Penentuan Magnesium ( Mg 2+ ) dan Amonium (NH 4 + ) Secara Simultan Dengan Analisis Injeksi Alir
Simultaneous Determination of Magnesium (Mg 2+ )  and Ammonium (NH 4 + ) by Flow Injection Analysis
Mulik Kholifa, Tri Mulyono * , Yeni Maulidah Muflihah Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember (UNEJ) * E-mail: arekkramat@gmail.com

## ABSTRACT
An automatic method for the simultaneous determination of magnesium and ammoniun by flow injection  analysis  is  described. This  analysis  used  two  detectors,  potentiometry  and spectrophotometry,  for  the  determination  of  magnesium  and  ammonium  simultaneously. Potentiometric detectors are used to detect ammonium ions, whereas spectrophotometer detectors are used to detect the presence of magnesium ions. The performance of the FIA system includes linear  range linearity, limit  of  detection,  sensitivity,  reproducibility  and  recovery  test. Spectrophotometry FIA showed good performance with several criteria of linearity with regression value of 0.9918, the detection limit of 0.06 ppm, a sensitivity of 0.0115, repeatability of less than 2%  and  the  percent  recovery  of  91,6%.  While  potentiometric  FIA  showed  th  performance  with several  criteria  of  linearity  with  regression  value  of  0.9896,  the  detection  limit  of  0.17  ppm,  a sensitivity of 40.747 mV per decade of concentration, repeatability of less than 2% and the percent recovery of 89,7%.
Keywords: Flow Injection Analysis, spectrophotometry, potensiometry, simultaneous

## PENDAHULUAN
Magnesium  dan  amonium  berada  dalam beberapa sumber air dialam. Magnesium dalam bentuk  ion  maupun  senyawa  terdapat  pada sumber  air  seperti  laut,  sungai  dan  air  hujan, selain  itu  juga  dapat  ditemukan  dalam  limbah cair industri kimia. Keberadaan  magnesium di lingkungan  perairan  berperan  sebagai  mineral penting  bagi  makhluk  hidup,  namun magnesium juga dapat mengakibatkan masalah kesadahan  air.  Berdasarkan  standar  kesadahan menurut  Per  MENKES  RI  (2010),  batas maksimum  kesadahan  air  minum  yang dianjurkan  yaitu  500  mg/L.  Amonium  (NH 4 + ) merupakan  bentuk  terionisasi  dari  ammonia (NH 3 ) ketika berada dalam larutan air dan pada pH  yang  rendah  (Brigden & Stringer,  2000). Amonium  dalam  perairan  sawah  berperan sebagai sumber nitrogen bagi tanaman, namun keberadaan  amonium  di  perairan  dengan konsentrasi yang besar dapat menimbulkan bau yang  tidak  sedap  dan  berbahaya,  karena amonium  akan  berinteraksi  dengan  oksigen membentuk  ion-ion  nitrit  dan  nitrat  yang mengikat  hemoglobin  (Hb)  darah  serta menghalangi  ikatan  Hb  dengan  oksigen  (O 2 ) sehingga  tubuh  akan  kekurangan  O 2 (Lubis,
1987). Nilai ambang batas keberadaannya telah ditetapkan  oleh  pemerintah  melalui  keputusan
Menteri  Lingkungan  Hidup  tahun  1995 berkisar 1-2,5 maksimal mg/L. Magnesium dan amonium dalam pelarut air akan  berada  dalam  bentuk  ion.  Metode  yang cocok  dalam  penentuan  kadar  ion  dalam  air adalah  metode Flow Injection  analysis . Flow Injection  Analysis (FIA)  merupakan  metode yang didasarkan pada injeksi larutan sampel ke dalam  suatu  aliran  secara  kontinyu.  Faktor- faktor  yang  mempengaruhi  analisis  sistem  alir antara  lain,  panjang  reaktor,  diameter pipa, injeksi  volume,  dan  laju  alir  (Trojanowicz, 2008). Teknik analisis ini sering kali digunakan dalam  penelitian  karena  memiliki  beberapa kelebihan  diantaranya,  waktu  analisis  yang singkat, jumlah reagen yang dibutuhkan sedikit serta  nilai  kebolehulangan  pengukuran  yang tinggi (Fang, 1993).
Metode Flow  Injection  Analysis untuk penentuan  beberapa  logam  kation  dalam minuman  anggur  telah  dilakukan  oleh  Lima dan  Rangel  (1990).  Salah  satu  logam  kation yang  ditentukan  yaitu  magnesium,  dengan menggunakan  detektor  spektrofotometri  emisi dan  serapan  atom.  Pasquali  (2007)  juga menggunakan  metode Flow Injection  Analysis untuk  penentuan  amonium,  nitrat  dan nitrit dalam tanah dengan detektor spektrofotometer UV-Vis. Penelitian menggunakan metode Flow Injection Analysis dikembangkan  lagi  dengan
2
Penentuan Magnesium ( Mg 2+ ) … (Kholifa, dkk) menggabungkan dua detektor, yaitu spektrofotometer  dan  potentiometer  secara paralel  yang  dilakukan  oleh  Martinovic et  al .
(2008)  untuk  penentuan  thiol  dan  asam askorbat.  Dua  detektor  yang  digunakan  pada penelitian ini dihubungkan dengan dua monitor yang berbeda. Berdasarkan hal tersebut metode penelitian memiliki peluang untuk dikembangkan dengan rangkaian  yang  berbeda.  Penelitian  akan dilakukan menggunakan metode Flow Injection Analysis secara spektrofotometri dan potensiometri untuk penentuan ion magnesium dan  amonium  secara  simultan.  Dua  detektor akan  dihubungkan  dengan  satu  monitor  saja, sehingga penelitian semakin cepat dan efisien. Kinerja  sistem  ini  akan  diuji  dengan  beberapa kreteria  antara  lain  linieritas,  limit  deteksi, sensitivitas, reprodusibilitas dan uji recovery .

## METODE
Penentuan panjang gelombang maksimum Magnesium-EBT.  Penentuan  panjang  gelombang maksimum  dilakukan  dengan  mengukur  larutan standart  magnesium  15  ppm  pada  panjang gelombang  400-600  nm  dengan  jarak  tiap pengukuran 10 nm. Panjang gelombang  maksimum yang  telah  diperoleh  diukur  kembali  dengan memperkecil  jarak  pengukuran  menjadi  2  nm  pada 10  nm  dibawah  dan  10  nm  diatas  panjang gelombang maksimum yang diperoleh.
Optimasi  volume  injeksi  dilakukan  dengan menggunakan  larutan  standar  magnesium  dan amonium  konsentrasi  paling  tinggi,  yaitu magnesium  15  ppm  dan  amonium  1000  ppm. Larutan  standar  ini  sebagai  larutan  yang  mengalir, sedangkan  reagen  (EBT  +  Buffer)  dan  ISA (CuSO 4 .5H 2 O)  sebagai  larutan  yang  diinjekkan. Larutan  diukur  secara  simultan  dengan  panjang gelombang  maksimum  magnesium,  laju  alir  0,89 mL/min dan variasi volume injeksi. Volume injeksi divariasikan  menjadi  0,1  mL,  0,2  mL,  0,3  mL  dan 0,4  mL.  Kemudian  ditentukan  volume  injeksi  yang paling optimum.
Pembuatan Kurva Kalibrasi menggunakan deret larutan  standar  dari  kedua  analit  yang  telah  dibuat. Magnesium  dengan  konsentrasi  0,5;  1;  5;  10;  15 ppm,  sedangkan  amonium  0,1;  1;  10;  100;  1000 ppm.  Pengukuran  dilakukan  secara  simultan  dari konsentrasi  terkecil  ke konsentrasi  besar.
Pengukuran  ini  dilakukan  dengan  panjang gelombang  maksimum  magnesium,  laju  alir  0,89 mL/min,  dan  volume  injeksi  optimum.  Hasil pengukuran yang berupa nilai absorbansi kemudian dibuat  kurva  kalibrasi  antara  konsentrasi  dengan
nilai absorbansi untuk mendapatkan kurva kalibrasi magnesium.  Sedangkan  hasil  pengukuran  yang berupa  nilai  potensial  dibuat  kurva  kalibrasi  antara log  konsentrasi  dengan  nilai  potensial  untuk mendapatkan kurva kalibrasi amonium.
Sampel  yang  digunakan  merupakan  sampel alam,  yaitu  air  hujan  untuk  magnesium  dan  air sawah  untuk  amonium.  Air  hujan  dan  air  sawah disaring terlebih dahulu menggunakan kertas saring untuk menghilangkan kotoran. Keduanya kemudian diambil  sebanyak  50  mL  untuk  dilakukan pengukuran  pada  panjang  gelombang  maksimum magnesium,  volume  injeksi  optimum  dan  laju  alir 0,89 mL/min.
Tahap selanjutnya adalah karakterisasi pengukuran  yaitu  menentukan  linieritas,  limit deteksi, sensitivitas, repeatabilitas dan uji recovery .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rangkaian  FIA  ini  terdiri  dari  beberapa komponen  yaitu,
Three-Way  Solenoid  Valve , pompa peristaltik, spektrofotometer, potensiometer  dengan Ion  Selective Electrode
(NH4 + )  dan Electroda  reference (LiAc),  serta computer  dengan Software LabVIEW  8 TM . Mengenai disain FIA, skema rangkaian FIA ini diperlihatkan  pada Gambar  1.  Pompa peristaltik  akan  menarik  sampel  secara  terus menerus menuju ke detektor, kemudian reagen dan larutan ISA di input dengan menggantikan jalannya sampel. Reagen dan larutan ISA akan masuk sesuai dengan volume yang ditentukan. Terjadi pencampuran pada reaction coil hingga menuju  ke  detektor.  Nilai  absorbansi  pada spektrofotometer  akan  direkam  oleh  kamera dan diteruskan ke komputer, sedangkan respon potensiometer  langsung  diteruskan  menuju komputer. Input sinyal  yang  berupa  data analog diubah  menjadi  sinyal digital yang ditampilkan  sebagai output data  dan  diolah menggunakan software LabView pada komputer. Gambar  1.  Desain  instrumen  pengukuran simultan
Gambar  2.  Tampilan  halaman  kerja software labview
Gambar  2  merupakan  tampilan  halaman kerja software  labview yang  disebut front panel .  Jendela front  panel merupakan penghubung  antara  pengguna  dengan  program aplikasi  yang  didalamnya  terdapat  kontrol ( input ) dan indikator ( output ) sebagai masukan dan  keluaran  instrumen.  Aplikasi  ini  akan bekerja  dengan  mengatur  volume  injeksi reagen  atau  ISA  yang  diinginkan  terlebih dahulu.  Sampel  kemudian  dialirkan  oleh pompa peristaltik dan memenuhi reaction coil, kemudian tekan  tombol start untuk mengaktifkan  aplikasi.  Nilai  absorbansi  dari spektrofotometer  yang  direkam  oleh  kamera akan  masuk  ke  sebelah  kiri  tampilan front panel ,  kemudian  direspon  dengan  munculnya sinyal  absorbansi  dan  diikuti  oleh  sinyal potensial dari potensiometer. Aplikasi ini dapat dihentikan  dengan  menekan  tombol  stop disebelah  kiri front  panel ,  sehingga  akan muncul peringatan untuk menyimpan data hasil pengukuran. Optimasi  panjang  gelombang  kompleks Magnesium-EBT ditentukan secara spektrofotometri. Magnesium dapat membentuk  senyawa  kompleks  dengan indikator  EBT.  Larutan  EBT  berwarna  merah tua,  dan  berwarna  biru  dalam  buffer  pH  10.
Larutan  EBT  dalam  buffer  pH  10  dengan adanya  logam  magnesium  akan  menghasilkan warna merah muda keunguan. Gambar 3.  Grafik  Optimasi  Panjang Gelombang Kompleks Magnesium-EBT Pengukuran  yang  dilakukan  pada  panjang gelombang 530-55 0nm menghasilkan panjang gelombang  maksimum  kompleks  magnesium- EBT 540 nm seperti ditunjukkan pada Gambar 3.  Panjang  gelombang  ini digunakan  untuk penetuan  magnesium  dengan  FIA  ( Flow Injection Analysis ). Optimasi  volume  injeksi  larutan  ISA dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  volume injeksi  ISA  pada  penentuan  analit  secara  FIA potensiometri.  Semakin  banyak  larutan  ISA yang  ditambahkan maka  akan  meningkatkan kekuatan  ion.  Apabila  kekuatan  ionik bertambah, gaya tarik antar ion juga bertambah dan akan terjadi deviasi.
Gambar 4. Grafik variasi volume injeksi ISA. Gambar 4 menunjukkan  bahwa  volume injeksi berpengaruh  pada  puncak yang dihasilkan.  Puncak  tertinggi  terdapat  pada volume  injeksi  0,4  mL,  namun  puncak dihasilkan dengan waktu yang paling lama dan dengan  nilai  potensial  yang  tidak  stabil. Volume  injeksi  yang  dipilih  sebagai  volume injeksi  optimum  yaitu  volume  injeksi  0,3  mL. Volume  ini  dipilih  karena  hasil  menunjukkan puncak  terbentuk  dengan  waktu  lebih  cepat dengan  nilai  potensial  yang  stabil,  sehingga pada  volume  injeksi  0,3  mL  respon  alat terhadap analit baik dan sesuai.
Optimasi  volume  injeksi  reagen  dilakukan untuk  mengetahui  pengaruh  volume  injeksi reagen  terhadap  penentuan  analit  secara  FIA spektrofotometri.  Perubahan  volume  injeksi reagen  akan  mempengaruhi  nilai  absorbansi dan  puncak  yang  dihasilkan.  Volume  reagen yang  semakin  banyak  akan  meningkatkan warna kompleks yang terbentuk, sehingga nilai absorbansi akan meningkat. Semakin banyaknya  volume  reagen  yang  ditambahkan juga  akan  menyebabkan  semakin  banyaknya sampel yang bereaksi dengan reagen, sehingga waktu  deteksi  akan  semakin  lama  dan  sinyal yang  dihasilkan  akan semakin  landai sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 5.
4
Penentuan Magnesium ( Mg 2+ ) … (Kholifa, dkk)
Gambar 5. Grafik variasi volume reagen. Gambar 5  memperlihatkan  nilai  puncak tertingi  pada  volume  injeksi  0,3  mL  dengan nilai  absorbansi  yang  paling  tinggi,  sehingga volume  injeksi  yang  dipilih  sebagai  volume injeksi optimum yaitu volume injeksi 0,3 mL.
Karakterisasi  pengukuran  untuk  penelitian ini  linieritas,  limit  deteksi,  sensitivitas, repeatabilitas  dan  uji recovery .  Konsentrasi magnesium  0,5  ppm - 15  ppm  memiliki linieritas yang baik dengan nilai regresi sebesar 0,9918 seperti disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Kurva kalibrasi magnesium
Sedangkan  konsentrasi  amonium  0,1  ppm - 1000 ppm memiliki linieritas yang baik dengan nilai regresi sebesar 0,989 seperti nampak pada Gambar 7.
Gambar 7. Kurva kalibrasi ammonium dengan metode potentiometri.
Limit  deteksi  merupakan  konsentrasi terkecil  suatu  analit  yang  dapat  terukur  oleh alat  dibandingkan  dengan  blanko.  Semakin kecil  konsentrasi  analit  yang  dapat  direspon
oleh elektroda maka semakin baik kemampuan alat  dalam  mendeteksi  analit  pada  batas konsentrasi  terkecil.  Limit  deteksi  magnesium yang  diperoleh  berdasarkan  perhitungan  yaitu 0,06  ppm,  sedangkan  limit  deteksi  amonium yaitu  0,17  ppm.  Nilai  tersebut  menunjukkan batas  konsentrasi  minimal  yang  dapat dideteksi,  sehingga  apabila  konsentrasi  analit lebih rendah dari batas tersebut maka alat tidak dapat menghasilkan respon yang signifikan. Sensitivitas  alat  atau  metode  merupakan kemampuan  suatu  alat  atau  metode  untuk memberikan  respon  yang  berbeda  terhadap perubahan  konsentrasi.  Nilai  sensitivitas diperoleh  dari slope atau  kemiringan  kurva kalibrasi.  Persamaan  kurva  kalibrasi  yang diperoleh  dari  pengukuran  magnesium  yaitu  y =  0,0115x  +  0,288.  Berdasarkan  persamaan kurva kalibrasi tersebut, maka nilai slope untuk magnesium  sebesar  0,0115.  Persamaan  kurva kalibrasi untuk pengukuran amonium yaitu y = 40,747x  +  181,96.  Berdasarkan  persamaan kurva kalibrasi tersebut, maka nilai slope untuk amonium  menghasilkan  perubahan decade konsentrasi  amonium  sebesar  40,747.  Nilai slope  yang  dihasilkan  memberikan  arti  bahwa perubahan  dari  setiap  satu  satuan  konsentrasi magnesium  dan  amonium  menghasilkan perubahan  sebesar  nilai  slope  tersebut.  Nilai slope  yang  besar  berarti  bahwa  perubahan konsentrasi  yang  kecil  dari  analit  dapat memberikan respon yang berarti. Repeatabilitas  dapat  dinyatakan  sebagai koefisien  variasi  (Kv)  yang  menunjukkan tingkat kesalahan pengukuran akibat pengulangan. Nilai koefisien variasi yang baik yaitu  jika  nilainya  kurang  dari  2%,  dimana dalam  setiap  100  kali  pengukuran  terdapat kesalahan pengukuran kurang dari 2 kali.
Gambar  8.  Repeatabilitas  pada  pengukuran magnesium
Gambar  9.  Repeatabilitas  pada  pengukuran amonium Berdasarkan data diatas dapat  disimpulkan  bahwa  nilai keseksamaan    metode    dikatakan baik    karena    nilai    Kv kurang dari 2%. Analisis  suatu  zat  dengan  menggunakan metode  tertentu  tidak  menutup  kemungkinan akan  terdapat  gangguan  komponen  dalam campurannya,  sehingga  kadar  analit  yang sebenarnya  tidak  dapat  diketahui  secara  pasti. Uji recovery dilakukan  untuk  mengetahui kadar  analit  sebenarnya  dan  ketepatan  suatu metode  untuk  campuran  tertentu.  Persen recovery yang  dapat  diterima  dalam  suatu metode  yaitu  sekitar  80%-120%.  Hasil  uji recovery diperoleh  dengan  menggunakan perhitungan.  Persen recovery yang  diperoleh untuk magnesium yaitu sebesar 91,6%. Persen recovery yang diperoleh untuk amonium  yaitu sebesar  89,7%.  Hasil  perhitungan  ini menunjukkan  bahwa  metode  yang  dilakukan dapat diterima.

## KESIMPULAN
Sistem  injeksi  alir  (FIA)  spektrofotometri  dan potensiometri  untuk  penentuan  ion  secara simultan  menunjukkan  kinerja  yang  baik
dengan beberapa kriteria yaitu linieritas, limit, sensitivitas  dan  repeatabilitas  serta  persen recovery. Volume injeksi berpengaruh terhadap nilai absorbansi dan nilai potensial.

## DAFTAR PUSTAKA
Brigden,  K.  dan  R.  Stringer.  2000. Ammonia and  Urea Production:  Incidents  of Ammonia Release From The Profertil Urea and  Ammonia  Facillity,  Bahia  blanca, Argentina . Greenpeace Research Laboratories,  Departement  of  Biological Science University, of Exeter, UK. Fang,  Z.  L.  1993. Flow  Injection  Separation and Preconcentration .  New  York:  VCH Publishers.
Lima,  J.  L.  F.  C  dan  A.  O.  S.  S.  Rangel.
1990.
Determination of Metallic Cations in Wines by Flow  Injection  Analysis. 41(4).  20  juli
1988. Am. J. Enol. Vltic. 284-288. Lubis, A. Inswiarsi. dan A. T. Tugaswati. 1987.
Amonium dalam  Air  Sumur  Penduduk .
15(1). Buletin Penelitian Kesehatan. 21-26.
Martinovicl.  A.,  S.  C.  Stefenovic,  and  N.
Radic.  2008. Flow  Injection  Analysis  with Two Parallel Detectors Potentiometric and Spectrophotometric Determination of Thiols and Ascorbic Acid in Mixture . 2(1). 14-16 mei 2008. Academy of Chemistry of Globe Publications.1-12. Nico  2000.  Tanpa  Tahun. Technical Spesification For Nitrate, Nitrite, Ammonium  Ion  Selective  Electrode  (ELIT 8021) . http://www.nico2000.com [19 Mei 2016]. Trojanowicz,  M.  2008. Advances  In  Flow
Injection Analysis
.  Weinheim:  WILEY- VCH Verlag GmbH & Co.kGaA.
6