Analisis Spektroskopi UV – VIS
"Analisis Komponen Secara Simultan"
Sakinah Himav Rezeika, dan Suprapto,M.Sc.,Ph.D
Jurusan Kimia, Fakultaas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail:
[email protected]
Abstrak—percobaan ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi Kobalt
(Co) dan Krom (Cr) secara simultan. Prinsip percobaan ini menggunakan
spektroskopi UV-VIS yang mengikuti Hukum Lambert – Beer. Pada percobaan ini
menggunakan 5 variasi konsentrasi masing – masing larutan Cr3+ dan Co2+.
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, konsentrasi berbanding lurus
dengan absorbansi dimana semakin besar konsentrasi maka semakin besar pula
nilai absorbansi begitupun sebaliknya. Persen recovery dari percobaan
unknown adalah 95% untuk Co2+ dan 100% untuk Cr3+.
Kata Kunci—Spektroskopi UV-VIS, Hukum Lambert – Beer, Absorbansi,
Konsentrasi
PENDAHULUAN
Terdapat dua kemungkinan jika dua komponen yang berlainan dicampurkan dalam
suatu larutan. Adanya interaksi antar komponen akan mengubah spektrum
absorpsi, jadi warna atau lebih tepatnya lagi sifat-sifat penyerapan akan
berubah. Sebaliknya jika tak terjadi interaksi, sifat-sifat tersebut tidak
mengalami perubahan. Dalam hal terakhir ini, absorpsi campuran larutan akan
merupakan jumlah aljabar dan absorpsi masing-masing larutan komponen yang
terpisah jika konsentrasinya sama dengan konsentrasi komponen-komponen
tersebut dalam campurannya. Sifat seperti ini yang disebut sebagai sifat
aditif. Jika sifat aditif dipenuhi, maka analisis dua komponen secara
simultan tanpa pemisahan dapat dilakukan secara spektrofotometri.[1]
Spektroskopi UV-VIS ini merupakan gabungan antara spektroskopi UV dan
Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan
sumber cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah
menggunakan hanya satu sumber sinar sebagai sumber UV dan Vis, yaitu
photodiode yang dilengkapi dengan monokromator. Untuk sistem
spektrofotometri, UV-Vis paling banyak tersedia dan paling populer
digunakan. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik untuk sample
berwarna juga untuk sample tak berwarna. Spektroskopi ultraviolet-visible
atau spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-Vis atau UV / Vis) melibatkan
spektroskopi dari foton dalam daerah UV-Vis. Ini berarti menggunakan cahaya
dalam terlihat dan berdekatan (dekat ultraviolet (UV) dan dekat dengan
inframerah (NIR)) kisaran. Penyerapan dalam rentang yang terlihat secara
langsung mempengaruhi warna bahan kimia yang terlibat. Di wilayah ini dari
spektrum elektromagnetik, molekul mengalami transisi elektronik.
Penyerapan sinar uv dan sinar tampak oleh molekul, melalui 3 proses yaitu
:
a. Penyerapan oleh transisi elektron ikatan dan electron anti ikatan.
b. Penyerapan oleh transisi electron d dan f dari molekul kompleks.
c. Penyerapan oleh perpindahan muatan.
Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang
gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum
tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda.Absorbsi sinar oleh larutan
mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu :
Keterangan :
Io = Intensitas sinar datang
It = Intensitas sinar yang diteruskan
a = Absorptivitas
b = Panjang sel/kuvet
c = konsentrasi (g/l)
A = Absorban
Jika dalam satu larutan yang mengandung n komponen, maka:
Karena dalam percobaan ini terdapat dua komponen maka diperlukan dua
persamaan dari dua panjang gelombang yang berlainan agar C1 dan C2 dapat
juga dihitung, jadi :
A1 = k1C1 + k3C2
A2 = k2C1 + k4C2
k dapat diperoleh dari kemiringan kurva standar sedangkan A dari hasil
pengukuran. [2]
Dalam percobaan ini menggunakan senyawa Cr (III) dan Co (II). Ion kromium
(III) (atau kromi, Cr3+) adalah stabil, memiliki warna biru gelap, dan
diturunkan dari dikromium trioksida(atau kromium trioksida), Cr2O3. Co (II)
adalah senyawa yang stabil dan berwarna merah muda. Ion Co (II) terderivasi
dari senyawa CoO.[3]
Analisis dua komponen tanpa pemisahan ini dapat dilakukan melalui dua
pendekatan yang berbeda. Dalam pendekatan yang pertama, dapat dipilih
panjang gelombang komponen yang satu menyerap jauh lebih kuat serta panjang
gelombang lainnya terdapat keadaan sebaliknya. Dalam hal ini berlaku
anggapan bahwa absorpsi komponen yang lain dapat diabaikan terhadap
absorpsi yang jauh lebih besar dari komponen yang diukur. Namun pengabaian
ini jarang dapat dilakukan dalam persoalan-persoalan analisis yang nyata.
METODE PENELITIAN
2.1 Alat dan bahan
1 Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas beker, labu
ukur 100 mL dan 50 mL,botol timbang, pengaduk, kuvet, neraca analitik
serta spektrofotometri UV-VIS.
2.1.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian meliputi aquadest, Cr(NO3)3, CoCl2.
2.1.3 Prosedur Percobaan
2 Pembuatan Kurva Kalibrasi Cr(III) dan Co(II)
Ditimbang Cr(NO3)3 2,00087 gram kemudian dilarutkan dengan aquades dalam
labu ukur 100 ml. Dilakukan pengenceran bertingkat untuk larutan Cr (III)
dari konsentrasi 0,05M; 0,04M; 0,03M; 0,02M; 0,01M.
Ditimbang CoCl2 2,3793 gram kemudian dilarutkan dengan aquades ke dalam
labu ukur 50 ml. Dilakukan pengenceran bertingkat untuk larutan Co (II)
dari konsentrasi 0,200M; 0,10M; 0,08M; 0,06M; 0,04M; 0,02M.
Setelah pengukuran semua larutan dibuat grafik antara absorbansi terhadap
panjang gelombang pengukuran untuk mendapatkan nilai K untuk langkah
selanjutnya.
3 Penentuan nilai k dari larutan Cr (III) dan Co (II)
Disiapkan larutan Cr (III) dan Co (II) yang telah dilakukan pengenceran
bertingkat. Diukur absorbansi masing-masing larutan Co(II) dan Cr(III)
dengan lamda maksimal larutan Co dan Cr pada percobaan A. Dibuat kurva
kalibrasi dan diperoleh persaman garis. Dihitung nilai K pada masing-masing
panjang gelombang tersebut. Dituliskan dua persamaan yang mewakili
absorbansi pada λCr dan λCo.
4 Analisa cuplikan campuran
Diukur absorbansi larutan campuran yang diberikan pada λCr dan
λCo.Campuran diperoleh dari asisten.Kemudian, dihitung konsentrasi Cr (III)
dan Co(II) yang terdapat pada campuran uji dengan menggunakan persamaan
yang didaptkan dari prosedur B.
HASIL DAN DISKUSI
Percobaan analisis komponen secara simultan ini digunakan 2 larutan yaitu
larutan Cr3+ dan larutan Co2+. Cr3+ dibuat dari Cr(NO3)3 dan Co2+ dari
Percobaan analisis komponen secara simultan ini bertujuan untuk menentukan
konsentrasi masing-masing larutan Co2+ dan Cr3+ yang dicampur secara
simultan. Warna larutan Cr3+ adalah biru kehitaman dan warna larutan Co2+
adalah merah muda. Prinsip dasar pada percobaan ini adalah absorbansi dari
larutan yang secara simultan adalah hasil penjumlahan absorbansi masing-
masing komponen pada panjang gelombang tersebut.
Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis adalah interaksi yang terjadi
antara energi yang berupa sinar monokromatis dari sumber sinar dengan
materi yang berupa molekul. Besar energi yang diserap tertentu dan
menyebabkan elektron tereksitasi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi
yang memiliki energi lebih tinggi. Serapan tidak terjadi seketika pada
daerah ultraviolet-visible untuk semua struktur elektronik, tetapi hanya
pada sistem-sistem terkonjugasi, struktur elektronik dengan adanya ikatan π
dan non bonding elektron .Prinsip kerja spektrofotometer berdasarkan hukum
Lambert Beer, yaitu bila cahaya monokromatik (Io) melalui suatu media
(larutan), maka sebagian cahaya tersebut diserap (Ia), sebagian dipantulkan
(Ir), dan sebagian lagi dipancarkan (It).
Perlakuan pertama percobaan ini adalah pembuatan larutan induk Cr3+
konsentrasi 0,05 M dan Co2+ 0,2 M yang kemudian diencerkan secara
bertingkat. Percobaan ini melakukan pengenceran bertingkat untuk membuat
membuat kurva kalibrasi masing-masing larutan standar. Variasi konsentrasi
Co2+ yang digunakan untuk membuat kurva kalibrasi ini adalah 0,10 M; 0,08
M; 0,06 M; 0,04 M dan 0,02 M sedangkan untuk larutan Cr3+ variasi
konsentrasinya adalah 0,05 M; 0,04 M; 0,03 M; 0,02 M dan 0,01 M. Berikut
ini adalah data hasil pengukuran menggunakan spektroskopi UV-VIS.
Dari pengkuran yang telah dilakukan, didapat data absorbansi larutan Co2+
dan Cr3+. Berdasarkan data yang ada, Co2+ memiliki max pada 515 nm dan
Cr3+ memiliki max pada 575 nm. Hal ini sesuai pada teori bahwa Co2+
memiliki max pada 515 nm dan Cr3+ memiliki max pada 575 nm.
Gambar 1. Absorbansi Co pada Semua Konsentrasi
Gambar 2. Absorbansi Cr (II) pada Semua Konsentrasi
Dari gambar 1 dan 2 menunjukan bahwa semakin besar konsentrasi larutan
yang diberikan maka semakin tinggi nilai absorbansinya dengan panjang
gelombang yang sama.
Setelah diperoleh panjang gelombang maksimal yang dihasilkan oleh kedua
larutan , diukur larutan Cr(II) dan Co(II) pada panjang gelombang 515 nm
dan 575 nm. Berikut ini adalah data absorbansi tiap larutan. Tiap larutan
mengalami pengulangan sebanyak 3 kali dan diperoleh absorbansi rata – rata
sebagai berikut:
Tabel 1. Data Absorbansi Larutan Co(II)
"[CoCl2] "Absorbansi Rata - Rata "
" "515 nm "575 nm "
"0,02 "0,23 "0,062 "
"0,04 "0,338 "0,083 "
"0,06 "0,442 "0,1 "
"0,08 "0,528 "0,113 "
"0,1 "0,59 "0,121 "
Tabel 2. Data Absorbansi Larutan Cr(III)
"[Cr(NO3)3] "Absorbansi Rata - Rata "
" "515 nm "575 nm "
"0,01 "0,118 "0,212 "
"0,02 "0,183 "0,359 "
"0,03 "0,248 "0,512 "
"0,04 "0,292 "0,613 "
"0,05 "0,324 "0,684 "
Setelah diperoleh data absorbansi, diplot ke dalam grafik sebagai berikut
:
Gambar 3. Cr pada 515 nm
Gambar 4. Cr pada 575 nm
Gambar 5. Co pada 515 nm
Gambar 6. Co pada 575 nm
Berdasarkan grafk yang ditujukan, nilai absorbansi dipengaruhi oleh
konsentrasi. Pada grafik ditunjukan bahwa semakin besar konsentrasi larutan
maka semakin besar nilai absorbansi yang didapat dan hal ini sesuai dengan
Hukum Lambert – Beer. Kemudian data absrobansi yang diperoleh dibuat kurva
kalibrasi yang akan menghasilkan persamaan linier y= mx+b dimana persamaan
ini merupakan representasi persamaan Lambert-Beer dengan nilai slope (m)
merupakan nilai hasil kali ε.b (absortivitas molar dikalikan dengan panjang
jalannya sinar).
Dari perhitungan kurva kalibrasi didapatkan slope untuk larutan Co2+ pada
510nm sebesar 4,55 dan pada 575nm sebesar 0,74. Sedangakan nilai slope
untuk larutan Cr3+ pada 510nm sebesar 5,21 dan pada 575nm sebesar
11,97.
Tabel 3. Persamaan Linier dari Kurva Kalibrasi Co(II) dan Cr(III)
"Persamaan "515 nm "575 nm "
"Linier " " "
"Co "4,6133x+0,11"0,6883x+0,034"
" "55 "9 "
"Cr "5,2167x+0,07"11,97x+0,117 "
" "64 " "
Prosedur selanjutnya adalah menentukan konsentrasi larutan unknown dengan
menggunakan kurva kalibrasi yang ada. Larutan campuran yang diuji adalah
campuran dari larutan Cr3+ dan Co2+ yang tidak diketahui konsentrasinya,
sehingga dicari konsentrasinya menggunakan persamaan yang telah diperoleh
dari kurva kalibrasi Co2+ dan Cr3+. Larutan tersebut dimasukkan kuvet dan
diuji absorbansinya pada panjang gelombang 510 nm dan 575 nm. Berikut ini
adalah grafik hasil pengukuran larutan unknown
Gambar 7. Absorbansi Larutan Unknown
data absorbansi larutan unknown sebagai berikut :
Tabel 4. Data Absorbansi Larutan Unknown
"Panjang Gelombang "Absorbansi "
"515 nm "0,364 "
"575 nm "0,619677 "
Sehingga perhitungan untuk konsentrasi Cr dan Co botol besar adalah
A515 : 0,364 = 4,6133 Co + 5,2167 Cr (I)
A575 : 0,619677 = 0,6883 Co + 11,97 Cr (II)
Dilakukan eliminasi untuk mengetahui salah satu konsentrasi.
1. Konsentrasi Co2+
Didapatkan konsentrasi Co dengan eliminasi persamaan I dan II sebesar
0,022 M
2. Konsentrasi Cr3+
Didapatkan konsentrasi Cr dengan substitusi hasil perhitungan Co sebesar
0,05028 M
Berikut adalah hasil perhitungan konsentrasi larutan Co2+ dan Cr3+
berdasarkan teori dan eksperimen
Tabel 5. Hasil Perhitungan Konsentrasi Co dan Cr Secara Teori dan
Eksperimen
"Larutan "Konsentrasi "Konsentrasi "
" "Teori "eksperimen "
"Co2+ "0,02 M "0,022 M "
"Cr3+ "0,05 M "0,05028 M "
Maka diperoleh persen recovery tiap larutan adalah
= 110 %
= 100,56 %
Hasil yang diberikan mendekati nilai konsentrasi yang sebenarnya. Namun
pada perhitungan ini tidak memakai nilai intersept dikarenakan hasil yang
diberikan menjadi sangan kecil bahkan minus.
KESIMPULAN
Campuran larutan Cr3+ dan Co2+ bersifat aditif karena kedua larutan
tidak bercampur komponennya sehingga menghasilkan absorbansi maksimum pada
panjang gelombang yang berbeda. Konsentrasi berbanding lurus dengan
absorbansi dimana semakin besar konsentrasi maka semakin besar pula nilai
absorbansi begitupun sebaliknya. Persen recovery dari percobaan unknown
adalah 95% untuk Co2+ dan 100% untuk Cr3+.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Day, U. R., 1999. Analisis Kimia Kuantitatif. 6 ed. Jakarta:
Erlangga.
[2] Harvey, D., 1996. Modern Analytical Chemistry. USA:
Prentice Hall.
[3] Shelva, G., 1979. Vogel's Textbook of Macro and
Semimicro Qualitative Inorganic Analysis. 5th ed. New
York: Longman Inc..
