ANALISIS FOSFOR DAN KROM (VI) SECARA SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS KII-2
Intisari Pada percobaan kali ini dilakukan analisis fosfor dan krom secara spektrofotometri. Metode yang digunakan ada dua, yaitu metode amonium molibdovadanat untuk analisis fosfor dan untuk analisis analisis krom digunakan metode difenilkarbaz difenilkarbazida. ida. Percobaan Percobaan kali ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi fosfat dalam sampel secara spektrofotometri, mempelajari metode analisis spesies krom (IV) dengan metode difenilkarbazida dan menguasai teknik analisis spektofotometri untuk unsur logam dan non-logam Percobaan kali ini dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama ialah analisis krom dengan penambahan H2SO4 dan difeni difenilka lkarbaz rbazida ida dan yang yang kedua kedua adalah adalah analis analisis is fosfor fosfor dengan dengan penambahan ammonium molibdovadanat. Untuk dapat mengtahui konsentrasi sampel, perlu dilakukan adanya pengukuran panjang gelombang maksimum dan pembuatan kurva kalibrasi. Pada Pada perc percoba obaan an ini ini didap didapat atka kan n tiga tiga data data abso absorb rbans ansii untuk untuk krom krom yakni yakni data data panj panjang ang gelombang maksimum, data kurva kalibrasi dan absorbansi sampel. Sedangkan untuk fosfor didapat didapatka ka empat empat data data absorb absorbansi ansi,, yakni yakni data data panjang panjang gelomb gelombang ang maksim maksimum, um, data data kurva kurva kalibrasi absorbansi sampel dan waktu kestabilan kompleks. Untuk analisis krom, didapatkan persamaan garis dari kurva kalibrasi sebesar 0.004x dengan absorba absorbansi nsi sampel sampel krom krom sebesa sebesarr 0.038. 0.038. Dari Dari pensubt pensubtitu itusia sian n data data kurva kurva kalibr kalibrasi asi dengan dengan absor absorba bans nsii samp sampel el yang yang meng mengacu acu pada pada hukum hukum Lamber Lambert-B t-Bee eer, r, didap didapat atka kan n besa besarn rnya ya konsentrasi sampel krom sebesar 47.5 ppm. Dan untuk analisis fosfor, didapatkan persamaan garis dari kurva kurva kalibrasi kalibrasi sebesar 0.057x dengan absorbansi absorbansi sampel sampel fosfor sebesar sebesar 0.552 . Dari pensubtitusian pensubtitusian data kurva kalibrasi kalibrasi dengan absorbansi absorbansi sampel, sampel, didapatkan didapatkan besarnya besarnya konsentrasi sampel fosfor sebesar 96.84 ppm. Untuk fosfor, ia dapat mencapai kestabilan kompleks pada menit ke 18 setelah direaksikan dengan ammonium molibdovadanat. Anali Analisi siss krom krom dan dan fosf fosfor or ini ini dila dilakuk kukan an seca secara ra spek spektr trof ofot otom omet etri ri UV-V UV-Vis is dika dikare rena nakan kan keduanya mempunyai gugus kromofor. Yakni gugus yang dapat memberikan warna untuk dapat mengabsorpsi sinar UV.
I. TUJUAN
1. Menentukan konsentrasi fosfat dalam sampel secara spektrofotometri 2. Mempelajari metode analisis spesies krom (IV) dengan metode difenilkarbazida 3. Menguasai teknik analisis spektofotometri untuk unsur logam dan non-logam
II. DASAR TEORI
Spektofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektofotometer
menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang
gelombang tertentu. Fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditranmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relative jika energi tersebut ditransmisikan sebagai suatu panjang gelombang ( Khopkar, 1990). Kelebihan spektofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi. Pengabsorpsian sinar UV‐Vis oleh suatu molekul umumnya menghasilkan eksitasi electron bonding, maka panjang gelombang absorpsi maksimum dapat dikorelasikan dengan jenis ikatan yang ada di dalam molekul yang sedang diselidiki. Spectrum UV‐ Vis yang merupakan korelasi absorban (sebagai ordinat) dan panjang gelombang ( sebagai absis ) merupakan pita spektrum (bukan garis spektrum). Pita spectrum terbentuk karena: a. Ada transisi energy yang tidak sejenis, dan terjadi pula eksitasi elektronik
lebih dari satu macam, pada gugus molekul yang komplek. b. Terjadi tumpang tindih energy elektronik dengan energy yang lainnya
(transisi, rotasi, dan vibrasi). c. Factor lingkungan kimia dari pelarut Apabila radiasi elektromagnetik dilewatkan pada suatu larutan dengan intensitas radiasi semula, maka sebagian radiasi tersebut akan diteruskan, dipantulkan dan diserap. Namun intensitas sinar yang dipantulkan dapat diabaikan karena pengerjaan dengan metode spektrofotometri UV‐Vis menggunakan larutan pembanding Hubungan antara absorbsi dan konsentrasi dari suatu larutan yang menyerap radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang ultraviolet dan visible dapat dinyatakan dalam persamaan Bouger-Lambert-Beer sebagai berikut : A
A = ε.b.c
Dimana
A = absorbansi
y A
= ε=
m b
x . c
ε = absorbansivitas molar
C
b = tebal media c = konsentrasi molar Syarat – syarat analisis dengan spektrofotometer UV – Vis
a. Larutan harus berwarna atau mengandung senyawa organic tak jenuh b. Sinar harus monokromatis c. Larutan harus jernih (tidak keruh) d. Pelarut tidak boleh bereaksi secara kimia dengan sampel yang dianalisis.
Pemilihan pelarut
a. Dapat melarutkan cuplikan b.
Dapat meneruskan sinar dari panjang gelombang yang dipakai (tidak boleh
menyerapnya) c. Tidak
mengandung
sistem
ikatan rangkap
terkojugasi pada struktur
molekulnya d. Tidak berwarna e. Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisis f.
Kemurniannya harus tinggi
g.
Polaritasnya disesuaikan dengan senyawa yang dianalisis
Berdasarkan sistem optiknya, spektrometer UV-Vis dibedakan menjadi tiga, yaitu:
a. Sistem optik radiasi berkas tunggal, keuntungannya adalah lebih tepat dan teliti b. Sistem optik radiasi berkas ganda, keuntungannya adalah pengukuran yang
dilakukan tidak akan terpengaruh penurunan intensitas radiasi dari sumber radiasi semula c. System optic radiasi berkas terpisah, prinsipnya sama dengan system optic
berkas
tunggal,
hanya
saja
peralatan
optiknya
lebih
rumit
sehingga
memungkinkan terjadinya penurunan intensitas radiasi setelah melalui rangkaian system optic yang rumit dan panjang
Instrumen
a. Monokromator
Berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis Terdiri dari : 1)
Celah masuk, berperan penting dalam terbentuknya radiasi monokromatis dan resolusi panjang gelombang
2)
Filter, berfungsi untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih
3)
Prisma, berfungsi untuk mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya didapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis
4)
Kisi, fungsinya sama seperti prisma, namun karena bentuk kisi adalah konkaf, maka dapat memberikan resolusi radiasi yang lebih baik. Spektrofotometer UV‐ Vis modern menggunakan prisma dan kisi sekaligus
5)
Celah keluar, tempat keluarnya sinar monokromatis yang selanjutnya akan diteruskan menuju sampel
b. Sel atau kuvet
Sel atau kuvet adalah tempat sampel, harus terbuat dari bahan yang tembus radiasi pada panjang gelombang yang akan digunakan untuk pengukuran absorbansi ( Mudasir, dkk, 2001). 1) Berdasarkan pemakaiannya ada dua kuvet: • Kuvet permanen dibuat dari bahan gelas atau leburan silika • Kuvet dispossable dibuat dari teflon atau plastik 2) Berdasarkan bahannya ada dua macam kuvet : • Kuvet dari silica, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 190‐1100 nm • Kuvet dari gelas, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah
pengukuran
380‐1100
nm,
karena
bahan
dari
gelas
dapat
mengabsorpsi radiasi UV 3) Berdasarkan penggunaannya ada dua macam kuvet : • kuvet bermulut sempit, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang mudah menguap • Kuvet bermulut lebar, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang tidak mudah menguap.
c. Detektor
1) Syarat detektor yang baik : • Harus punya kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima • Harus memberikan noise yang sangat minim, sehingga mampu mendeteksi intensitas sinar yang rendah • Harus mampu memberi respon terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang yang lebar • Harus memberi respon terhadap radiasi dalam waktu yang serempak • Harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif
• Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus dapat diamplifikasikan oleh amplifier ke recorder
2) Macam detektor • Detektor fotosel, hanya dapat digunakan untuk mendeteksi dan mengukur sinar tampak, dengan kepekaan maksimum pada kira‐kira 550 nm, responnya turun sampai tinggal 10% dari respon maksimum pada 250 nm dan 750 nm • Detektor tabung foton hampa, pada detector ini, berkas sinar yang berpita sempit akan memberikan respon tabung foton yang lebih linier daripada berkas sinar yang berpita lebar • Detektor tabung penggandaan foton, digunakan bila intensitas sinar keluar yang harus diukur sangat rendah • Detektor foto dioda array, dapat memberikan respon yang spesifik terhadap radiasi dengan panjang gelombang tertentu, sehingga radiasi polikromatis dengan rentang panjang gelombang yang luas akan dapat diterima dengan cepat dan serempak
Aplikasi penggunaannya
Spektrofotometer UV-Vis dapat diaplikasikan dalm berbagai bidang, antara lain: • Bidang kedokteran, analisis kandungan logam berat dalam darah dan cairan tubuh lainnya • Bidang farmasi, analisis kuantitatif dan kualitatif komponen obat‐obatan • Bidang kimia lingkungan, analisis air, limbah, dan kandungan logam berat
III. METODE PERCOBAAN A.
Alat
Peralatan yang digunakan dalam percobaan kali ini ialah:
B.
1.
Spektofotometer UV-Vis
2.
Labu takar 25 mL
3.
Kuvet
4.
Pipet ukur
5.
Pipet tetes
6.
Pro pipet
7.
Gelas beker
Bahan
Bahan-bahan yang dipergunakan dalam percobaan kali ini ialah: 1.
Larutan f osfat 100 ppm
2.
Larutan krom (VI) 100 ppm
3.
Larutan amonium monobdovadanat
4.
Larutan H2SO4 0.5 M
5.
Larutan difenilkarbazida 0.01%
6.
Larutan sampel fosfat
7.
Larutan sampel krom
8.
Akuades
C. Prosedur Kerja
1. Analisis fosfor a. Pembuatan larutan standar 0.5 mL larutan P 100 ppm dimasukkan dalam labu takar 25 mL. Kemudian didalamnya ditambahkan 2 mL ammonium
molibdovadanat. Setelah itu
diencerkan dengan penambahan akuades sampai tanda garis batas pada labu ukur. Setelah diencerkan larutan yang telah dibuat dimasukkan dalam kuvet. Untuk 0 mL (nantinya sebagai larutan blanko) 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, dan 2.5 mL larutan P 100 ppm, diberikan perlakuan yang sama seperti larutan sebelumnya untuk membuat larutan standar. b. Penentuan panjang gelombang optimum Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan standar dengan konsentrasi 6 ppm.
Kemudian diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer Uv-Vis pada λ 350-500 nm dengan interval 10 nm (untuk mengubah variasi λ, digunakan larutan blanko terlebih dahulu sebelum larutan standar 6 ppm diukur absorbansinya). Setelah itu ditentukan panjang gelombang (λ) maksimumnya. c. Penentuan waktu kestabilan kompleks Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan standar dengan konsentrasi 6 ppm.
Kemudian diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer Uv-Vis pada interval waktu 2 menit.
d. Pengujian sampel 2.5 mL larutan sampel dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL. Kemudian ditambahkan 1 mL larutan ammonium molibdovadanat. Setelah itu dilakukan pengenceran dengan penambahan akuades sampai tanda batas pada labu ukur. Setelah dilakukan pengenceran, sampel dimasukkan ke dalam kuvet. Kemudian diukur absorbansinya pada λ maksimum.
2. Analisis krom a. Pembuatan larutan standar 0.5 mL larutan Cr 100 ppm dimasukkan dalam labu takar 25 mL. Kemudian didalamnya ditambahkan 3 tetes H2SO4 dan 1 mL larutan difenilkarbazida 0.01 %. Setelah itu diencerkan dengan penambahan akuades sampai tanda garis batas pada labu ukur. Setelah diencerkan larutan yang telah dibuat dimasukkan dalam kuvet. Untuk 0 mL (nantinya sebagai larutan blanko) 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, dan 2.5 mL larutan Cr 100 ppm, diberikan perlakuan yang sama seperti larutan sebelumnya untuk membuat larutan standar.
b. Penentuan panjang gelombang optimum Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan standar dengan konsentrasi 6 ppm.
Kemudian diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer Uv-Vis pada λ 450-600
nm dengan interval 5 nm (untuk
mengubah variasi λ, digunakan larutan blanko terlebih dahulu sebelum larutan standar 6 ppm diukur absorbansinya). Setelah itu ditentukan panjang gelombang (λ) maksimumnya. c. Pengujian sampel 5 mL larutan sampel dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL. Kemudian ditambahkan 3 tetes H2SO4 dan 1 mL larutan difenilkarbazida 0.01 %. Setelah itu dilakukan pengenceran dengan penambahan akuades sampai tanda batas pada labu ukur. Setelah dilakukan pengenceran, sampel dimasukkan ke dalam kuvet. Kemudian diukur absorbansinya pada λ maksimum.
IV. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Percobaan
1.
Analisis Cr
Analisis Cr dalam sampel A = 0.038
2. Analisis fosfor
Analisis fosfor dalam sampel A = 0.552
B. Pembahasan
1. Analisis Krom
Hal pertama yang dilakukan ialah pembuatan larutan standar dengan konsentrasi yang berbeda dari larutan induk krom sebesar 100 ppm. Diambil larutan induk masingmasing sebesar 0 (untuk larutan blangko), 0.5 mL, 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, 2.5 mL, kemudian dimasukkan ke dalam labu ukut 25 mL. Setelah itu ditambahkan 3 tetes H2SO4 dan 1 mL difenilkarbazon. Penambahan asam ini berfungsi untuk membuat reaksi berjalan dalam suasana asam dan membuat kromium menjadi pasif.
2 C r +
6 H2 S O 4
3+
2 C r
2-
3 S o4
+
+
3 S o2
+
6 H2 O
Dalam larutan-larutan air, kromium membentuk tiga jenis ion, yaitu kation-kation kromium (II) dan kromium (III) dan anion kromat (dan dikromat) dalam keadaan oksidasi kromium sebesar +6. Ion kromium (III) bersifat stabil, dan diturunkan dari kromium trioksida (Cr 2O3). Dalam larutan, ion-ion ini berwarna hijau kekuning2kuningan atau lembayung. Dalam kromat, CrO42- atau dikromat, Cr 2O7 , anion
kromium adalah heksavalen dengan keadaan oksidasi +6. Ion-ion kromat berwarna kuning sedangkan dikromat berwarna jingga. Dalam larutan netral, ion kromat stabil. Sedangkan jika diasamkan akan terbentuk ion-ion dikromat. Ion-ion kromat dan dikromat adalah zat pengoksid yang kuat. Larutan difenilkarbazida yang ditambahkan akan bereaksi dengan krom(VI) menghasilkan kompleks khelat yang memiliki warna khas yaitu merah keunguan. Sewaktu reaksi, kromat direduksi menjadi kromium (II) dan dan terbentuklah difenilkarbazon, yang merupakan reagen aktif dengan logam krom. Reaksi difenilkarbazon dengan krom merupakan metode terbaik untuk menentukan jumlah kromium. Reaksi ini hanya dapat berlangsung dalam keadaan asam, sehingga seperti paragraf sebelumnya reaksi ini dilakukan pena mbahan H2SO4.
NH C
C6H5
O NH
N C
NH
NH
N
C6 H5
+
+ N
C6H5
N
2+
Cr
C6 H5
+
O
C
N
C6H5
O N
N 2CrO4
[
C
N
N O N
2+
Cr
+ 4 H2O
C6 H5
N
C6 H5
Cr
N
C6H5
]
2+
Setelah itu larutan tersebut diencerkan dengan penambahan akuades sampai batas labu. Pengenceran dilakukan karena analisis dengan menggunakan spektrofotometer tidak dapat dilakukan untuk konsentrasi yang pekat. Jika konsentrasi masih rendah
maka dapat memenuhi hukum Lambert-Beer. Jika konsentrasi terlalu pekat maka makin banyak molekul dalam larutan sehingga akan terjadi interaksi antar molekul itu sendiri dan akibatnya interaksi dengan cahaya atau penyerapan radiasi menjadi berkurang. Kemudian larutan diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang antara 450-600 nm dengan interval 5 nm. Sebelum larutan mulai diukur absorbansinya, terlebih dahulu digunakan larutan blanko agar absorbansi mulai dari nilai 0. Larutan blanko ini harus memiliki nilai absorbansi 0, hal ini berarti larutan blanko tidak menyerap radiasi dari sinar tampak atau memiliki transmitansi 100%. Sedangkan untuk larutan standarnya digunakan larutan standar dengan konsentrasi 6 ppm. Sebelum memasukkan kuvet, kuvet harus dibersihkan dengan tissue agar penyerapan sinar oleh larutan tidak terganggu oleh kotoran/debu yang menempel pada kuvet. Dari pengukuran yang telah dilakukan, didapatkan panjang gelombang (λ) optimum pada 450 nm. Dari panjang gelombang (λ)
optimum yang diperoleh, selanjutnya
dilakukan pengukuran absorbansi larutan standar untuk membuat kurva kalibrasinya. Dari kurva kalibrasi, diperoleh persamaan garis yaitu y = 0.004x. Setelah pembuatan kurva kalibrasi kemudian dilakukan pengukuran absorbansi sampel. Nilai absorbansi yang diperoleh sebesar 0.038. Nilai absorbansi yang diperoleh disubtitusikan pada persamaan garis dari kurva kalibrasi yang mengacu pada hukum Lambert-Beer. Konsentrasi sampel Cr yang diperoleh sebesar 47,5 ppm. Krom(VI) dapat dianalisis dengan spektrofotometer UV-VIS karena krom(VI) termasuk logam transisi dan elektron terluar pada konfigurasi elektron terdapat pada orbital d. elektron dalam orbital d dan f berada pada daerah UV-VIS atau mempunyai λ yang sama dengan UV-Visible,maka krom(VI) dapat menyerap radiasi UV-Visible dan spektrofotometer dapat digunakan untuk menganalisisnya.
2. Analisis Fosfor Secara garis besar proses penentuan absorbansi dan penambahan bahan pada analisis krom dan fosfor sama, namun jika pada analisis krom dilakukan penambahan H2SO4 dan difenilkarbazida, maka pada analisis fosfor yang ditambahkan adalah amonium molibdovadanat. Pada analisis fosfor panjang gelombang maksimum yang didapatkan sebesar 380 nm dengan persamaan garis kurva kalibrasi y = 0.057x dan absorbansi sampel sebesar 0.552. setelah dilakukan analisis, didapatkan konsentrasi sampel sebesar 96.84 ppm. Kestabilan kompleks untuk fosfor dicapai pada menit ke 18.
Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, bahwa salah satu syarat suatu senyawa dapat dianalisis dengan Spektrofotometer UV-Vis
adalah karena senyawa tersebut
mempunyai gugus kromofor. Begitu pula ketika dilakukan analisis krom dan fosfat, kedua unsur ini mempunyai gugus kromofor, sehingga dapat dianalisis pada panjang gelombang tertentu. Kromofor sendiri ialah ikatan-ikatan atau kumpulan kovalen tak tepu dalam molekul yang menyebabkan molekul itu bewarna yang merupakan gugus atom yang dapat mengabsorpsi radiasi pada panjang gelombang UV-Vis. Berikut ini adalah contoh macam-macam kromofor.
V. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.
Analisis krom dengan spektrofotometer UV-Vis menggunakan metode
difenilkarbazida
dan
untuk
analisis fosfor digunakan
metode
ammonium
molibdovadanat. 2.
Konsentrasi krom dalam sampel sebesar 47.5 ppm dan konsentrasi fosfat
dalam sampel sebesar 96.84 ppm. 3.
Panjang gelombang optimum (λ) untuk pengukuran absorbansi krom sebesar
450 nm dan untuk fosfor sebesar 380 nm.
