BAB III DASAR TEORI. mengalami pengkristalan dan dapat menimbulkan gout. Asam urat mempunyai peran

Transkripsi

1 9 BAB III DASAR TEORI 3.1 Asam Urat Asam urat (uric acid) adalah senyawa turunan purina dengan rumus kimia C5H4N4O3 dan rasio plasma antara 3,6 mg/dl (~214 µmol/l) dan 8,3 mg/dl (~494 µmol/l) (1 mg/dl = 59,48 µmol/l). Asam urat adalah produk akhir atau produk buangan yang dihasilkan dari metabolisme atau pemecahan purin. Asam urat sebenarnya merupakan antioksidan dari manusia dan hewan, tetapi apabila dalam jumlah berlebihan dalam darah akan mengalami pengkristalan dan dapat menimbulkan gout. Asam urat mempunyai peran sebagai antioksidan apabila kadarnya tidak berlebihan dalam darah, namun apabila kadarnya berlebih asam urat akan berperan sebagai peroksidan (Mc Crudden, 2000). Kadar asam urat dapat diketahui melalui hasil pemeriksaan darah dan urin. Nilai rujukan kadar darah asam urat normal pada laki-laki yaitu 3,4-8,5 mg/dl sedangkan pada perempuan yaitu 2,8-7,3 mg/dl (Wortman, 1993). Asam urat merupakan asam lemah dengan pka 5,8. Asam urat cenderung berada di cairan plasma ekstraselular. Sehingga membentuk ion urat pada ph 7,4. Ion urat mudah disaring dari plasma. Kadar urat di darah tergantung usia dan jenis kelamin. Kadar asam urat akan meningkat dengan bertambahnya usia dan gangguan fungsi ginjal (McCrudden, 2000).

2 10 Di bawah mikroskop kristal urat menyerupai jarum-jarum renikyang tajam, berwarna putih, dan berbau busuk. Gambar 3. Struktur kimia asam urat Pembentukan asam urat dalam tubuh manusia juga dapat meningkat yang disebabkan oleh faktor dari luar terutama makanan dan minuman yang merangsang pembentukan asam urat. Adanya gangguan dalam proses ekskresi pada tubuh akan menyebabkan penumpukan asam urat di dalam ginjal dan persendian. Jalur kompleks pembentukan asam urat dimulai dari ribose 5-phosphate, suatu pentosa yang berasal dari glysidic metabolism, diubah menjadi PRPP (phosphoribosyl pyro-phosphate) dan kemudian phosphoribosilamina, lalu ditransformasi menjadi inosine-1-phosphate (IMP). Dari senyawa perantara yang berasal dari adenosine-1-phosphate (AMP) dan guanosine monophosphate (GMP), nukleotida purin digunakan untuk sintesis DNA dan RNA, serta inosine yang kemudian akan mengalami degradasi menjadi hypoxantine, xantine dan akhirnya menjadi asam urat (McCrudden, 2000). Asam urat adalah asam yang berbentuk kristal-kristal yang merupakan hasil akhir dari metabolisme purin (bentuk turunan nucleo protein), yaitu salah satu komponen asam nukleat yang terdapat pada inti sel-sel tumbuhan. Secara alamiah

3 11 purin terdapat dalam tubuh kita dan dijumpai pada semua makanan dari sel hidup, yakni makanan dari tanaman ataupun hewan. Purin juga dihasilkan dari hasil perusakan sel-sel tubuh yang terjadi secara normal ataupun karena penyakit tertentu (Simklin, 1993). Asam urat akan dikeluarkan dalam tubuh melalui feses (kotoran) dan urin, tetapi karena ginjal tidak mampu mengeluarkan asam urat yang ada menyebabkan kadarnya meningkat di dalam tubuh. Asam urat yang berlebih selanjutnya akan terkumpul pada persendian sehingga menyebabkan rasa nyeri atau bengkak (Poole, 1993). Penyakit asam urat atau biasa disebut dengan gout merupakan penyakit yang sering menyerang para lanjut usia (lansia) terutama kaum pria. Penyakit ini sering menyebabkan gangguan pada satu sendi misalnya paling sering pada salah satu pangkal ibu jari kaki, walaupun dapat menyerang lebih dari satu sendi. Penyakit ini jarang didapati pada orang yang berusia dibawah 60 tahun dengan usia rata-rata paling banyak didapati pada usia tahun, dan semakin sering didapati dengan bertambahnya usia (Nyoman, 2009). 3.2 Voltametri Voltametri merupakan metode elektroanalisis dalam skala mikro dengan menggunakan elektroda kerja mikro, disebut juga teknik arus voltase. Voltametri sama halnya dengan potensiometri yaitu mempunyai elektroda kerja dan elektroda pembanding, tetapi pada voltametri ditambah dengan sebuah elektroda yaitu elektroda bantu (auxiliary electrode) sehingga voltameter mempunyai 3 buah elektroda (Harvey, 2000).

4 12 Voltametri mempelajari hubungan potensial-arus selama elektrolisis dilakukan dalam suatu sel. Suatu elektroda mempunyai luas permukaan yang relatif besar (elektroda pembanding), dipasangkan dengan elektroda kerja yang mempunyai luas permukaan lebih kecil. Elektroda kerja biasanya dibuat dari bahan tak reaktif yang menghantar listrik seperti emas, platinum, karbon dan dalam beberapa kasus sering digunakan suatu elektroda tetes raksa atau drop mercury electrode (DME). Teknik ini disebut sebagai polarografi (Ewing, 1985). Gambar 4. Skema 3 elektroda dalam voltametri (1) elektroda kerja, (2) elektroda bantu, (3) elektroda pembanding (Adekunle, 2010) Elektroda pembanding merupakan elektroda setengah sel yang nilai potensialnya tertentu. Di dalam beberapa penggunaan analisis elektrokimia, diperlukan suatu electroda pembanding (reference electrode) yang memiliki harga potensial setengah sel yang diketahui, konstan, dan sama sekali tidak peka terhadap komposisi larutan yang sedang dianalisis. Potensial terukur pada sel merupakan beda potensial antara elektroda kerja dengan elektroda pembanding. Syarat utama dari

5 13 elektroda pembanding, potensialnya harus diketahui pasti dan tidak berubah selama digunakan. Elektroda pembanding yang biasanya banyak digunakan adalah elektroda Ag/AgCl. Elektroda Ag/AgCl merupakan elektroda yang terdiri dari logam perak yang dilapisi dengan perak klorida, larutan KCl, dan membran. Pasangan elektroda pembanding adalah elektroda kerja (working electrode) yang potensialnya bergantung pada konsentrasi zat yang sedang diselidiki. Elektroda kerja merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi, yang menunjukkan respon terhadap analit yang dianalisis. Elektroda kerja pada voltametri merespon semua senyawa elektroaktif yang ada dalam sampel. Pemilihan elektroda bergantung pada besarnya kisaran potensial yang diinginkan untuk menguji sampel (Ewing, 1985). 3.3 Voltametri Siklik Voltametri siklik merupakan teknik yang banyak digunakan untuk mendapatkan informasi tentang reaksi elektrokimia (Evans et al. 1983; Lund & Hummerich. 2001). Voltametri siklik diperoleh dari scan potensial melawan densitas arus dengan berbagai kecepatan scan. Dari voltamogram siklik didapatkan beberapa nilai parameter penting seperti potensial puncak anoda (Epa), potensial puncak katoda (Epc), puncak arus anoda (ipa), puncak arus katoda (ipc), potensial setengah katoda (Ep/2) dan potensial setengah gelombang (E1/2) (Riyanto, 2013). Voltametri siklik telah menjadi teknik yang cukup populer dalam studi awal eletrokimia dari suatu sistem yang baru. Teknik ini memberikan informasi yang penting mengenai reaksi kimia yang rumit pada elektroda. Karakter elektroda yang

6 14 dapat ditentukan dengan voltametri siklik diantaranya adalah kinetika elektroda dan stabilitas spesi (Ewing, 1985). Gambar 5. Contoh voltamogram siklik Voltamogram siklus yang khas bentuk kurvanya pada awalnya menyerupai kurva eksperimen penyapuan linear, tetapi setelah potensial mulai turun, terdapat perubahan arus yang cepat disebabkan konsentrasi spesies teroksidasikan tinggi di dekat elektroda. Ketika potensialnya mendekati potensial yang diperlukan untuk mengoksidasikan spesies tereduksi, terdapat arus anoda yang besar sampai oksidasinya sempurna dan arus kembali nol. Bentuk keseluruhan kurva itu memberikan perincian kinetika proses elektroda (Atkins, 1999). Voltametri siklik termasuk dalam metode pengukuran potensiodinamik elektrokimia. Eksperimen voltametri siklik memiliki proses yang lebih panjang dari voltametri penyapuan linear. Voltametri siklik dikarakterisasi dari peningkatan

7 15 potensial elektroda kerja dari potensial awal ke potensial berikutnya dan kembali lagi. Hal ini menunjukkan bahwa potensial awal dan potensial penyapuan adalah parameter yang dapat disesuaikan begitu juga bahan-bahan elektrolit terutama konsentrasi dan temperaturnya dapat juga mempengaruhi. Voltametri siklik mengukur nilai listrik sebagai fungsi aliran potensial dengan rentang potensial awal sama dengan potensial akhir. Perpindahan elektron pada bagian antar muka elektroda-elektrolit terjadi pada saat potensial diubah secara linear dengan laju tertentu sampai suatu potensial tertentu yang memungkinkan senyawa elektroaktif dalam sel mengalami reaksi redoks. Perpindahan elektron ini menyebabkan kenaikan arus mencapai suatu nilai tertentu yang kemudian akan turun kembali. Pada saat turun kembali, potensial dialurkan kearah sebaliknya sehingga senyawa yang terbentuk mengalami reaksi reduksi apabila sebelumnya mengalami oksidasi ataupun sebaliknya (Wang et al, 2000). Perpindahan elektron ini menyebabkan kenaikan arus mencapai suatu nilai tertentu yang kemudian akan turun kembali. Pada turun kembali, potensial dialurkan ke arah sebaliknya sehingga senyawa yang terbentuk mengalami reaksi reduksi bila sebelumnya mengalami oksidasi atau sebaliknya (Wang et al., 2000). Ross et al. (1975) menyatakan bahwa voltamogram siklik dapat digunakan untuk mengetahui perilaku senyawa di permukaan elektroda. Kajian potensiometri dilakukan dengan tidak ada arus yang mengalir dalam sel elektrokimia dan keseimbangan terjadi antara muka (interface) elektroda-larutan. Potensial elektroda

8 16 hanya bergantung pada konsentrasi spesies elektroaktif dalam larutan sesuai dengan persamaan Nernst (Riyanto, 2013). persamaan (1) Menurut reaksi redoks O + ze R, potensial elektroda dapat ditunjukan oleh E = E 0 RT zf ln (C R C O ) (1) Di mana E 0 adalah potensial tetap system dapat berbalik (reversible system), CR dan Co adalah konsentrasi spesies yang mengalami oksidasi dan reduksi. Jika arus yang mengalir melalui sel elektrolisis dan keseimbangan di antara muka elektroda-larutan diganggu, seterusnya potensial dinaikkan dan konsentrasi spesies elektroaktif di permukaan elektroda dikontrol dalam nilai yang baru maka kecepatan perpindahan spesies elektroaktif dari elektroda menjadi tetap. Keadaan mantap (steady state) adalah keadaan dimana fenomena keseimbangan terjadi di antara permukaan elektroda dan larutan, dan keadaan ini tergantung pada waktu. Walau bagaimanapun, waktu yang tertentu diperlukan untuk terjadinya perubahan dari keadaan keseimbangan menjadi keadaan mantap. Dalam keadaan tersebut potensial elektroda, arus, dan konsentrasi spesies, di antara elektroda-larutan bergantung pada waktu, kebergantungan potensial dan arus terhadap waktu merupakan dasar dari elektrokimia. Kajian di atas sangat berguna karena informasi tentang penyerapan perantara dan reaktan dalam reaksi atau semua proses yang terjadi di permukaan elektroda dapat diketahui (Riyanto, 2013).

9 17 Teknik voltametri siklik mengguinakan dua pendekatan yaitu (1) scan satu siklik yaitu satu grafik i-e direkam, voltamogram dengan konsentrasi yang asli (original) didapatkan, (2) teknik dengan banyak scan (lebih dari satu siklik) yaitu beberapa grafik i-e direkam. Perubahan konsentrasi spesies elektroaktif di permukaan elektroda (termasuk hasil reaksi elektroda) dari satu siklik ke siklik yang lain adalah profil dari grafik i-e. Perbedaan yang signifikan akan diperoleh antara siklik pertama dan siklik kedua. Grafik i-e dengan lebih dari satu siklik dapat digunakan untuk mempelajari kestabilan senyawa dan elektroda (Riyanto, 2013). Menurut Lund dan Hummerich (2001), voltametri siklik harus dilakukan dalam keadaan tidak diaduk (unstirred) di mana perpindahan massa hanya terjadi karena resapan (diffusion), yang banyak digunakan dalam elektrokimia. Dalam voltametri siklik pengukuran elektrokimia dilakukan secara potensiodinamik, yaitu suatu teknik yang digunakan untuk mengkaji sifat redoks dalam reaksi elektrokimia dan struktur antara muka (interfacial) elektroda dengan larutan (Riyanto, 2013).