Path: Top S3-Dissertations Mathematics and Natural Science 2006

PEMBUATAN ELEKTRODA KOMPOSIT POLIPIROL/1,10-DIBENZYL-1,1O-DIAZA-18-CROWN-6 SECARA ELEKTROPOLIMERISASI SEBAGAI SENSOR VOLTAMETRI ION Hg2+ PADA ORDE KONSENTRASI PIKOMOLAR

PREPARATION OF COMPOSITE POLYPYRROLE/1,10-DIBENZYL-1,10-DIAZA-18-CROWN-6 ELECTRODE BY ELECTROPOLYMERIZATION METHOD AS VOLTAMMETRIC SENSOR OF Hg2+ ION IN PICOMOLAR CONCENTRATION

PhD Theses from JBPTITBPP / 2008-01-16 09:48:19
Oleh : Muji Harsini (NIM 305 01 018), S3 - Mathematics and Natural Sciences
Dibuat : 2006-10-06, dengan 7 file

Keyword : electropolymerization, polypyrrole, 1,10-dibenzyl-I,10 direr-18-crown-6, Hg2+, picomolar, voltammetry
Kepala Subjek : Chemistry
Nomor Panggil (DDC) : T 541.372 4 HAR

Abstrak :

Kimia analitik membutuhkan metoda analisis dengan batas deteksi rendah dan selektivitas tinggi. Berbagai metoda telah dikembangkan dalam upaya untuk menurunkan batas deteksi dan meningkatkan selektivitas pengukuran. Voltametri lucutan pulsa diferensial adalah salah satu keunggulan pada teknik elektroanalitik untuk pengukuran ion logam pada tingkat renik. Teknik ini memiliki sensitivitas yang tinggi akibat dari pemekatan analit pada permukaan elektroda kerja, sehingga batas deteksinya dapat mencapai 10-10 M. Pemilihan elektroda yang tepat adalah sangat panting untuk berhasil dalam operasi lucutan. Untuk keperluan menurunkan batas deteksi dan meningkatkan selektivitas analisis logam renik dibutuhkan modifikasi elektroda. Biasanya dilakukan dengan menempatkan ligan sebagai ionofor pada permukaan elektroda. Penggunaan elektroda modifikasi untuk analisis logam renik, batas deteksi dapat diturunkan hingga 10-11 M.

Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh metoda baru dalam memodifikasi elektroda yang dapat digunakan untuk pengukuran secara selektif ion Hg2+ pada konsentrasi pikomolar(pM) menggunakan teknik voltametri lucutan pulsa diferensial. Diperlukan metoda pengukuran Hg2 dengan batas deteksi rendah disebabkan raksa mempunyai toksisitas yang tinggi.

Dalam penelitian ini, senyawa 1, 1 d-dibenzyl-1,10-diaza-18-crown-6 (DBA218C6) akan digunakan sebagai ionofor pada pengukuran ion Hg2+ secara voltammetri lucutan pulsa diferensial. Pemilihan ionofor ini didasarkan atas kemampuannya yang tinggi dalam membentuk kompleks dengan ion Hg2 . Senyawa ini adalah turunan dari senyawa 1,1O-diaza-18-crown-6 (A218C6) yang dapat membentuk kompleks dengan He dengan konstanta kestabilan kompleks yang tinggi, Kstab = 10 17.9 Senyawa A218C6 ini juga dapat membentuk kompleks dengan beberapa ion logam lain, namun dengan konstanta kestabilan yang lebih rendah. Oleh karena itu, elektroda modifikasi yang dibuat dengan menggunakan senyawa DBA2I8C6 diharapkan memiliki batas deteksi rendah dan selektivitas tinggi terhadap ion Hg2+,

Polipirol (PPy) digunakan sebagai polimer pendukung untuk amobilisasi senyawa DBA2I8C6 pada permukaan elektroda cakram platina. Pemilihan polipirol disebabkan polimer ini bersifat konduktif dan telah banyak digunakan untuk penerapan dal= ilmu permukaan dan pengembangan sensor.

Pembuatan elektroda PPy/DBA218C6 dilakukan dengan cara elektropolimerisasi pirol pada permukaan elektroda cakram platina dari larutan campuran pirol dan DBA2I8C6 secara voltametri siklis. Pada penerjaan ini digunakan pelarut asetonitril dan elektrolit pendukung NaCIO4 0,1 M.

Spektra FTIR film yang terbentuk pada permukaan elektroda cakram platina menunjukkan bahwa senyawa DBA2 18C6 terjebak selama elektropolimerisasi pirol membentuk komposit PPy/DBA218C6. Penggabungan DBA218C6 dalam tulang punggung polipirol disebabkan interaksinya dengan unit pirol setama pembantukan polipirol. Adanya muatan positif pada setiap tiga atau empat buah unit pirol penyusun polipirol dapat menyebabkan terjadinya ikatan elektrostatis dengan pasangan elektron sunyi pada struktur senyawa DBA2I8C6.

Elektroda modifikasi ini dapat digunakan sebagai elektroda kerja pada pengukuran ion Hg2+ menggunakan teknik voltametry lucutan pulsa diferensial. Selektivitas dan batas deteksi elektroda ini pada analisis Hg2+ telah dipelajari. Arus lucutan tergantung pads potensial akumulasi, waktu akumulasi, pH larutan, jumlah DBA2I8C6, ketebalan film, luas permukaan elektroda, dan jenis elektrolit pendukung yang digunakan dalam pengukuran. Pada kondisi optimum, kurva kalibrasi memberikan linieritas pads daerah konsentrasi ion Hg2+ 0,5 - 5 pM (5.101s - 5.10-12 M) dengan batas deteksi 0,492 pM (4,92. 1013 M). Adanya ion Ag , Cd2+, cu dan Pb2+ dengan konsentrasi 108 kali lebih banyak dari konsentrasi ion Hg2+ tidak mengganggu arcs lucutan.

Mekanisme yang terjadi pads permukaan elektroda film komposit PPy/DBA218C6 melibatkan reaksi kimia dan elektrokimia. Reaksi kimia melibatkan kompleksasi antara ion Hg2+ dan DBA218C6 membentuk kompleks PPy/(DBA218C6)2-Hg2+. Reaksi ini terjadi pada permukaan elektroda selama proses akumulasi. Proses akumulasi terjadi pada potensial +800 mV vs elektroda Ag/AgCI (KCI 3 M). Reaksi elektrokimia terjadi pada proses lucutan. Pada proses lucutan dilakukan pemindaian elektroda kerja pads potensial dari -1000 sampai 0 mV vs elektroda Ag/AgC1 (KCL 3 M). Pada potensial lebih rendah dari -400 mV vs Ag/AgCI (KU 3 M) ion raksa dalam bentuk kompleks direduksi menjadi Hg dan selanjutnya dioksidasi kembali pada potensial yang lebih tinggi dari -400 mV vs Ag/AgC1 (KCI 3 M) yang menghasilkan arus lucutan.

Penelitian ini memberikan informasi dan pemahaman tentang penjebakan senyawa makrosiklis natal, DBA2I8C6, pada polipirol sehingga terbentuk film komposit PPy1DBA218C6 dan penggunaannya sebagai sensor ion Hg2+ secara voltametri lucutan pulsa diferensial. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan kontribusi informasi dalam pembuatan sensor elektrokimia dalam bidang kimia analitik.

Deskripsi Alternatif :

Abstract :

Many chemical analyses require analytical methods with low detection limit and high selectivity. Various methods have been developed to decrease the detection limit and to increase the selectivity of chemical analyses. Differential pulse stripping voltammetry is an excellent electroanalytical method for the determination of trace metal ions. This method has high sensitivity due to its preconcentration step on the surface of working electrode. The detection limit of this method can be as low as 10-10 M. A proper choice of the working electrode is crucial for the success of the analyses. The need for lower detection limit and high selectivity of trace metal analysis required modification of electrodes. This normally conducted by incorporating a ligand as ionophore on the surface of the electrode. The used of modified electrode for trace metal analyses can lower the detection limit to 10-11M.

The aim of this research is to obtain a new method to modify electrode that can be used to selectively determine Hg2+ ion as low as picomolar (pM) concentration using differential pulse stripping voltammetry method. The need for method having low detection limit on Hg2+ ion are due to high toxicity of mercury.

In this research, 1,10-dibenzyl-1,10-diaza-18-crown-6 (DBA218C6) compound will be used as ionophore to make a modified electrode for the determination of Hg2+ using differential pulse stripping. voltammetry method. This was chosen because of its high ability to form complex with Hg2+ ion. This compound is derived from 1,10-diaza-18-crown-6 (A218C6), which is known able to form complex with Hg2+ ion with high stability constant, Kam, = 10 7 9. The A218C6 can also form complex with many other metal ions with lower stability constants. Therefore, modified electrode made using DBA218C6 compound is expected to have low detection limit and high selectivity toward Hg2+ ion.

Polypyrrole (PPy) supporting polymer was used to immobilize DBA218C6 compound on the surface of platinum disk electrode. Polypyrrole was chosen because it is conductive polymer and has been used in many applications in surface science and sensors development. Preparation of PPy/DBA218C6 electrode was conducted by electropolymerization of pyrrole on the surface of platinum disk electrode from solution mixture of pyrrole and DBA218C6 using cyclic voltammetry method. Acetonitrile and NaCIO4 were used as solvent and supporting electrolyte, respectively.

FTIR spectra of film form on the surface of platinum disk electrode showed that DBA218C6 compound was trapped during electropolymerization of pyrrole to form PPy/DBA218C6 composite. The incorporation of DBA218C6 in polypyrrole backbone was due to its interaction with pyrrole unit during the formation of polypyrrole because the positive charge of every three or four unit pyrrole in poplypyrrole backbone provides electrostatic attraction to free electron pair in DBA218C6 compound.

The modified electrode was used as working electrode for determination of Hg2+ ion using differential pulse stripping voltammetry method. Selectivity and detection limit of this electrode in Hg2+ ion analysis was studied. Stripping current depends on accumulation potential, accumulation time, pH of solution, amount of DBA218C6, film thickness, surface area of the electrode, and type of supporting electrolyte used in the measurement. At optimum condition, calibration curve was linier between 0.5 - 5 pM (5.10 13 M - 5.10-12 M) of Hg2+ ion with detection limit of 0,492 pM (4,92.10-1m). The presence of Ag , Cd2+, Cue , and Pb2+ ions at concentration 108 time of Hg2+ ion concentration did not interference the stripping current.

Mechanism involves in the analysis of Hg2+ ion on the surface of PPy/DBA2 I 8C6 film consists of chemical and electrochemical reaction. Chemical reactions involve complexation of Hg2+ ion by DBA218C6 to form PPy/(DBA218C6)2-Hg2+ complex. This reaction occurs on the surface of electrode during accumulation process. The accumulation process was conducted at potential of +800 mV vs Ag/AgCI (KCI 3 M) electrode. Electrochemical reaction occurs in stripping process. The stripping process was conducted by scanning working electrode potential from -1000 mV to 0 mV vs Ag/AgC1 (KCI 3 M). At potential lower than -400 mV vs Ag/AgCI (KCI 3 M) the mercury ion in the complex was reduced to Hg and then oxidized back at potential higher than -400 mV vs Ag/AgCl (KCI 3 M) to produce stripping current.

This study provide new information and understanding on trapping neutral macrocyclic compound, DBA218C6, in polypyrrole, to form PPy/DBA218C6 film and the use of the film as Hg2+ ion sensor using differential pulse stripping voltammetry method. The results are expected to contribute information on preparing electrochemical sensors in analytical chemistry.

Copyrights : Copyright (c) 2006 by Faculty Mathematics and Natural Sciences. Information Dissemination Right @2008 ITB Central Library, Jl. Ganesha 10 Bandung,40132, Indonesia. Verbatim copying and distribution of this entire article is permitted by author to ITB Central Library in any medium, provided this notice is preserved.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakDrs. Mahmudin, SIP.
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOdigilib@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Promotor :Susanto Imam Rahayu, Prof. Ph.D.

    Co-Promotor 1 : Buchari, Prof. Dr.

    Co-Promotor 2 : Indra Noviandri, Dr.

    Scanner : Novian Kurniawan
    , Editor: Novian Kurniawan

Review...