SPEKTROFOTOMETRI UV/VIS
I.
Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat: 1. Menggunakan alat spektrofotometri UV/Vis 2. Menganalisis cuplikan secara spektrofotometri.
II.
Alat dan Bahan
III.
Alat yang digunakan
Spektrofotometri Agilent
1 set
Kuvet/sel
1 buah
Labu takar 250, 100, dan 50 ml
10 buah
Gelas kimia 500 ml
2 buah
Pipet ukur 25 ml
1 buah
Pipet tetes
2 buah
Bola karet
1 buah
Corong gelas
1 buah
Bahan yang digunakan
Larutan Asam Benzoat 100 ppm
Larutan HCl 0,1 M
Sprite
You C 1000
Phanter
DASAR TEORI Spektrofotometri merupakan suatu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran
serapan sinar makromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan fototube atau tabung foton hampa. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, yaitu suatu alat yang di gunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan atau absorbansi dari suatu cuplikan sebagai fungsi dari konsentrasi. Pada titrasi
spektrofotometri, sinar yang digunakan merupakan satu berkas yang panjangnya tidak berbeda banyak antara satu dengan yang lainnya, sedangkan dalam kalorimetri perbedaan panjang gelombang dapat lebih besar. Dalam hubungan ini dapat disebut juga spektrofotometri
adsorbsi
atomic
(Hardjadi,
1990).
Spektrofotometer menghasilkan sinar dan spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Kebetulan spektrofotometer dibandingkan dengan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating, atau celah optis. Pada fotometer filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer filter tidak mungkin diperoleh panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan
absorbsi
antara
sampel
dan
blanko
ataupun
pembanding
(Khopkar,
2002). Sinar yang melewati suatu larutan akan terserap oleh senyawa-senyawa dalam larutan tersebut. Intensitas sinar yang diserap tergantung pada jenis senyawa yang ada, konsentrasi dan tebal atau panjang larutan tersebut. Makin tinggi konsentrasi suatu senyawa dalam larutan, makin banyak sinar yang diserap. Macam-macam spektrofotometri dan perbedaannya: Spektrofotometri terdiri dari beberapa jenis berdasar sumber cahaya yang digunakan. Diantaranya
adalah
sebagai
berikut:
1. Spektrofotometri Vis (Visible) Pada spektrofotometri ini yang digunakan sebagai sumber sinar atau energi adalah cahaya tampak (visible). Cahaya variable termasuk spektrum elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Panjang gelombang sinar tampak adalah 380-750 nm. Sehingga semua sinar yang didapat berwarna putih, merah, biru, hijau, apapun itu, selama ia dapat dilihat oleh mata. Maka sinar tersebut termasuk dalam sinar tampak (visible). Sumber sinar tampak yang umumnya dipakai pada spektro visible adalah lampu Tungsten. Tungsten yang dikenal juga dengan nama Wolform merupakan unsur kimia dengan simbol W dan nomor atom 74. Tungsten memiliki titik didih yang tinggi (34
22 o
C) dibanding logam
lainnya. Karena sifat inilah maka ia digunakan sebagai sumber lampu. Sampel yang dapat
dianalisa dengan metode ini hanya sample yang memiliki warna. Hal ini menjadi kelemahan tersendiri dari metode spektrofotometri visible. Oleh karena itu, untuk sampel yang tidak memiliki warna harus terlebih dahulu dibuat berwarna dengan menggunakan reagen spesifik yang akan menghasilkan senyawa berwarna. Reagen yang digunakan harus benar-benar spesifik hanya bereaksi dengan analat yang akan dianalisa. Selain itu juga produk senyawa berwarna yang dihasilkan harus benar-benar stabil.
2. Spektrofotometri
UV (Ultraviolet)
Berbeda dengan spektrofotometri visible, pada spektrofotometri UV berdasarkan interaksi sampel dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang gelombang 190-380 nm. Sebagai sumber sinar dapat digunakan lampu deuterium. Deuterium disebut juga heavy hidrogen. Dia merupakan isotop hidrogen yang stabil yang terdapat berlimpah dilaut dan daratan. Inti atom deuterium mempunyai satu proton dan satu neutron, sementara hidrogen hanya memiliki satu proton dan tidak memiliki neutrron. Nama deuterium diambil dari bahasa Yunani, deuteras yang berarti dua, mengacu pada intinya yang memiliki 2 partikel. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi dengan mata kita maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini terkadang merupakan senyawa yang tidak memiliki warna, bening dan transparan. Oleh karena itu, sampel tidak berwarna tidak perlu dibuat berwarna dengan penambahan reagen tertentu. Bahkan sampel dapat langsung dianalisa meskipun tanpa preparasi. Namun perlu diingat, sampel keruh tetap harus dibuat jernih dengan filtrasi atau sentifungi. Prinsip dasar pada spektrofotometri adalah sampel harus jernih dan larut sempurna. Tidak ada partikel koloid/ suspensi.
3.
Spektrofotometri
UV-Vis
Merupakan alat dengan teknik spektrofotometer pada daerah ultra-violet dan sinar tampak. Alat ini digunakan mengukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampak oleh suatu materi dalam bentuk larutan. Konsentrasi larutan yang dianalisis sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam larutan tersebut. Dalam hal ini, hukum Lamber beer dapat menyatakan hubungan antara serapan cahaya dengan konsentrasi zat dalam larutan. Dibawah ini adalah persamaan Lamber beer: A = - log T Dimana A
= Absorbans
:
= ε.b.c
T
= Transmitan
ε
= absorvitas molar (Lcm-4 . mol-1)
c
= panjang sel (cm)
b
= konsentrasi zat (mol/jam)
Pada spektrofotometer UV-Vis, warna yang diserap oleh suatu senyawa atau unsur adalah warna komplementer dari warna yang teramati. Hal tersebut dapat diketahui dari larutan berwarna yang memiliki serapan maksimum pada warna komplementernya. Namun apabila larutan berwarna dilewati radiasi atau cahaya putih, maka radiasi tersebut pada panjang gelombang tertentu, akan secara selektif sedangkan radiasi yang tidak diserap akan diteruskan (Day dan Underwood, 1986).
4.
Spektrofotometri
Inframerah
Dari namanya sudah bisa dimengerti bahwa spektrofotometri ini berdasar pada penyerapan panjang gelombang inframerah. Cahaya inframerah terbagi menjadi inframerah dekat, inframerah pertengahan dan jauh. Inframerah pada spektrofotometri adalah inframerah jauh dan pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 25-1000 µm. Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk mengidentisifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik.
Setiap
serapan
pada
panjang
gelombang
tertentu
menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Hasil analisa biasanya berupa signal kromatogram hubungan intensif IR, terhadap panjang gelombang. Untuk identisifikasi, signal sampel akan dibandingkan dengan signal standar. Perlu juga diketahui bahwa sampel untuk metode ini harus dalam bentuk murni. Karena bila tidak, gangguan dari gugus fungsi kontaminan akan mengganggu signal kurva yang diperoleh (Day dan Underwood, 1986). Terdapat juga satu jenis spektrofotometri IR lainnya yang berdasar pada penyerapan sinar IR pendek. Spektrofotometri disebut Near Infrared Spectrogotometry (NIR). Aplikasi NIR banyak digunakan pada industri pakan dan pangan guna menganalisa BB yang rutin dan cepat. Faktor-faktor yang sering menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer dalam mengukur konsentrasi suatu analit:
1. Adanya serapan oleh pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk zat pembentuk warna. 2. Serapan oleh kuvet. Kuvet yang ada biasanya dari bahan gelas atau kuarsa, namun kuvet dari kuarsa memiliki kualitas yang lebih baik. 3. Kesalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi, hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi, sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan (melalui pengenceran atau pemekatan).
IV. LANGKAH KERJA
A. Analisis Benzoat 1. Membuat larutan induk Asam Benzoat 100ppm dalam 250 ml aquadest, dan ditambahkan larutan HCl 0,01 M. Dan membuat larutan standar benzoate yang akan diukur absorbansinya yaitu 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm. 2. Membuat larutan HCl 0,1 M dalam 100 ml untuk ditambahkan pada sampel yang akan dianalisis. 3. Soft drink. Menghangatkan 20 ml softdrink dalam gelas kimia di atas hot plate untuk membuang CO2 dan menyaring cairan hangat menggunakan kertas saring untuk menyaring partikel yang mungkin ada. Setelah didinginkan ke suhu ruang, dipipet sebanyak 4 ml ke dalam labu takar 100 ml, ditambahkan 10 ml 0,1 M HCl dan ditandabataskan. Menyiapkan sampel kedua yang mengandung 2 ml softdrink dengan cara yang sama. 4. Mencatat baseline UV dari 210 nm ke 350 nm mengunakan air dalam sampel dan kuvet referensi. Mencatat spectrum UV dari 5 larutan standar benzoate dalam air. Mengukur absorbansi setiap standard dan dikurangkan dengan baseline. Mempersiapkan grafik kalibrasi absorbansi terhadap konsentrasi melewati garis nol.
B. Penentuan panjang gelombang serapan maksimum (
maks )
Menghidupkan alat spektrofotometer UV-VIS Menekan F1 ( tasks ), memilih single WL / Memasukkan
tunggal, menekan enter
minimum ( 450 nm ) menekan F6 ( done )
Memasukkan kuvet ( larutan blanko ) pada tempat kuvet pada alat spektrofotometer , menekan F8 ( blank ) Mengganti kuvet, dengan kuvet 2 (larutan standar, misal Cs = 100 ppm ) Menekan F7 ( sampel ). Mencatat absorbansi pada 450 nm tersebut. Menekan F2 ( setting ), memilih ┴ wavelength, menekan enter. Memasukkan
berikutnya ( misal 460 nm, dengan interview 10 nm ),
menekan F6 ( done ) C. Pembuatan kurva kalibrasi Menekan tasks atau menekan F1 Memilih quantification, menekan enter Memasukkan larutan blank sebagai standar nol ( konsentrasi nol ) dengan menekan F7. Mengganti kuvet yabg berisikan larutan standar ( mulai dari larutan standar dengan konsentrasi terkecil ) lalu menekan F7. Mengulangi langkan ( 4) dan ( 5) sampai semua larutan standar selesai diukur. Membaca kursor ke STDI dan menekan enter Memasukkan nilai 0 ( pada concentration ) dan besi nama analyte menekan next atau F7. Untuk larutan standar 2, memasukkan nilai konsentrasinya Mengulangi langkah ( a ) sampai semua larutan standar dimasukkan nilai konsentrasinya. Menekan done
D. Menganalisa sampel Menekan F4 / sampel Memasukkan kuvet 1 ( larutan blanko ) menekan F8 ( blank ) Mengganti dengan kuvet 2 ( larutan sampel 1 ), menekan F7 ( sampel ) Mengulangi langkah ( 2 ) dan ( 3 ) untuk keseluruhan sampel
Menekan F6 ( done )
E. Cara mematikan alat Menekan system ( F5 ) Menekan tombol m Memilih restart, menekan enter Memilih yes Menunggu proses inisialisasi selesai Menekan tombol power ke off
V. DATA PENGAMATAN
1. Penentuan panjang gelombang maksimum Panjang Gelombang (nm)
Absorbansi
200
0,9992
210
0,3145
220
0,3613
230
0,3188
240
0,1143
250
0,0334
2. Penentuan kurva kalibrasi
Konsentrasi (ppm)
Absorbansi
2
0,3848
4
0,7684
6
1,1439
8
1,5638
10
1,8633
3. Penentuan absorbansi sampel
Sampel
Absorbansi
Sprite
1,2566
Phanter
2,8148
You C 1000
3,8148
VI. PERHITUNGAN
Pembuatan larutan Larutan standar 100 ppm 500 ml Konsentrasi 2 ppm V1 M1 = V2 M2 V1 100 ppm = 100 ml 2 ppm V1 =
= 2 ml
Konsentrasi 4 ppm V1 M1 = V2 M2 V1 100 ppm = 100 ml 4 ppm V1 =
= 4 ml
Konsentrasi 6 ppm V1 M1 = V2 M2 V1 100 ppm = 100 ml 6 ppm V1 =
= 6 ml
Konsentrasi 8 ppm V1 M1 = V2 M2 V1 100 ppm = 100 ml 8 ppm V1 =
= 8 ml
Konsentrasi 10 ppm V1 M1 = V2 M2 V1 100 ppm = 50 ml 10 ppm V1 =
= 5 ml
Konsentrasi Asam Benzoat pada sampel dengan perhitungan excel Y
= mx + c
Y
= 0,187x + 0,019
R
a.
2
= 0,997
Sampel 1 ( UC 1000 ) Y
= 0,187x + 0,019
3,8148 = 0,187x + 0,019 x
b.
= 20,2983 ppm
Sampel 2 ( Phanter ) Y
= 0,187x + 0,019
2,8148 = 0,187x + 0,019 x
c.
= 14,9508 ppm
Sampel 3 ( sprite ) Y
= 0,187x + 0,019
1,256
= 0,187x + 0,019
x
= 6,6149 ppm
Konsentrasi Asam Benzoat pada sampel secara manual Menghitung Slope dan Intersept Secara Manual
X
y
x.y
x2
2
0,3848
0,7696
4
4
0,7684
3,0736
16
6
1,1439
6,8634
36
8
1,5638
12,5104
64
10
1,8633
18,633
100
∑x=30
∑y=5,7242
∑x.y=41,85
∑x2=220
Sloope
= =
( (
)
) ( (
)(
) (
)
)
= = 0,18762
Intersep
= =
( (
)( (
) ) ( ) ( )
= = 0,01912
a.
Y
= mx + c
Y
= 0,18762x + 0,01912
Sampel 1 ( UC 1000 ) Y
= 0,18762x + 0,01912
3,8148 = 0,18762x + 0,01912 X
b.
= 20,2302 ppm
Sampel 2 ( Phanter ) Y
= 0,18762x + 0,01912
2,8148 = 0,18762x + 0,01912 x
c.
= 14,9003 ppm
Sampel 3 ( sprite ) Y
= 0,18762x + 0,01912
1,256
= 0,18762x + 0,01912
x
= 6,5924 ppm
)(
)
VI.
ANALISA PERCOBAAN
Alat Spektrofotometri UV merupakan instrument untuk analisis spektrofotometri yang menggunakan sumber radiasi elektromagnetik ultra violet dengan menggunakan istrument spektrofotometer. Prinsip dari spektrofotometri UV adalah penyerapan sinar ultraviolet dengan suatu molekul dapat menyebabkan terjadinya eksitasi molekul dari tingkat energi dasar ke tingkat energi tertinggi. Pada percobaan kali ini digunakan alat spektrofotometri ultra violet kali ini digunakan asam benzoat sebagai larutan standarnya maka dari itu sampel yang digunakan pun menggunakan sampel yang mengandung benzoat. Sampel yang digunakan yakni UC 1000, Sprit, dan Panther. Panjang gelombang yang didapat yaitu 200 nm dengan nilai absorbansi 0,9992. Pada panjang gelombang ini digunakan untuk menganalisis kandungan asam benzoat yang terkandung dalam sampel. Setelah melakukan percobaan didapat kadar asam benzoat dalam masing-masing sampel yaitu; UC 1000 memiliki konsentrasi 3,8148 dengan absorbansi 20,2007 , Sprite berkonsentrasi 1,2566 dengan nilai absorbansi 6,5943, dan Phanter memiliki konsentrasi 2,8148 dengan nilai absorbansi 14,8816. Asam benzoat biasanya diggunakan pada industri makanan dan minuman, penggunaan asam benzoat dilegalkan di Indonesia. Namun jika penggunaannya melebihi batas maka dapat menyebabkan gangguan kesehatan. Kadar maksimum mengkonsumsi asam benzoat perhari yaitu 0 – 120 mg/kg untuk manusia dewasa, sedangkan pada balita tidak dianjurkan mengkonsumsi makanan atau minuman yang mengandung asam benzoat.
VII.
KESIMPULAN 1. Panjang gelombang sinar ultra violet adalah 180 – 400 nm 2. Panjang gelombang maksimum yang didapat yakni 200 nm dengan absorbansi 0,9992 3. Prinsip kerja dari alat spektrofotometer yakni berdasarkan pada absorbansi, cahaya oleh komponen yang akan dianalisa sebagian cahaya tersebut akan diserap oleh komponen yang ada pada suatu sampel dan sisanya akan dipancarkan 4. Larutan standar yang didapat yakni Konsentrasi 2 ppm dengan absorbansi 0,3848 Konsentrasi 4 ppm dengan absorbansi 0,7684 Konsentrasi 6 ppm dengan absorbansi 1,1439 Konsentrasi 8 ppm dengan absorbansi 1,5638 Konsentrasi 10 ppm dengan absorbansi 1,8633 5. Larutan sampel yang didapat yakni UC 1000 dengan konsentrasi 3,8148 dan absorbansi 20,2007 Sprite dengan konsentrasi 1,2566 dan absorbansi 6,5943 Panther dengan konsentrasi 2,8148 dan absorbansi 14,8816
VIII. DAFTAR PUSTAKA Jobsheet. Penuntun praktikum kimia analitik instrumen. 2014. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang http://iamnovhie-yovita.blogspot.com/2012/12/pengionan-secaraspektrofotometri.html Skoog D.A and West D.M, principles of Instrumental analysis, Hit Pineart and wisnton.inc , London, 198
Kurva Kalibrasi Konsentrasi (ppm)
Absorbansi
2
0,3848
4
0,7684
6
1,1439
8
1,5638
10
1,8633
Absorbansi absorbansi
2 y = 0.1876x + 0.0191 R² = 0.9979 Absorbansi
1.5 1 0.5
Linear (Absorbansi )
0 0
5
10
konsentrasi (ppm)
15
IX.
GAMBAR ALAT
spektrofotometer UV – VIS
