LABORATORIUM INTRUMEN ANALITIK SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015
MODUL
: Penentuan Kadar Kafein Metoda Spektrofotometri UV
PEMBIMBING Praktikum Penyerahan (Laporan)
: Nancy Siti Djenar : 02 April 2014 : 10 April 2014
Oleh Kelompok Nama
Kelas
:V : 1. Nabila Vidiaty Novera 131424015 2. Nadhira Rifarni 131424016 3. Nisa Mardiyah 131424018 : 1A Teknik Kimia Produksi Bersih
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
I.
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Spektrofotometri UV merupakan salah satu metode analisis yang dilakukan
dengan pangjang gelombang 100-400 nm atau 595 – 299 kJ/mol. Sinar ultraviolet atau sinar ungu terbagi menjadi dua jenis yaitu · Ultraviolet jauh · Ultaviolet dekat Ultraviolet jauh memiliki rentang panjang gelombang ± 10 – 200 nm, sedangkan ultraviolet dekat memiliki rentang panjang gelombang ± 200-400 nm. Cahaya UV tidak bisa dilihat oleh manusia, namun beberapa hewan, termasuk burung, reptil dan serangga seperti lebah dapat melihat sinar pada panjang gelombang UV. Pada spektrofotometer UV biasanya menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen sebagai sumber cahaya. Deuterium merupakan salah satu isotop hidrogen yang memiliki 1 proton dan 1 neutron pada intinya. Deuterium berbeda dengan hidrogen yang hanya memiliki 1 neutron tanpa proton. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat (D2O). Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial. Perlu diketahui air berat yang dibekukan (es) dapat tenggelam dalam air karena massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air. Hal ini, tentu berbeda dengan es yang dibuat dari air (H2O) yang mengapung bila dimasukan dalam air karena massa jenisnya lebih kecil dari air. Zat yang dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri UV adalah zat dalam bentuk larutan dan zat tersebut tidak tampak berwarna. Jika zat tersebut berwarna maka perlu direaksikan dengan reagen tertentu sehingga dihasilkan suatu larutan tidak berwarna. Namun biasanya zat yang berwarna lebih banyak dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak.
Senyawa-senyawa organik sebagian besar tidak tidak berwarna sehingga spektrofotometer UV lebih banyak digunakan dalam analisis senyawa organik khususnya dalam penentuan struktur senyawa organik. Larutan-larutan
tidak
berwarna
yang
dianalisis
menggunakan
spektrofotometer UV tidak boleh ada partikel koloid ataupun suspensi. Karena adanya partikel-partikel koloid ataupun suspensi akan memperbesar absorbansi, akibatnya bila dihubungkan dengan rumus yang diturunkan dari hukum Lambaert-Beer konsentrasi zat yang dianalisis makin besar dan apabila digunakan untuk penentuan struktur suatu senyawa maka pita pada spektrum akan melebar dari yang sesungguhnya. Analisis menggunakan sinar ultraviolet biasanya dilakukan menggunakan ultraviolet dekat, sedangkan analisis menggunakan ultraviolet jauh maka instrumen yang digunakan harus dalam keadaan vakum. Hal ini disebabkan jika digunakan ultraviolet jauh maka udara akan ikut menyerap panjang gelombang yang digunakan. Akbatnya kesalahan yang dilakukan makin fatal, karena jika udara ikut menyerap maka absorbansi yang dihasilkan akan makin besar, jika hal ini dihubungkan dengan hukum LamberBeer maka konsentrasi zat yang dianalisis lebih tinggi dari yang seharusnya. Perhitungan konsentrasi suatu spesi yang ada dalam suatu larutan dapat dilakukan
dengan
cara
kurva
kalibarasi
seperti
yang
telah
dijelaskan
di Spektrofotometri sinar tampak (Visible). Kafein adalah suatu senyawa organik yang mempunyai nama lain yaitu kafein, tein, atau 1,3,7-trimetilxantin. Kristal kafein dalam air berupa jarum-jarum bercahaya. Bila tidak mengandung air, kafein meleleh pada suhu 2340C – 2390C dan menyublim pada suhu yang lebih rendah. Kafein mudah larut dalam air panas dan kloroform, tetapi sedikit larut dalam air dingin dan alkohol (Abraham, 2010) Kafein merupakan jenis alkaloid yang secara alamiah terdapat dalam biji kopi, daun teh, daun mete, biji kola, biji coklat dan beberapa minuman penyegar. Kafein memiliki berat molekul 194,19 gram/mol. Dengan rumus kimia C8H10 N8O2 dan pH 6,9 (larutan kafein 1 % dalam air ). Secara ilmiah, efek kafein terhadap kesehatan sebetulnya tidak ada, tetapi yang ada adalah efek tak langsungnya seperti menstimulasi pernafasan dan jantung, serta memberikan efek
samping berupa rasa gelisah (neuroses), tidak dapat tidur (insomnia) dan denyut jantung tak beraturan (tachycardia). Kopi dan teh banyak mengandung kafein dibandingkan jenis tanaman lain, karena tanaman kopi dan teh menghasilkan biji kopi dan daun teh yang sangat cepat, sementara penghancurannya sangat lambat (Hermanto, 2007:1).
II.
PERCOBAAN
2.1.Alat dan Bahan No Alat 1 Kuvet 2 Batang Pengaduk
Jumlah 2 buah 1 buah
3 4 5 6 7 8
5 buah 2 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah
9 10 11
Labu Takar 50 ml Pipet Ukur Pipet Tetes Gelas kimia 100 ml Gelas kimia 50 ml Alat Spetrofotometer UV-1700 Shimadzu Tissue Bola Hisap Botol Semprot
Bahan HCl 0,1 N Kavein (100 ppm) Aquadest
Jumlah 250 ml 18 ml
2 buah 1 buah
2.2. Langkah Kerja A.
Pembuatan Larutan Standar dan Penentuan Panjang Gelombang
Maksimum 1. Buat 100 ml induk kafein (100 ppm) dalam larutan HCl 0,1 N 2. Buat sederetan larutan standar kafein dengan konsentrasi 2,4,8,12 ppm dalam HCl 0,1 N dari larutan induk diatas, masing-masing dalam labu takar 50 ml. 3. Tentukan panjang gelombang maksimum, dengan cara : ukur serapannya (ambil larutan standar 8 ppm) dari berbagai panjang gelombang (dari 380-190 nm) 4. Ukur serapan berbagai konsentrasi larutan standar pada panjang gelombang yang sudah ditentukan (no.3)
B.
Menyalakan Alat 1. Keluarkan silica gel dari ‘sampke compartement’ 2. Nyalakan alat UV-1700 (tombol berada di bagian samping kanan) 3. Buka monitor dengan perlahan. Bila layer tampak biru, putar tombol sebelah kanan hingga pada layer monitor tampak ‘initialization’ 4. Tunggu sampai proses inisialisasi selesai dan akan keluar tampilan ‘mode menu’
C.
Pengukuran spektrum (untuk penentuan Panjang Gelombang Maksimum) 1. Pilih menu ‘spektrum’ (jika dari menu photometric, tekan tombol ‘return’ (lebih dahulu) 2. Tekan angka 2, atur parameter, setting meas mode, scanning range, rec.range , speed, no of scan, display mode 3. Masukkan kuvet yang berisi larutan blanko pada reference sample pada ‘sample compartement’ (kedua-duanya larutan blanko) 4. Tekan tombol ‘base corr’ F1, tunggi sampai dengan : 0,000A (alat akan berbunyi bip-bip) 5. Ganti kuvet blanko pada posisi ‘sample’ (pada bagian depan) dengan kuvet isi larutan standar yang diinginkan 6. Tekan timbol ‘start’, maka akan muncul spektrum antara Abs dengan wavelength 7. Muncul ‘wavelength & absorbance’ , tampilan kurva A vs lamda (panjang gelombang) 8. Tekan tombol ‘data procc’ F2; ‘Peak’(3) untuk mengetahui panjang gelombang maksimum dan absorbansi
D.
Pengukuran Photometric (untuk mengukur A atau %T, jika panjang gelombang maksimum sudah diketahui)
1. Pilih menu Photometric, yaitu tekan 1, go to WL, isikan nilai panjang gelombang 2. Masukkan kuvet yang berisi larutan blanko (kedua-duanya) pada ‘sample compartement’ 3. Tekan tombol ‘auto zero’ , tunggu sampai dengan A : 0,000 A (alat bunyo bip-bip) 4. Ganti kuvet isi blanko dengan kuvet yang berisi larutan sampel yang akan di analisis (terletak di bagian depan) 5. Tekan tombol ‘start’ 6. Ganti kuvet sampel dengan larutan sampel yang lain dan tekan ‘start’ 7. Muncul table” photometric
E.
Pengukuran Quantitative a. Pembuatan Kurva Kalibrasi 1. Pilih menu ‘Quantitative’ dengan cara tekan (3), (jika dari menu ‘spectrum’ tekan ‘return’ lebih dahulu) 2. Atur parameter : -
Meas, 1 lamda : isikan nilai panjang gelombang; tekan ‘enter’
-
Method; multi point (3); isi jumlah larutan standar yang digunakan ‘enter’; orde 1 ‘enter’; zero intept NO ‘enter’
- No of meas.1 -
Unit ppm
-
Data print NO
3. Masukkan kuvet isi larutan blanko oada kedua sisi ‘reference sample’ 4. Tekan tombol ‘Auto Zero;, tunggu sampai dengan 0,000 A 5. Tekan ‘strart’, masukkan nilai konsentrasi larutan standar, tekan ‘enter’ (pekerjaan tersebut dilanjutkan/diulang sampai selesai)
b. Pengukuran Konsentrasi Sampel 1. Tekan ‘return’ sampai kembali ke menu utama 2. Ganti kuvet isi larutan standar dengan larutan
sampel yang
akan diuji Tekan ‘start’ 3. Ulangi dengan beberapa sampel maka muncul tampilan konsentrasi sampel pada ‘sample table’
III.
PERHITUNGAN
3.1.
Konsentrasi Larutan Standar a. Kafein 2 ppm V1 N1 = V2 N2 V1 . 100 ppm = 50 ml . 2 ppm V1 = 100 ml.ppm /100 ppm V1 = 1 ml
b. Kafein 4 ppm V1 N1 = V2 N2 V1 . 100 ppm = 50 ml . 4 ppm V1 = 200 ml.ppm /100 ppm V1 = 2 ml
c. Kafein 8 ppm V1 N1 = V2 N2 V1 . 100 ppm = 50 ml . 8 ppm V1 = 400 ml.ppm /100 ppm V1 = 4 ml
d. Kafein 10 ppm V1 N1 = V2 N2 V1 . 100 ppm = 50 ml . 10 ppm V1 = 500 ml.ppm /100 ppm V1 = 5 ml
e. Kafein 12 ppm V1 N1 = V2 N2 V1 . 100 ppm = 50 ml . 12 ppm V1 = 600 ml.ppm /100 ppm V1 = 6 ml
IV.
DATA PENGAMATAN
4.1.
Pengukuran Spektrum
a. Data penentuan panjang gelombang maksimum Pada percobaan digunakan beberapa larutan standar untuk dimasukkan ke dalam kuvet sebagai berikut : -
Kafein 8 ppm Λ max
= 272,4 nm
A = 0,104
-
Kafein 2 ppm Λ max
= 201,8 nm
A = 0,424
-
Kafein 12 ppm Λ max
= 202,0 nm
A = 2,053 Dari beberapa data di atas, maka diambil nilai panjang gelombang maksimum dan absorbansi sebesar : Λ
4.2.
max = 272,4 nm
Pengukuran Photometric
A = 0,104
a. Tabel photometric No.
4.3.
A
K*A
1
0,112
0,1119
2
0,217
0,2169
3
0,434
0,4344
4
0,484
0,4836
5
0,578
0,5785
Pengukuran Quantitative a. Pembuatan kurva kalibrasi
Tabel pengamatan No.
Konsentrasi (ppm)
Absorban (A)
1
2
0,103
2
4
0,214
3
8
0,441
4
10
0,480
5
12
0,583
6
Sample : 0,258
4,9721
Kurva Kalibrasi
Kurva kalibrasi antara konsentrasi (c) lawan absorban (A) 0.7 y = 0.0469x + 0.0306 R² = 0.9837
0.6 0.5 0.4
absorban
0.3
Linear (absorban)
0.2 0.1 0 0
5
10
15
b. Pengukuran konsentrasi sampel Sampel dibuat dari limbah larutan standar yang telah digunakan.
V.
Sampel
Absorbansi (A)
Konsentrasi (c)
1
0,258
4,9721
PEMBAHASAN
5.1.
Nabila Vidiaty N (131424015) Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan kadar kafein yang terkadung dalam sampel. Sebelumnya dilakukan penentuan panjang gelombang maksimal dengan mennguji coba beberapa panjang gelombang dengan selisih 10λ. Akan tetapi masalah yang dihadapi ketika praktikum yaitu selisih panjang gelombang antara larutan dengan konsentrasi 8 ppm dan 2 ppm memiliki perbedaan yang sangat jauh. Hal serupa pun terjadi saat dilakukan penentuan panjang gelombang pada konsentrasi 12 ppm. Hasil yang didapat pada konsentrasi 8 ppm panjang gelombang 272,4
λ
memiliki nilai absorbansi sebesar 0,104 A. Pada konsentrasi 2 ppm memiliki panjang gelombang maksimal 201,8 λ dengan absorbansi 0,424 A. Sedangkan pada larutan dengan konsentrasi 12 ppm hasil yang didapat memiliki panjang gelombang maksimal 202,0 sebesar 2,053A.
λ
dan nilai absorbansi
Hal ini sangat berpengaruh pada penentuan konsentrasi sample. Karena seharusnya pada konsentrasi berapa pun nilai panjang gelombang maksimal pada setiap konsentrasi tetap sama. Hal ini juga bisa disebabkan karena pembuatan larutan standar yang salah prosedur atau kesalahan saat pengukuran larutan induk dan pereaksi.` 5.2.
Nadhira Rifarni (131424016) Tujuan dari praktikum kali ini adalah bertujuan untuk menentukan kadar kafein dengan metoda spektrofotometri. Alat yang digunakan spektrfotometer UV-1700 Shimadzu. Larutan standar yang digunakan adalah dengan membuat 100 ml larutan induk kafein dalam larutan 01 N HCl dengan konsentrasi 2, 4, 8, 10, dan 12 ppm di setiap 50 ml labu takar. Penentuan panjang gelombang dilakukan dengan selisih 10 λ. Panjang gelombang maksimum diukur dengan cara mengambil larutan standar 8 ppm
kedalam kuvet dan memasukan kuvet tersebut ke alat
spektrofotometer, lalu didapat hasil yaitu 272,4 nm dengan absorbansi 0,104 A. Sedangkan larutan standar 12 ppm didapat panjang gelombang sebesar 202,0 nm dengan absorbansi 2,053 A. Panjang gelombang 2 ppm adalah 201,8 nm dengan absorbansi 0,424 A. Pada pengukuran konsentrasi sampel limbah, 4,9721 c dengan absorbansi 0,258 A.l 5.3.
Nisa Mardiyah (131424018) Pada praktikum kali ini, dilakukan penentuan kadar kafein menggunakan alat spektrofotometri UV. Larutan kafein dijadikan larutan standar dengan beda konsentrasi, yaitu 2 ppm, 4 ppm, 8 ppm, 10 ppm dan 12 ppm. Pertama, pada spektrofotometri UV dilakukan pengukuran spektrum untuk penentuan panjang gelombang maksimum. Ketika kuvet di isi larutan standar 8 ppm, panjang gelombang maksimum yang didapatkan adalah 272,4 nm sedangkan absorbansi 0,104. Untuk larutan standar 2 ppm didapat panjang gelombang maksimum 201,8 nm dan absorbansi 0,424 sedangkan untuk larutan standar 12 ppm didapat panjang gelombang 202,0 dan absorbansi 2,053. Dari ketiga konsentrasi larutan standar, memiliki selisih nilai panjang gelombang maksimum yang besar, padahal
seharusnya dari ketiga larutan tersebut panjang gelombang maksimumnya tidak terlalu beda jauh. Hal ini disebabkan karena pembuatan larutan standar yang kurang benar. Dengan demikian, panjang gelombang maksimum yang diambil yaitu sebesar 272,04 nm dengan absorbansi 0,104. Kedua, dilakukan pengukuran photometric untuk mengukur A atau %T. Pada alat spektrofotometri UV, nilai A dapat dengan otomatis terlihat untuk masing-masing konsentrasi. Konsentrasi larutan standar 2 ppm memiliki absorbansi 0,112; 4 ppm memiliki absorbansi 0,217; 8 ppm memiliki absorbansi 0,434; 10 ppm memiiki absorbansi 0,484; dan 12 ppm memiliki absorbansi 0,5785. Dari data yang diperoleh, nilai absorbansi mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan konsentrasi. Dengan demikian, nilai absorbansi itu berbanding lurus dengan konsentrasi. Ketiga,
dilakukan
pengukuran
kuantitatif
yang
terdiri
dari
pembuatan kurva kalibrasi dan pengukuran konsentrasi sampel. Pada pembuatan kurva kalibrasi, dimasukkan data konsentrasi dan absorbansi dari larutan standar. Kurva kalibrasi yang dihasilkan berbentuk linear karena konsentrasi berbanding lurus dengan nilai absorbansi. Setelah itu, dilakukan pengukuran konsentrasi sampel. Sampel yang digunakan berupa limbah larutan standar yang habis dipakai. Pada alat spektrofotometri UV, terbaca besarnya konsentrasi larutan sampel yaitu 4,9721 dengan absorbansi 0,258.
VI.
KESIMPULAN
Pada praktikum kali ini dapat disimpulkan nilai panjang gelombang maksimum larutan standar kafein adalah 272,4 nm dan absorbansinya 0,104. Dari hasil pengujian sample, didapatkan nilai absorbansi sample berypa limbah larutan standar 0,258. Konsentrasi kafein terlarut dalam sample 4,9721 ppm.
