BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian studi voltametri siklik asam urat dengan menggunakan elektroda nikel sebagai elektroda kerja ini bertujuan untuk mengetahui berbagai pengaruh dari parameter yang ada dalam voltametri seperti pengaruh variasi ph, pengaruh variasi elektrolit, dan pengaruh konsentrasi terhadap hasil analisis atau voltamogram. Selain untuk mempelajari berbagai pengaruh parameter-parameter tersebut, dalam penelitian ini juga akan ditentukan validitas metode voltametri siklik dengan nikel sebagai elektroda kerja apabila digunakan dalam analisis asam urat. Parameter validasi metode voltametri siklik ditinjau dari hasil perhitungan akurasi atau perolehan kembali (recovery), presisi (% RSD) dan limit deteksi (LOD) serta limit kuantifikasi (LOQ). Tahap terakhir dari penelitian ini adalah penerapan analisis langsung terhadap sampel urin yang diambil dari manusia. Pelarut atau blanko yang digunakan dalam penelitian adalah larutan 0,1 M NaOH, dikarenakan asam urat tidak dapat larut dalam akuades. 5.1. Penentuan Elektrolit Optimum Karakteristik puncak asam urat dapat diketahui dengan membandingkan voltamogram siklik elektrolit dengan voltamogram siklik elektrolit yang ditambah asam urat. Penelitian ini digunakan elektrolit KCl 0,1 M; H2S04 0,1 M; dan NaOH 0,1 M. Tahap pertama yang dilakukan dalam penelitian adalah analisis penentuan puncak voltamogram menggunakan larutan elektrolit KCl 0,1 M. Pengujian pertama digunakan akuades ditambah dengan larutan elektrolit KCl 0,1 M 39
40 kemudian pengujian selanjutnya yaitu pengujian larutan standar asam urat 0,003 M yang ditambah dengan larutan elektrolit KCl 0,1 M. Analisis puncak ini bertujuan untuk memastikan bahwa puncak yang terbaca dalam analisis asam urat tersebut adalah puncak dari sampel yang diinginkan dalam hal ini asam urat. Hasil asam urat dengan elektrolit KCl 0,1 M dapat dilihat pada Gambar 4. 0,0005 0,0004 0.000742 Arus (A) 0,0003 0,0002 0,0001 KCl KCl + asam urat 0-0,0001-0,0002 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Potensial (V) Gambar 4. Perbandingan voltamolgram siklik antara KCl 0,1M dengan KCl 0,1 M yang ditambahkan asam urat 0,003 M. Kecepatan scan 30 mvs -1 Gambar 4 dapat dilihat perbedaan puncak antara siklik voltamogram KCl dengan KCl yang telah ditambahkan asam urat. Voltamogram siklik KCl tidak terdeteksi puncak anodik. Respon CV ditemukan setelah penambahan asam urat, ditandai dengan terdeteksinya puncak anodik secara signifikan dan kenaikan puncak katodik. Tahap selanjutnya yaitu analisis penentuan puncak voltamogram menggunakan larutan elektrolit H2SO4 0,1 M. Pengujian pertama digunakan akuades ditambah dengan larutan elektrolit H2SO4 0,1 M kemudian pengujian
41 selanjutnya yaitu pengujian larutan standar asam urat 0,003 M yang ditambah dengan larutan elektrolit H2SO4 0,1 M. Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada Gambar 5. 0,001 0,0005 0.000481 0.000284-9E-18-1,5-1 -0,5 0 0,5-0,0005-0,001 H2SO4 H2SO4 + Asam urat -0,0015-0,002-0,0025 Gambar 5. Perbandingan voltamolgram siklik antara H2SO4 0,1M dengan H2SO4 0,1 M yang ditambahkan asam urat 0,003 M. Kecepatan scan 30 mvs -1 Gambar 5 dapat dilihat perbedaan puncak antara siklik voltamogram H2SO4 0,1 M dengan H2SO4 0,1 M yang telah ditambahkan asam urat. Voltamogram siklik H2SO4 telah terdeteksi puncak anodik tetapi setelah penambahan asam urat ditandai dengan menurunnya pucak anodik. Hal ini terjadi karena kondisi analit yang terlalu asam dengan jumlah proton (H + ) dalam larutan yang sangat banyak dan tidak sesuai dengan kondisi larutan elektrolit yang di butuhkan oleh larutan asam urat untuk melakukan oksidasi dan reduksi secara optimal sehingga proses pertukaran atau interaksi ion-ion asam urat dan elektronnya tidak berjalan dengan maksimal. Hal ini disebabkan karena larutan yang terlalu asam dapat merusak sampel asam urat.
42 Analisis penentuan puncak voltamogram menggunakan larutan elektrolit NaOH 0,1 M. pada pengujian pertama digunakan akuades ditambah dengan larutan elektrolit NaOH 0,1 M kemudian pengujian selanjutnya yaitu pengujian larutan standar asam urat 0,003 M yang ditambah dengan larutan elektrolit NaOH 0,1 M. Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada Gambar 6. 0,001 Arus (A) 0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0-0,0002-0,0004-0,0006 0.000742 0.000514 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Potensia (V) NaOH NaOH + Asam Urat Gambar 6. Perbandingan voltamolgram siklik antara NaOH 0,1 M dengan NaOH 0,1 M yang ditambahkan asam urat 0,003 M. Kecepatan scan 30 mvs -1 Gambar 6 dapat dilihat perbedaan puncak antara siklik voltamogram NaOH 0,1 M dengan NaOH 0,1 M yang telah ditambahkan asam urat. Voltamogram siklik NaOH 0,1 M telah terdeteksi puncak anodik dan katodik tetapi setelah penambahan asam urat ditandai dengan meningkatnya pucak anodik dan katodik. Elektrolit dalam voltametri merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh pada hasil analisis voltametri, seperti tinggi dan lebar puncak suatu voltamogram atau berpengaruh terhadap arus dan potensial yang ditimbulkan suatu sampel pada saat analisis. Elektrolit dalam voltammetri berfungsi sebagai
43 penghantar ion-ion bebas yang telah direduksi dan dioksidasi pada elektroda kerja (working electrode) menuju elektroda rujukan (reference electrode) dan elektroda pembanding (counter electrode). Dalam penelitian ini digunakan 3 elektrolit yaitu KCl 0,1 M; H2SO4 0,1 M; dan NaOH 0,1 M. Hasil analisis asam urat 0,003 M dengan 3 elektrolit tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hubungan antara variasi elektrolit dengan puncak arus (A) pada voltamogram analisis puncak asam urat + elektrolit No Elektrolit + Standar Arus (A) 1 KCl + Asam Urat 0,00038 2 H2SO4 + Asam Urat 0,000284 3 NaOH + Asam Urat 0,000742 Tabel 1 dapat dilihat besarnya pengaruh elektrolit terhadap nilai arus atau tinggi puncak voltamogram yang ditimbulkan oleh suatu sampel atau senyawa dalam hal ini asam urat. Puncak terendah dengan arus 0,000284A dari voltamogram asam urat terjadi pada analisis asam urat dengan menggunakan elektrolit H2SO4 0,1 M; hal tersebut terjadi karena kondisi analit yang terlalu asam dengan jumlah proton (H + ) dalam larutan yang sangat banyak dan tidak sesuai dengan kondisi larutan elektrolit yang di butuhkan oleh larutan asam urat untuk melakukan oksidasi dan reduksi secara optimal sehingga proses pertukaran atau interaksi ion-ion asam urat dan elektronnya tidak berjalan dengan maksimal. Hal ini disebabkan juga karena larutan yang terlalu asam dapat merusak sampel asam urat, hal tersebut dapat diamati saat penambahan larutan elektrolit 0,1 M H2SO4 kedalam larutan standar asam urat 0,003 M. Sedangkan untuk puncak tertinggi dengan arus 0,000742A terjadi pada analisis asam urat dengan menggunakan elektrolit NaOH, hal ini berarti
44 proses oksidasi asam urat menjadi ion-ion bebasnya berjalan maksimal dan pada elektrolit NaOH ini proses transfer ion-ion bebas dari asam urat dan elektronelektron dari hasil oksidasi menuju elektroda pembanding dan elektroda pendukung berjalan dengan maksimal.. NaOH sebagai elektrolit optimum bukan KCl dan H2SO4 karena pada KCl meskipun terdapat puncak arus asam urat tetapi masih lebih tinggi puncak arus pada NaOH dan pada elektrolit H2SO4 telah terdeteksi puncak anodik tetapi pada saat H2SO4 ditambah dengan asam urat puncak anodik tersebut menurun. Hal tersebut disebabkan karena kondisi larutan elektrolit yang tidak sesuai yang dibutuhkan oleh asam urat dan dikarenakan larutan yang terlalu asam dapat merusak sampel asam urat. NaOH sebagai elektrolit optimum karena NaOH merupakan elektrokatalis yaitu pada puncak anodik terdapat hidrogen. Sedangkan pada katodik terdapat gas oksigen yang digunakan sebagai oksidator. Hidrogen yang berasal dari anodik diubah menjadi ion hidrogen dan elektron. Pada katodik, oksigen direduksi dengan adanya elektron. Perbedaan potensial yang terjadi pada anodik dan katodik inilah yang menghasilkan arus listrik. 5.2 Penentuan ph Optimum Kondisi ph sangat berpengaruh terhadap proses oksidasi dan reduksi suatu senyawa yang terjadi pada elektroda kerja (working electrode). Pada kondisi ph yang tepat diharapkan semakin banyak senyawa yang mengalami oksidasi dan reduksi pada permukaan elektroda sehingga akan menghasilkan puncak arus yang optimum pada saat pengukuran. Sebanyak 20 ml larutan standar asam urat diambil dan dimasukkan dalam cell voltammetry, begitu juga dengan 5 ml larutan buffer
45 dengan variasi ph 4, 7, dan 10. Selanjutnya larutan tersebut dianalisis satu persatu dengan menggunakan voltametri siklik dengan nikel sebagai elektroda kerja pada kecepatan 30 mv/s. Pengaruh ph dipelajari dengan membandingkan voltammogram hasil pengukuran larutan standar asam urat konsentrasi 0,003 M dengan kondisi ph yang divariasi mulai dari ph 4, 7, dan 10. Hasil pengukuran asam urat 0,003 M dengan variasi ph 4, 7, dan 10 dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hubungan antara variasi ph + asam urat dengan arus (A) pada voltamogram analisis puncak asam urat No Variasi ph Arus (A) 1 ph 4 + asam urat 0,0000196 2 ph 7 + asam urat 0,0000335 3 ph 10 + asam urat 0,0000672 Tabel 2 menunjukkan bahwa tinggi arus puncak dipengaruhi oleh kondisi ph larutan elektrolit yang digunakan. Pada ph 4 arus puncak sangat rendah hal ini dapat terjadi karena kondisi analit yang terlalu asam dengan jumlah proton (H + ) dalam larutan yang sangat banyak dan tidak sesuai dengan kondisi larutan elektrolit yang dibutuhkan oleh larutan asam urat untuk melakukan oksidasi dan reduksi secara optimal sehingga proses pertukaran atau intraksi ion-ion asam urat dan elektronnya tidak berjalan dengan maksimal. Puncak tertinggi dari elektrolit pada berbagai ph ini terjadi pada ph 10, ini berarti pada ph 10 jumlah proton yang dibutuhkan sesuai untuk melakukan oksidasi asam urat dalam jumlah yang optimum sehingga pada ph 10 inilah asam urat berada dalam bentuk ion bebasnya dalam jumlah yang optimum. Dengan optimalnya proses oksidasi yang terjadi pada elektroda kerja maka interaksi antara ion-ion asam urat dan elektronnya dengan larutan elektrolit yang digunakan dapat berjalan dalam kondisi yang optimal. Efek
46 dari itu adalah akan didapatkan voltamogram dengan puncak atau arus yang paling tinggi jika dibandingkan dengan variasi ph buffer lainnya. 5.3 Pengaruh Konsentrasi Asam Urat Terhadap Puncak atau Arus Konsentrasi suatu larutan sangat berpengaruh terhadap tinggi dan lebar puncak atau arus yang ditimbulkan dalam pengukuran dengan menggunakan siklik voltammetri. Untuk mempelajari pengaruh tersebut, dalam penelitian ini menggunakan variasi standar asam urat dengan konsentrasi berkisar antara 0,001-0,005 M. Standar diukur puncak atau arusnya pada voltametri siklik dengan menggunakan elektroda kerja nikel dan elektrolit optimum yaitu larutan NaOH 0,1 M dengan scan rate 30 mv/s. Hasil analisis asam urat dengan variasi konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 7. 0,00012 0,0001 Arus (A) 0,00008 0,00006 0,00004 0,00002 0-0,00002 0.000762 0.000598 0.0000471 0.0000304 0.0000173 0.0000136 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Potensial (V) 0 M 0.001 M 0.002 M 0.003 M 0.004 M 0.005 M Gambar 7. Voltamogram siklik asam urat pada variasi konsentrasi asam urat 0,001-0,005 M dengan elektrolit NaOH 0,1 M Gambar 7 menunjukkan bahwa konsentrasi suatu larutan berpengaruh terhadap tinggi puncak suatu voltamogram. Pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa
47 Semakin tinggi konsentrasi asam urat dalam larutan maka akan semakin tinggi arus yang ditimbulkan saat analisis dengan menggunakan voltametri siklik dikarenakan semakin tinggi konsentrasi maka molekul-molekul asam urat yang terdapat dalam larutan semakin banyak yang mengalami oksidasi. Hasil tersebut sejalan dengan teori yang mengatakan konsentrasi suatu analit berbanding lurus dengan arus yang akan ditimbulkan saat analisis. Linieritas hasil pengukuran asam urat 0,001-0,005 M dapat dilihat pada Gambar 8. Arus (A) 0,00009 0,00008 0,00007 0,00006 0,00005 0,00004 0,00003 0,00002 0,00001 0 y = 0,0147x + 2E-06 R² = 0,9983 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 Konsentrasi (M) Gambar 8. Linieritas puncak arus asam urat. Gambar 8 merupakan hubungan antara linieritas asam urat dengan konsentrasinya yang diperoleh dari pengujian variasi konsentrasi asam urat 0,001-0,005 M dengan elektrolit NaOH 0,1 M. Dalam penelitian ini hubungan konsentrasi asam urat dengan densitas arus berbanding lurus menghasilkan garis linier, ditunjukkan pada gambar 8 dengan nilai R 2 = 0,998.
48 5.4 Presisi (Keseksamaan) Salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam mengetahui apakah suatu metode itu baik atau tidak adalah dengan mengetahui nilai atau hasil presisi. Dalam penelitian ini metode presisi yang dilakukan adalah repeatability, dimana sampel dengan konsentrasi 0,001 0,005 M dibuat sebanyak 7 kali karena percobaan keseksamaan dilakukan paling sedikit enam replika sampel atau pengulangan yang diambil dari campuran sampel dengan matriks yang homogen (Harmita, 2004). Sampel selanjutnya dianalisis satu-persatu dengan menggunakan voltametri siklik dengan elektroda nikel sebagai elektroda kerjanya untuk mengetahui arusnya. Hasil pengujian sampel asam urat 0,001-0,005 M dengan 7 kali pengulangan dapat dilihat pada Gambar 9 kemudian konsentrasi asam urat tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.
49 Gambar 9. Voltamogram NaOH 0,1 M, standar asam urat 0,001-0,005 M dan sampel urin sebanyak 7 kali pengulangan Tabel 3. Konsentrasi Asam Urat pada Urin 7 kali pengulangan Pengulangan Konsentrasi (mg/dl) 0,001-0,005 A (Pengulangan 1) 2,4189 0,001-0,005 B (Pengulangan 2) 2,5939 0,001-0,005 C (Pengulangan 3) 2,1837 0,001-0,005 D (Pengulangan 4) 2,2554 0,001-0,005 E (Pengulangan 5) 2,3838 0,001-0,005 F (Pengulangan 6) 2,4017 0,001-0,005 G (Pengulangan 7) 2,5799 Rata rata 2,4025 Gambar 10 dan Tabel 3 menunjukkan voltammogram hasil pengukuran arus sampel asam urat dengan 7 kali pengulangan. Hasil pengukuran arus berbagai pengulangan sampel tersebut, selanjutnya ditentukan nilai presisinya dengan menggunakan rumus Koefisien Variasi ( KV atau RSD). Dari perhitungan diperoleh RSD sebesar 6,3190 %. Kriteria seksama diberikan jika metode memberikan simpangan baku relatif atau koefisien variasi 2% atau kurang. Akan tetapi kriteria
50 ini sangat fleksibel tergantung pada konsentrasi analit yang diperiksa, jumlah sampel, dan kondisi laboratorium. Pada metode yang sangat kritis, secara umum diterima bahwa RSD harus kurang dari 2% (Harmita, 2004).RSD yang dihasilkan melebihi 2%, oleh karena itu sebagai syarat keberterimaan digunakan persamaan koefisien variasi Horwitz sesuai AOAC (Association of Official Analytical Chemist, 2005) yang menjadi acuan dalam penelitian ini. Presisi suatu metode dikatakan memenuhi syarat keberterimaan jika nilai % RSD lebih kecil dari 2/3 CV. Hasil 2/3 CV yang diperoleh pada penelitian ini sebesar 9,35 %. Angka RSD yang dihasilkan tidak melebihi angka 2/3 CV yang dihasilkan sehingga termasuk kedalam presisi yang baik. Sehingga pada penelitian ini dapat dikatakan memiliki presisi yang baik. 5.5 Akurasi (Kecermatan) Accuracy adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analis dengan kadar analit yang sebenarnya. Accuracy dinyatakan sebagai persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. penelitian ini menggunakan metode recovery yang digunakan adalah metode adisi dimana sampel asam urat di analisis lalu sejumlah standar asam urat ditambahkan dalam sampel dan dianalisis. Sebelum menganalisis sampel yang mengandung standar tersebut, terlebih dahulu dianalisis standar asam urat. Analisis tersebut menggunakan voltametri siklik dengan elektroda nikel sebagai elektroda kerja dimana elektrolit yang digunakan adalah NaOH 0,1 M. Voltamogram hasil pengukuran recovery dapat dilihat pada Gambar 10.
51 0,00016 0,00014 0,00012 0.000141 0.00011 0,0001 Arus (A) 0,00008 0,00006 0,00004 0,00002 0.0000293 urin standar urin + standar 0-0,00002 0 0,2 0,4 0,6 0,8-0,00004 Potensial (V) Gambar 10. Voltamogram pengujian recovery pada sampel urin Gambar 10 merupakan hasil analisis recovery yang ditentukan dengan metode adisi dimana terdapat tiga pengukuran. Pengukuran pertama (C1) dilakukan pada sampel urin yang ditambahkan standar asam urat 0,003 M. Pengukuran kedua (C2) dilakukan pada sampel urin. (C3) dilakukan pada larutan standar asam urat 0,003 M. Hasil pengukuran kemudian dimasukkan ke dalam perhitungan. recovery = (C1 C2) x 100% C3 Data recovery dari perhitungan disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil pengukuran recovery pada sampel urin No Obyek Arus (A) 1 Urin + standar (C1) 0,000141 2 Urin (C2) 0,0000296 3 Standar(C3) 0,00011
52 Berdasarkan data pada Tabel 4 dengan menggunakan rumus recovery didapatkan % recovery sebesar 100,95 %. Persen perolehan kembali seharusnya tidak melebihi nilai presisi RSD. Rentang kesalahan yang diijinkan pada setiap konsentrasi berbeda-beda, untuk konsentrasi sampel lebih dari 0,2 % secara teori recovery dikatakan baik jika masuk dalam rentang 95±105 % (Harmita, 2004). Hal ini menunjukkan recovery dalam penelitian ini dapat dikatakan baik. 5.6 Linieritas, Limit of Detection (LOD) dan Limit of Quatification (LOQ) Salah satu syarat utama yang harus dipenuhi dalam mengetahui suatu metode baik atau tidak adalah nilai dari limit of detection (LOD) dan limit of quantification (LOQ), karena dengan mengetahui nilai LOD dan LOQ dapat diketahui seberapa sensitif suatu metode yang digunakan. Untuk perhitungan nilai LOD dan LOQ dalam penelitian ini digunakan data hasil pengukuran puncak arus asam urat dengan konsentrasi 0,001-0,005 M menggunakan elektrolit NaOH 0,1 M dengan scan rate 30 mv/s. Hasil pengukuran puncak arus asam urat dapat dilihat pada Tabel 5 dan hasil kalibrasi dari puncak arus asam urat dapat dilihat pada Gambar 11. Tabel 5.Hasil pengukuran puncak arus standar asam urat No Standar Asam Urat Arus (A) (M) 1 0,001 0,0000173 2 0,002 0,0000304 3 0,003 0,0000471 4 0,004 0,000598 5 0,005 0,000762
53 Arus (A) 0,00009 0,00008 0,00007 0,00006 0,00005 0,00004 0,00003 0,00002 0,00001 0 y = 0,0147x + 2E-06 R² = 0,9983 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 Konsentrasi (M) Gambar 11. Grafik hubungan antara konsentrasi (M) dengan arus (A) Uji linieritas ini dilakukan dengan suatu larutan baku yang terdiri atas minimal 5 konsentrasi yang naik dengan rentang 50-100% dari rentang komponen uji. Kemudian data diproses dengan menggunakan regresi linier, sehingga dapat diperoleh respon linier terhadap konsnetrasi larutan baku dengan nilai koefisien korelasi diharapkan mendekati 1 atau diatas 0,995 untuk suatu metode analisis yang baik. Rentang metode adalah pernyataan konsentrasi terendah dan tertinggi analit yang mana metode analisis memberikan kecermatan, keseksamaan dan linieritas yang dapat diterima. Sebagai parameter adanya hubungan linier, digunakan koefisien korelasi (r) pada analisis regresi linier y=bx+a. hubungan linier yang dicapai jika nilai b=0 dan r = +1 atau -1 tergantung pada arah garis. Nilai a pada regresi linier menunjukkan kepekaan analisis terutama instrument yang digunakan (Harmita, 2004).
54 Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa nilai R 2 yang diperoleh sebesar 0,998 hal ini menunjukkan bahwa kurva kalibrasi hasil pengukuran standar asam urat 0,001-0,005 M sangatlah baik karena telah mendekati 1. Berdasarkan perhitungan didapatkan nilai limit dateksi (LOD) dari siklik voltammetry pada analisis asam urat sebesar 0,59 mg/dl dengan nilai LOQ (Limit of Quantification) sebesar 1,98 mg/dl.