BAB IV ANALISIS DENGAN SPEKTROFOTOMETER A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mahasiswa dapat membuat kurva kalibrasi 2. Mahasiswa mampu menganalisis sampel
dengan
menggunakan alat spektrofotometer 3. Mengetahui pengaruh konsentrasi larutan terhadap nilai absorbansi. B. DASAR TEORI Spektrofotometri adalah suatu metode analisis yang berdasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang yang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dan detector vacuum phototube atau tabung foton hampa. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, yaitu sutu alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan ataupun absorban dari suatu cuplikan sebagai fungsi dari konsentrasi. Spektrometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi (Harjadi, 1990). Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri (Basset, 1994). Spektrometri UV-Vis adalah salah satu metoda analisis yang berdasarkan pada penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media. Berdasarkan penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media tergantung pada tebal tipisnya media dan konsentrasi warna spesies yang ada pada media tersebut. Spektrometri visible umumnya disebut kalori, oleh karena itu pembentukan warna pada metoda ini sangat menentukan ketelitian
hasil yang diperoleh. Pembentukan warna dilakukan dengan cara penambahan pengompleks yang selektif terhadap unsur yang ditentukan (Fatimah, 2005). Spektrofotometri menyiratkan pengukuran jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai suatu fungsi dari panjang gelombang radiasi, demikian pula pengukuran penyerapan yang menyendiri pada suatu panjang gelombang tertentu. Ada beberapa istilah dalam bentuk interaksi antara cahaya dengan materi seperti spektroskopi (interaksi materi dengan energy),spektrofotometri (pengukuran interaksi antara materi dengan energy cahaya) ,dan spektrofotometer (alat yang digunakan untuk analisis spektrofometri). (Underwood, 1986). Warna medim ditentukan oleh panjang gelombang. Warna ini dikatakan komplementer pada warna yang akan diinderai seandaiya cahaya yang terserap itu daoat ditilik,karena cahaya yang diteruskan dan cahaya yang diabsorpsi menyusun warna putih aslinya. Serupa pula obyek berwarna yang kedap cahaya menyerap bebrapa panjang gelombang dan memantulkan panjang-panjang gelombang yang lain bila dicahayai dengan cahaya putih. Berikut spektrum cahaya tampak dan warna-warna komplementer: Tabel VI.1. Spektrum cahaya tampak dan warna-warna komplementer Panjang Gelombang (nm) 400-435 435-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-595 595-610 610-750
Warna Violet Biru Hijau-biru Biru-hijau Hijau Kuning-hijau Kuning Oranye Merah
Warna Komplementer Kuning-hijau Kuning Oranye Merah Ungu Violet Biru Hijau-biru Biru-hiaju (Day & Underwood,2002)
Spektrofotometri ini hanya terjadi bila terjadi perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron tidak diikuti oleh perubahan arah spin, hal ini dikenal dengan sebutan tereksitasi singlet (Khopkar, 1990).
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda. Salah satu contoh instrumentasi analisis yang lebih kompleks adalah spektrofotometer UV-Vis. Alat ini banyak bermanfaat untuk penentuan konsentrasi senyawa-senyawa yang dapat menyerap radiasi pada daerah ultraviolet (200 – 400 nm) atau daerah sinar tampak (400 – 800 nm). Analisis ini dapat digunakan yakni dengan penentuan absorbansi dari larutan sampel yang diukur. Prinsip
penentuan spektrofotometri UV-VIS adalah aplikasi hokum
Lambert Beer yang menyatakan bahwa intensitas yang diteruskan oleh larutan zat penyerap berbanding lurus dengan tebal dan konsentrasi larutan. Dalam hukum Lambert Beer ada beberapa batasan,yaitu : a. Senyawa yang menyerap dalam larutan tersebuut tidak tergantung terhadap senyawa lain yang ada dalam larutan tersebut b. Sinar yang digunakan dianggap monokromatis c. Penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang luas yang sama
Rumus yang digunakan dari hukum Lambert Beer A = a.b.c atau A = ɛ.b.c Keterangan : A = absorbansi a = tetapan absorbtifitas (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam ppm)
ɛ = tetapan absorbtifitas molar b = tebal larutan c = konsentrasi larutan yang diukur Dengan membuat sederet
larutan standar yang telah diketahui
konsentrasinya dan diukur absorbansinya kemudian dibuat kurva antara konsentrasi dengan absorbansi dan akan diperoleh garis lurus. Konsentrasi sample dapat dihitung dengan cara mengeplotkan absorbansi yang terukur ke dalam kurva. C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat a. Kuvet b. Pipet tetes c. Beaker glass d. Pipet ukur 1 mL e. Pipet ukur 10 ml f. Pipet ukur 25 ml g. Labu takar 25 ml h. Spektrofotometer i. Ball filler 2. Bahan a. KMnO4 b. Aquades c. Sampel (dari teknisi)
D. PROSEDUR KERJA 1. Pengenceran Larutan KMnO4 Larutan induk KMnO4 5.10-2 M Diencerkan
Larutan KMnO4 9.10-4 M Diencerkan
Larutan KMnO4 7.10-4 M Diencerkan
Larutan KMnO4 5.10-4 M Diencerkan
Larutan KMnO4 3.10-4 M Diencerkan
Larutan KMnO4 1.10-4 M
Gambar IV. 1 skema kerja pengenceran larutan KMnO4 2. Penentuan Panjang Gelombang (λ) Maksimal Larutan KMnO4 9.10-4 M Set dan trial λ λ 500 nm - 600 nm dengan range 5 nm Menentukan A Maks Nilai absorbansi maks Menentukan λ Maks λ maks 525 nm Gambar IV. 2 skema kerja penentuan panjang gelombang (λ) maksimum
3. Pengukuran Absorbansi Masing-masing Larutan Larutan Sampel Lar KMnO4 9.10-4 Lar KMnO4 M 7.10-4 Lar KMnO4 M 5.10-4 Lar KMnO4 M 3.10-4 Lar KMnO4 M 1.10-4 M
Set pada λ Maks (525 nm) Didapatkan nilai absorbansi masing-masing larutan Gambar IV. 3 skema kerja pengukuran absorbansi masing-masing larutan E. DATA PENGAMATAN 1) Data Pengenceran Larutan 1. Larutan KMnO4 0,0009 M yang diencerkan dari larutan induk 0,05 M M1.V1 = M2. V2 0,05 M . V1 = 0,0009 M . 25 mL
V1 = 0,0009 M . 25 mL 0,05 M
0,0009 M .25 mL 0,05 M
V1 = 0,45 mL 2. Larutan KMnO4 0,0007 M yang diencerkan dari larutan 0,0009 M M1.V1
= M2.V2
0,0009 M . V1 = 0,0007 M . 25 mL V1 = 0,0007 M . 25 mL 0,0009 M
0,0007 M . 25 mL 0,0009 M
V1 = 19,4 mL 3. Larutan KMnO4 0,0005 M yang diencerkan dari larutan 0,0007 M M1.V1
= M2.V2
0,0007 M . V1
= 0,0005 M . 25 mL
V1
= 0,0005 M . 25 mL 0,0007 M
V1
0,0005 M .25 mL 0,0007 M
= 17,8 mL
4. Larutan KMnO4 0,0003 M yang diencerkan dari larutan 0,0005 M M1.V1
= M2.V2
0,0005 M . V1
= 0,0003 M . 25 mL
V1
= 0,0003 M . 25 mL 0,0005 M
V1
= 15 mL
0,0003 M .25 mL 0,0005 M
5. Larutan KMnO4 0,0001 M yang diencerkan dari larutan 0,0003 M M1.V1
= M2.V2
0,0003 M . V1
= 0,0001 M . 25 mL
V1
= 0,0001 M . 25 mL 0,0003 M
V1
= 8,3 mL
0,0001 M .25 mL 0,0003 M
2) Tabel IV.2 Data Absorbansi KMnO4 dari Larutan Induk KMnO4 0,005 M untuk Mencari λ Maksimum. Panjang Gelombang(nm)
Konsentrasi KMnO4 (M) 9.10-4
500
0,609
505
0,712
510
0,735
515
0,742
520
0,832
525
0,926
530
0,885
535
0,801
540
0,842
545
0,886
550
0,831
555
0,655
560
0,546
565
0,526
570
0,504
575
0,424
580
0,295
585
0,199
590
0,156
595
0,136
600
0,126
Sampel (M)
7.10-4
5.10-4
3.10-4
1.10-4
0,738
0,512
0,313
0,139
2,210
3) Tabel IV.3 Data Konsentrasi dan Nilai Absorbansi pada Panjang Gelombang Maksimum
Konsentrasi (M) 0.0009 0.0007 0.0005 0.0003 0.0001
Absorbansi (A) 0.926 0.738 0.512 0.313 0.139
KURVA KALIBRASI 1 0.9
f(x) = 999.5x + 0.03 R² = 1
0.8 0.7 0.6
Absorbansi (A) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Konsentrasi (M)
Gambar IV. 4 Kurva Kalibrasi Konsentrasi (M) dengan Absorbansi (A)
0
0
F. PEMBAHASAN Praktikum analisis dengan spektrofotometer ini memanfaatan alat spektrofotometer yaitu untuk mengukur jumlah absorbansi atau penyerapan zat suatu senyawa yang diketahui panjang gelombang dan konsentrasi. Langkah awal dalam percobaan ini terlebih dahulu membuat larutan larutan KMnO4 dengan konsentrasi 9.10-4 M yang diencerkan dari larutan induk KMnO4 5.10-2 M dengan volume akhir 25 ml dan dengan menggunakan rumus pengenceran diperoleh volume yang mengambil dari larutan induk KMnO4 sebesar 0,45 ml. Setelah memperolah larutan KMnO4 dengan konsentrasi 9.10-4 M lalu mengambil sedikit larutan dan menaruh pada kuvet. Karena belum mengetahui panjang gelombang maksimum larutan KMnO4 maka melakukan trial panjang gelombang dari 500 nm hingga 600 nm dengan range 5 nm. Setelah melakukan trial ditemukanlah panjang gelombang maksimum untuk KMnO4 adalah 525 nm dengan absorbansi sebesar 0,926 A. Panjang gelombang maksimum tersebut akan digunakan untuk mencari absorbansi larutan KMnO4 selanjutnya dan mencari absorbansi sampel. Kemudian membuat larutan KMnO4 7.10-4 M dengan volume akhir 25 ml dari larutan KMnO4 9.10-4 M sehingga volume yang diperlukan untuk mengencerkannya sebesar 19,4 ml. Larutan KMnO4 5.10-4 M dengan volume akhir 25 ml dari Larutan KMnO 4 7.10-4 M sehingga volume yang diperlukan untuk mengencerkan larutan tersebut adalah 17,8 ml. Larutan berikutnya KMnO4 3.10-4 M dengan volume akhir 25 ml dari pengenceran
larutan
KMnO4 5.10-4 memerlukan volume sebesar 15 ml. Larutan KMnO 4 1.10-4 M dengan volume akhir 25 ml dari pengenceran larutan KMnO4 3.10-4 M memerlukan volume sebesar 8,3 ml. Masing-masing larutan diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum sebesar 525 nm. Pengukuran dilakukan secara berurutan dari
konsentrasi yang besar yakni 9.10-4 M, 7.10-4 M, 5.10-4 M, 3.10-4 M, 1.10-4 M . diperolah absorbansi sebesar 1,479 A, 1,179 A, 0,996 A, 0,678 A, 0,305 A. Dan pada percobaan ini juga mengukur suatu sampel yang belum diketahui Konsentrasinya, dengan menggunakan panjang gelombang 525 nm diperoleh 0,926 A. Dari panjang gelombang 500-600 λ. Bisa ditemukan panjang gelombang maksimum yaitu 525 λ sebagai standar panjang gelombang. Jika sudah diketahui panjang gelombang maksimum, memulai dalam pembacaan deret standar dengan menggunakan larutan KMnO4 dengan konsentrasi dari 0.00009 sampai 0,00001 bisa dilihat pada tabel hasil pengamatan kenaikan absorbansi sangat signifikan. Hal ini bisa terjadi karena pada prinsip awal penyerapan cahaya. Semakin tinggi konsentrasi, semakin pekat warna larutan tersebut, dan ini menyebabkan tingginya bilangan absorbansi. Setelah diketahui semua absorbansi dari setiap konsentrasi larutan. Membuat kurva standar, kurva kalibrasi untuk mengetahui rumus umum larutan KMnO 4 untuk mencari konsentrasi larutan X. Dari kurva standar yang sudah dibuat akan muncul suatu persamaan, persamaan tersebutlah yang akan menjadi rumus dalam perhitungan konsentrasi sampel ini. Persamaan tersebut berisikan nilai dari kesempurnaan kurva dan juga selisih antara nilai kesempurnaan dengan kekurangan kurva yang dihitung dengan skala 1. Adapun persamaannya sebagai berikut. Konsentrasi sampel : y
= 999,5x + 0,0258
0,926
= 999,5x + 0,0258
999,5x
= 0,9518
x
= 9,5. 10-4 M
Jadi, konsentrasi sampel sebesar 9,5.10-4 M
Dan kurva kalibrasi memiliki ketelitian sebesar R2 = 0,9983
G. SIMPULAN DAN SARAN 1) Simpulan 1. Dari data percobaan diperoleh bahwa larutan KMnO4 memiliki panjang gelombang maksimum 525 nm. 2. Kurva kalibrasi dapat ditentukan dengan mengetahui konsentrasi larutan sebagai sumbu x dan nilai absorbansi sebagai sumbu y. Dengan spektrofotometer nilai absorbansi dapat ditentukan dari larutan yang sudah dihitung secara pasti konsentrasinya. Dari kurva kalibrasi didapat garis liner yang menyatakan hubungan antara konsentrasi dengan nilai absorbansi. 3. Berkaitan dengan Hukum Lamber Beer yang menyatakan bahwa nilai absorbansi berbanding lurus dengan konsetrasi larutan maka, semakin besar konsentrasi suatu larutan akan berpengaruh pada besarnya nilai absorbansinya. 4. Dari analisis yang berdasarkan nilai absorbansi dan panjang gelombang diperoleh nilai konsetrasi larutan sampel sebesar 9,5.104
M. 2) Saran 1. Untuk lebih teliti pada saat pengenceran agar hasil yang didapatkan akurat. 2. mencatat nilai absorbansi dengan teliti sehingga data yang diperoleh benar. 3. Menggunakan alat-alat praktikum dengan hati-hati.
H. DAFTAR PUSTAKA Baset, J, dkk. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik Edisi
Keempat. Jakarta : Buku Kedokteran
ECG Hendayana, Sumar, dkk. 1994. Fatimah, S, Yanlinastuti dan Yoskasih. 2005. Kualifikasi Alat Spektrometer
UV-vis Untuk Penentuan Uranium dan
Besi dalam-U30. Hasil Penelitian. Harjadi. 1990. Ilmu Kimia Analitik
Dasar.
Jakarta:
PT.
Gramedia. Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: Universitas Indonesia press. Tim Dosen Praktikum Kimia Analisa, Buku Petunjuk Praktikum Kimia Analisa, Teknik Kimia FT UNNES. Underwood, Day R.A. 1989. Analisa Kimia Kuantitatif Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga. Kimia Analitik Instrumen Edisi I. Semarang: IKIP. Utama, Judhistira Aria. Tanpa Tahun. Fotometri Gugus dengan Metode Aperture Photometry. Fakultas MIPA UPI Sabrina, Annina dkk. Tanpa tahun. Perbandingan Metode Spektrofotometri UV-Vis dan KCKT
Kromatografi Cair Kinerja Tinggi) pada
Analisis Kadar Asam Benzoat dan Kafein dalam Teh Kemasan. Universitas Negeri Malang Triyati, Etti. 1985. Spektrofotometer Ultra-Violet Dan Sinar Tampak Serta Aplikasinya Dalam Oseanologi. Vol. X, No. 1 : 39 – 47. Oseanografi LIPI (Saputra, 2009).
