasi logam berat dan seterusnya

## DAFTAR PUSTAKA
[1].Alim,M,R.2011.http://mediainformasidanpendidi kan.blogspot.com/2011/04/struktur- molekul.html#axzz1N3UqiFfi
[2].  Army,  putra  satria,.Windarti,  tri.  2013.  Kitin Sebagai  Bahan  Dasar Drug  Delivery: Studi Interaksi Molekul Kitin . Jurnal kimia Vol 1, No 1,  Hal  18  –  26,  2013.Diakses  tanggal  12  mai 2015.
[3].  Beiser,  Arthur.(1990). Konsep  Fisika  Modern Edisi Ke Empat. Jakarta: Erlangga
[4]. Bhuvana, 2006, Studies on Frictional Behaviour of  Chitosan-Coated  Fabric s,  Aux.  Res.  J.,  Vol 6(4): 123-130.
[5].Dahlan,  endes.  1989. Dampak  Pencemaran Lingkungan Terhadap Kesehatan Manusia Dan Beberapa  Komponen  Sumber  Daya  Alam .  Vol 11,39-44.
[6].  Edi,  Sari  cahyaningrum,.dan  Amaria.  2006. Utilization  Of  Penaus  Monodon  Shrimp  Shell Waste  As  Adsorbent  Of  Cadmium(Ii)  In  Water Medium. Indo. J. Chem., 2005, 5 (2), 130 - 134
[7].  Fuadi.  01  Agustus  2009. ‘’Potensial  Molekul’’ Vol 6(3): 123-127.
[8].  Hargono,  Abdullah,&  Sumanti.  I.  2008. Pembuatan  Kitosan  Dari  Limbah  Cangkang Udang  .  12:  53-57.  Semarang,  Universitas diponegoro.
[9].  Kawamura,  Y.,  Mitsuhashi,  M.,  Tanibe,  H., Yoshida, H. 1993. “Adsorption of metal ions on polyaminated  highly  porous  chitosan  chelating agents”. Indian Engineering
&Chemical Research . Vol. 32, pp. 386–391.
[10].Liu,  D.,  Hsu,  C.,  Chuang,  C.  1995.  "Ion- exchange  and  sorption  kinetics  of  Cesium  and Strontium  in  soils", Applied  Radiation  and Isotopes. Vol. 46, pp. 839-843.
[11].Maria., Emriadi., admin, alif.(2011). Karboksimetil Kitosan sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Lunak dalam Media Air
Gambut. Jurnal  Matematika  &  Sains,  Agustus 2011, Vol. 16 Nomor 2. [12].Melinda.(2014). Manfaat Kitin Dan Kitosan .Jurusan kimia UNY. [13].Metcalf and Eddy, 2003. Wastewater Engineering:  Treatment  and  Reuse .  (McGraw HillInternational  Edition,  New  York).  pp.478- 483 [14]Muzzarelli.(2011) Sumber Kitin Dan
Kitosan .jurnal kimia 2011, 4 (2), 6-7.
[15].Olmsted, John & Williams, Gegor Y.,M.( 1994). The Molecular Science . USA:Wn C.Brown.
[16].Palar,  H.  2009.  Pencemaran  dan  Toksikologi Logam  Berat.  Penerbit  Rineka  Cipta,Jakarta. Hal.74-88.
[17].Rinaudo,  M. Review  Chitin  and  Chitosan Preparation  from  Marine  Sources.  Structure, Properties  and  Applications , Polym.  Int. 2009, 57 , 397–430.
[18].Ratnawulan, Arif.i, sukimono dan loeksmanto,w. (2005) :binding site determination  for  light  emission  in  bacterial biolunescense  photobacterium  phosporeum  that isolated  from  the  indonesia  marine  squid,  the asian pysic seminar proceedings, december 6-7, bandung.
[19].Ratnawulan . 2008. Studi  Kasus  Pada  Bakteri Photobacterium Phosporeum . Padang:
Universitas Negeri Padang Press.
[20].Rouquerol,  F.,  1999. Adsorption  by  Powders and  Porous  Solids .  (Academic  Press,London), pp. 1-21, 355-361, 378-382.
[21].Santoso,  S.  J.,  2001, Single  And  Competitive Adsorption  Kinetics  Of  Cd  and  Cu  by  Humic Acid, Prosiding  Seminar  Nasional  Kimia V,Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta
[22].Wiyarsi, Antuni dan Erfan, Priyambodo.(2011) Pengaruh Konsentrasi Kitosan  Dari  Cangkang  Udang  Terhadap Efisiensi  Penjerapan  Logam  Berat. Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY [23].Yuliusman dan Adelina P.W. 2010.
Pemanfaatan  Kitosan  Dari  Cangkang  udang Pada  Proses  Adsorpsi  Logam  berat  Dari Larutan  Niso4 .Seminar  Rekayasa  Kimia  Dan Proses 2010 Issn : 1411-4216.