LAPORAN RESMI PRAKTIKUM KIMIA II
ANALISIS FOSFOR DAN KROM(VI) SECARA SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS (K2.07-2)
Disusun Oleh :
DIAN CAHAYANINGRUM 05/186336/PA/10579 Selasa, 1 Mei 2007 Asisten pembimbing : Khusnul Retnoningsih
LABORATORIUM KIMIA ANALITIK FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2007
I. Tujuan Percobaan 1.
Menentukan konsentrasi fosfat dalam sample secara spektrofotometri
2.
Mempelajari teknik analisis spesies krom (VI) dengan metode difenil karbazida
3.
Menguasai teknik analisis spektofotometri untuk unsur logam dan non logam II. Pendahuluan Jika suatu sinar putih melewati kuvet yang terisi cairan, radiasi yang keluar selalu lebih lemah daripada yang masuk. Pengurangan daya pada umumnya berbeda untuk panjang gelombang yang juga berbeda. Perbedaan ini merupakan bagian dari pantulan permukaan dan sejumlah kecil oleh keberadaan partikel yang tersuspensi. Jika energi yang diabsorpsi lebih besar untuk beberapa panjang gelombang visibel daripada yang lain, sinar yang dipancarkan akan terlihat berwarna. Untuk kimia analitik, pentingnya keberadaan larutan berwarna merupakan fakta bahwa radiasi yang diabsorpsi merupakan karakteristik dari material yang mengabsorpsi. Misalnya, larutan yang mengandung ion tembaga(II) hidrat mengabsorpsi kuning dan memancarkan biru, maka tembaga dapat ditentukan dengan mengukur tingkat absorpsi dari sinar kuning dibawah kondisi standar. Material berwarna yang dapat larut dapat ditentukan dengan metode ini. Suatu zat yang yang tidak berwarna atau sedikit berwarna dapat ditentukan dengan penambahan reagen yang akan mengubahya menjadi senyawa yang berwarna tertentu. Istilah umum untuk kimia analitik mengenai pengukuran absorpsi dan radiasi adalah absorpsiometri. Istilah kolorimetri hanya yang berhubungan dengan daerah sinar tampak. Absorpsi dari energi pancaran suatu materi dapat dideskripsikan secara kuantitatif dengan hukum dasar yang dikenal sebagai hukum Beer. Semakin besar konsentrasi solut, radiasi yang menembus ke dalam larutan juga semakin besar. Secara umum, pengurangan daya sebanding dengan jumlah molekul yang mengabsorpsi sinar. Pernyataan kuantitatif untuk hubungan tersebut adalah hukum Beer. “Kenaikan berturut-turut pada jumlah molekul identik pengabsorpsi pada jalan
sinar radiasi monokromatik mengabsorpsi fraksi yang sama dengan daya pancaran yang mentrasfernya.” Jumlah molekul pengabsorpsi dalam elemen volum s2dx diberikan oleh Ncs2, dimana c adalah konsentrasi dalam mol per liter, dan N adalah bilangan Avogadro. Peryataan Beer dapat ditulis sebagai berikut : dP = − kP Ncs 2 dx
(1)
dimana k menunjukkan fraksi daya P yang diabsorpsi dengan jarak elemen dx. Bilangan Avogadro dapat digabung menjadi faktor konstan. Untuk perkalian silang dapat ditulis : dP = −kcdx P
(2)
Integral dari persamaan tersebut yang melewati jalur sepanjang b memberikan : Pb
b
dP ∫0 P = −kc ∫0 dx
(3)
Pb = −kcb P0
(4)
In
Persamaan ini dapat ditulis dalam bentuk logaritma biasa, menggantikan k dengan konstanta baru, yaitu a, termasuk faktor konversi logaritma dan menghilangkan b kecil, yaitu : log
P0 = abc ≡ A P
(5)
A adalah absorbansi. Peryantaan singkat dari hukum Beer adalah A = abc. Daya transmisi P dapat bervariasai antara batas nol dan P0, logaritma dari rasio, dalam teori dapat bervariasi dari 0 sampai tak berhingga. Pada kenyataannya, absorbansi yang lebih besar dari 2 atau 3 jarang
dapat digunakan (karena pengaruh radiasi
menyimpang). Konstanta a, dari persamaan (5) disebut absorptivitas. Absorptivitas merupakan karakteristik khusus kombinasi solut dan solven untuk panjang gelombang yang
diberikan. Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa absorptivitas merupakan sifat suatu zat (sifat intensif), sedangkan absorbansi merupakan sifat khusus sampel (sifat ekstensif). Hukum Beer mengindikasikan bahwa absorptivitas adalah konstan, tidak beragntung pada konsentrasi, jarak, dan intensitas radiasi. Hukum ini tidak memberikan petunjuk tentang efek dari temperatur, sifat alami solven, atau panjang gelombang. Pada kenyataannya, temperatur memiliki efek sekunder kecuali divariasikan melebihi jangkauan yang tidak biasa. Konsentrasi akan sedikit berubah dengan perubahan temperatur, karena perubahan volume. Jika solut yang mengabsorpsi dalam keadaan kesetimbangan dengan spesies lain, banyak atau sedikit variasi temperatur diperlukan. Sebaliknya, beberapa zat menunjukkan absorbansi yang berbeda jika didinginkan sampai temperatur dimana nitrogen menjadi cair. Pada banyak praktek analitik, efek temperatur mungkin diabaikan terutama jika absorpsi suatu zat yang tidak diketahui yang dibandingkan secara langsung dengan suatu zat standar pada temperatur yang sama. Pada temperatur konstan dan dalam spesifik solven, kadang ditemukan bahwa absorptivitas mungkin tidak terlalu konstan. Jika absorbansi A dibuat grafik melawan konsentrasi, garis lurus dari titik asal dapat diprediksikan oleh hukum Beer. Namun pada beberapa sistem beberapa tingkat lengkungan ditemukan. Deviasi dari hukum Beer mungkin dapat lebih jelas dari kenyataannya. Deviasi dapat disebut deviasi positif dan negatif tergantung kurva yang diamati cekung keatas atau kebawah. Hal yang perlu diperhatikan adalah kesesuaian hukum Beer tidak penting untuk sistem pengabsorpsi untuk digunakan pada analisis kuantitatif. Kurva absorpsi vs konsentrasi diperuntukkan untuk zat dibawah kondisi tertentu yang dapat digunakan sebagai kurva kalibrasi. Konsentrasi dari zat yang tidak diketahui dapat ditentukan dari kurva kalibrasi tersebut dengan absorbansi yang diketahui dari pengukuran. III. Alat dan Bahan A. Alat :
1. Spektrofotometer Uv – Vis 2. Labu takar 25 ml 3. Kuvet 4. Pipet ukur 5. Gelas beker 6. Pipet tetes Skema alat utama :
spektrofotometer Uv Vis B. Bahan : 1. Larutan standar P 100 ppm 2. Larutan HNO3 10% 3. Larutan ammonium molibdovanadat 4. Larutan standar Cr(VI) 100 ppm 5. Larutan H2SO4 0,1 M 6. Larutan difenilkarbazida 0,01% dalam aseton 7. Akuades
IV. Prosedur Kerja 1. Analisis Krom(VI)
a. Penentuan λ maksimum dan kurva kalibrasi lart. standar Cr 100 ppm 0; 4; 8; 12; 16 ml
2 tetes H2SO4
labu takar 25 ml
2 ml difenilkarbazida
diencerkan sampai tanda
diukur absorbansinya dengan spektrofotometer Uv-Vis pada λ 450-600 nm dengan interval 5 nm
ditentukan panjang λ maksimum
diukur absorbansinya pada λ optimum dan dibuat kurva kalibrasinya b. Analisis sampel 1 ml lart. sampel
2 tetes H2SO4
labu takar 25 ml
2 ml difenilkarbazida
diencerkan sampai tanda
diukur absorbansinya pada λ optimum
ditentukan konsentrasinya dari kurva kalibrasi
2. Analisis Fosfor a. Penentuan λ maksimum dan kurva kalibrasi lart. standar P 100 ppm 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1 ml
2 tetes HNO3
labu takar 25 ml
2 ml ammonium molibdovanadat
diencerkan sampai tanda
diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UvVis pada λ 350-500 nm dengan interval 10 nm
ditentukan panjang λ optimum
diukur absorbansinya pada λ optimum dan dibuat kurva kalibrasinya b. Analisis sampel 1 ml lart. sampel
2 tetes HNO3
labu takar 25 ml
diencerkan sampai tanda
diukur absorbansinya pada λ optimum
2 ml ammonium molibdovanadat
ditentukan konsentrasinya dari kurva kalibrasi
V. Hasil Percobaan dan Pembahasan A. Hasil Percobaan 1. Analisis Krom(VI) a. Penentuan λ optimum C
λ
(ppm)
(nm) 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500 64 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 λ optimum = 450 nm
A 0,332 0,314 0,284 0,261 0,228 0,197 0,170 0,145 0,118 0,096 0,076 0,058 0,045 0,032 0,021 0,020 0,016 0,008 0,012 0,006 0,007 0,009 0,005
b. Kurva kalibrasi C
λ
A
(ppm) (nm) 16 450 0,075 32 450 0,153 48 450 0,239 64 450 0,332 Persamaan garis : y = 0,0054x – 0,0145 c. Analisis sampel Volume
λ
(ml)
(nm)
A 0,075 1 450 0,153 0,239 konsentrasi sampel = 280,1 ppm
2. Analisis fosfor a. Penentuan λ optimum C
λ 350 360 370 380 390 400 410 420 4 430 440 450 460 470 480 490 500 λ optimum = 360 nm
A 0,316 0,334 0,323 0,293 0,259 0,219 0,188 0,156 0,133 0,111 0,090 0,072 0,064 0,052 0,037 0,030
b. Kurva kalibrasi C
λ
(ppm) (nm) A 1 360 0,105 2 360 0,193 3 360 0,268 4 360 0,334 Persamaan garis : y = 0,0762x + 0,0345 c. Analisis sampel Volume
λ
(ml)
(nm)
A 0,294 1 360 0,295 0,295 konsentrasi sampel = 85,1225 ppm B. Pembahasan Percobaan ini bertujuan untuk Menentukan konsentrasi fosfat dalam sampel secara spektofotometri, mempelajari teknik analisis spesies krom(VI) dengan metode difenil karbazida, dan menguasai teknik analisis spektofotometri untuk unsur logam dan non logam. Pada percobaan ini, terdapat dua zat yang dianalisis yaitu krom(VI) dan fosfor. Setiap zat terdiri dari tiga tahap, pertama adalah penentuan panjang gelombang optimum, pembuatan kurva kalibrasi, dan analisis sampel yang mengandung zat krom dan fosfor. Pada analisis krom(VI), digunakan larutan standar Cr(VI) 100 ppm yang dibuat beberapa larutan dengan beberapa variasi konsentrasi yaitu 16; 32; 48; dan 64 ppm. Pengenceran dilakukan karena analisis dengan menggunakan spektrofotometer tidak bisa dilakukan dengan larutan yang memiliki kepekatan tinggi. Larutan dengan konsentrasi rendah atau encer dapat mengikuti hukum Beer, sebaliknya jika konsentrasi tinggi atau pekat maka akan terdapat banyak molekul dalam larutan
sehingga terjadi interaksi antar molekul sendiri. Hal ini menyebabkan interaksi molekul dengan cahaya atau penyerapan radiasi menjadi berkurang. Larutan difenilkarbazida yang ditambahkan akan bereaksi dengan krom(VI) menghasilkan kompleks kelat yang memiliki warna khas yaitu merah keunguan. Difenilkarbazida sebelum bereaksi dengan krom(VI) akan teroksidasi terlebih dahulu menjadi difenilkarbazon, yang merupakan reagen aktif dengan logam krom, tetapi jalanya reaksi yang sebenarnya belum diketahui secara pasti. Reaksi difenilkarbazon dengan krom merupakan metode terbaik untuk menentukan jumlah kromium. Penambahan asam sulfat dimaksudkan untuk membrikan suasana asam karena reaksi antara difenilkarbazon dengan krom(VI) hanya terjadi pada suasana asam. Larutan kemudian diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang antara 450-560 nm dengan interval 5 nm. Sebelum larutan mulai diukur absorbansinya, terlebih dahulu digunakan larutan blanko. Pada percobaan ini larutan blanko dibuat dari 2 ml difenilkarbazida dan 2 tetes asam sulfat yang diencerkan sampai 25 ml. Larutan blanko harus memiliki nilai absorbansi 0 yang berarti larutan blanko tidak menyerap radiasi dari sinar tampak atau memiliki transmitansi 100%. Dari percobaan diperoleh panjang gelombang (λ) optimum absorbansi adalah 450 nm. Panjang gelombang optimum adalah panjang gelombang dimana absorbansi yang dialami oleh suatu zat merupakan yang paling besar terjadi. Dengan menggunakan panjang gelombang optimum, larutan dengan konsentrasi 16; 32; 48; dan 64 ppm diukur absorbansinya. Grafik A vs C diplot dan diperoleh kurva kalibrasi dengan persamaan garis y = 0,0054x – 0,0145. Tahap yang ketiga adalah analisis larutan sampel. Sampel yang mengandung logam krom direaksikan dengan difenilkarbazida dalam suasana asam dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang optimum. Pengambilan data dilakukan tiga kali agar diperoleh hasil yang akurat. Dari perhitungan dengan menggunakan persamaan garis kurva kalibrasi diperoleh konsentrasi sampel yaitu 280,1 ppm.
Pada analisis fosfor digunakan larutan standar P 100 ppm. Kemudian dibuat beberapa variasi konsentrasi larutan fosfor yaitu 1; 2; 3; dan 4 ppm. Analisis ini hampir sama dengan analisis krom(VI). Pereaksi ammonium molibdovanadat akan bereaksi dengan fosfor membentuk kompleks dengan warna khas. Penambahan asam nitrat dimaksudkan untuk memberikan suasana asam. Larutan kemidudian diukur absorbansinya dengan spektrofotometer Uv-Vis dengan panjang gelombang antara 350-500 nm dengan interval 10 nm. Dari percobaan diperoleh panjang gelombang optimum yaitu 360 nm. Larutan fosfor dengan konsentrasi 1; 2; 3; dan 4 ppm diukur absorbansinya pada panjang gelombang optimum. Kurva kalibrasi diperoleh dengan membuat grafik A vs C dengan persamaan garis y = 0,0762x + 0,0345. Larutan sampel yang mengandung fosfor diperlakukan sama, yaitu direaksikan dengan ammonium molibdovanadat dengan diberi asam nitrat sebagai pembuat suasana asam. Sampel kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang optimum. Pengukuran absorbansi diulangi tiga kali agar hasil yang diperoleh akurat. Dari perhitungan diperoleh konsentrasi sampel sebesar 85,1225 ppm. VI. Kesimpulan 1. Metode spektrofotometri hanya dapat dilakukan pada larutan encer. 2. Analisis krom(VI) dapat dilakukan dengan metode difenilkarbazida. 3. Hasil percobaan Analisis krom(VI) : - λ optimum : 450 nm - konsentrasi sampel : 280,1 ppm Analisis fosfor : - λ optimum : 360 nm - konsentrasi sampel : 85,1225 ppm VII. Daftar Pustaka
1. Atkins, P.W., 1999, Kimia Fisika, Jilid 2, Edisi keempat, Erlangga, Jakarta, hal 45 – 49 2. Ewing, Galen W., 1985, Instrumental Methods of Chemical Analysis, McGrawHill, Inc., New York, hal 32 - 76 3. Khopkar, S.M., 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI-Press, Jakarta, hal 201 227 4. Mudasir, 2001, Kimia Anaisis Instrumental I, Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta, hal 21 - 26 5. Sandell, E.B., 1965, Colorimetric Determination of Traces of Metals, Third Edition Revised and Enlarged, Interscience Publishers Inc., New York, hal 388397 6. Sastrohamidjojo, Hardjono, 1991, Spektroskopi, Liberty, Yogyakarta, hal 1-39 7. Yahya, M. Utoro, dkk, 2006, Konsep Ikatan Kimia, Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta, hal 67-79
Mengetahui
Yogyakarta, 6 Mei 2007
asisten,
praktikan,
Khusnul Retnoningsih
Dian Cahayaningrum
Perhitungan 1. Analisis Krom(VI) a. Pengenceran larutan standar Larutan standar Cr(VI) 100 ppm 4 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 4 mL = M2 x 25 mL M2 = 16 ppm 8 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 8 mL = M2 x 25 mL M2 = 32 ppm 12 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 12 mL = M2 x 25 mL M2 = 48 ppm 16 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 16 mL = M2 x 25 mL M2 = 64 ppm b. Penentuan λ optimum λ
A
(nm) 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560
0,332 0,314 0,284 0,261 0,228 0,197 0,170 0,145 0,118 0,096 0,076 0,058 0,045 0,032 0,021 0,020 0,016 0,008 0,012 0,006 0,007 0,009 0,005 Grafik A vs panjang gelombang
0.35 0.3 0.25 0.2 A
Series1
0.15 0.1 0.05 0 440
470
500
530
560
panjang gelombang (nm)
590
λ optimum = 450 nm c. Kurva kalibrasi C (ppm) 16 32 48 64
A 0,075 0,153 0,239 0,332 Grafik A vs C
0.35 0.3 0.25 0.2 A
Series1
0.15
Linear (Series1)
0.1
y = 0.0054x - 0.0145
0.05
R = 0.9985
2
0 0
20
40
60
C (ppm)
d. Menentukan konsentrasi sampel Absorbansi sampel =
0,047 + 0,048 + 0,043 3
= 0,046 Persamaan garis : y = 0,0054x – 0,0145 y = absorbansi x = konsentrasi C = ax + b
80
0,046 = 0,0054x – 0,0145 0,0605 = 0,0054x x = 11,204 konsentrasi sampel setelah pengenceran = 11,204 ppm konsentrasi sebelum pengenceran : M1.V1 = M2.V2 M1 x 1 mL = 11,204 x 25 mL M1 = 280,1 ppm konsentrasi sampel = 280,1 ppm 2. Analisis Fosfor a. Pengenceran larutan standar Larutan standar P 100 ppm 0,25 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 0,25 mL = M2 x 25 mL M2 = 1 ppm 0,5 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 0,5 mL = M2 x 25 mL M2 = 2 ppm 0,75 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 0,75 mL = M2 x 25 mL M2 = 3 ppm 1 ml M1.V1 = M2.V2 100 ppm x 1 mL = M2 x 25 mL M2 = 4 ppm
b. Penentuan λ optimum λ (nm) 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
A 0,316 0,334 0,323 0,293 0,259 0,219 0,188 0,156 0,133 0,111 0,090 0,072 0,064 0,052 0,037 0,030 Grafik A vs panjang gelombang
0.4 0.35 0.3 A
0.25 0.2
Series1
0.15 0.1 0.05 0 340
390
440
490
panjang gelombang (nm)
λ optimum = 360 nm
540
c. Kurva kalibrasi C (ppm) 1 2 3 4
A 0,105 0,193 0,268 0,334 Grafik C vs A
0.4 0.35 0.3 A
0.25
Series1
0.2
Linear (Series1)
0.15
y = 0.0762x + 0.0345 R2 = 0.9958
0.1 0.05 0 0
1
2
3
C (ppm)
d. Menentukan konsentrasi sampel Absorbansi sampel =
0,294 + 0,294 + 0,295 3
= 0,2943 Persamaan garis : y = 0,0762x + 0,0345 y = absorbansi x = konsentrasi C = ax + b
0,2943 = 0,0762x + 0,0345 0,2598 = 0,0762x x = 3,4094
4
5
konsentrasi sampel setelah pengenceran = 3,4094 ppm konsentrasi sebelum pengenceran : M1.V1 = M2.V2 M1 x 1 mL = 3,4094 x 25 mL M1 = 85,1225 ppm konsentrasi sampel = 85,1225 ppm
Spektroskopi Uv-Vis dan AAS memiliki perbedaan prinsip.
Pada spektroskopi Uv-Vis senyawa atau molekul yang dispektrofotometri mengabsorpsi sinar Uv-Vis. Senyawa yang diteliti berada dalam bentuk cair dan dapat mengabsorpsi sinar tampak sehingga dapat diukur absorbansinya. Pada AAS prinsipnya adalah mengatomisasi senyawa yang akan dianalisis. Sampel diubah dalam bentuk nyala, unsur-unsur didalam sampel diubah menjadi uap atom sehingga nyala mengandung atom unsur-unsur yang dianalisis. Ato-atom yang tetap tinggal sebagai atom dalam keadaan dasar disebut atom ground state. Atom-atom ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan oleh sumber.
