77751435-prinsip-spektrofotometer-uv-vis.pdf

27
1 PENENTUAN KADAR Fe(II) DALAM SAMPEL DENGAN MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER UV-VIS LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA INSTRUMEN Tanggal Praktikum : 22 Oktober 2010 Disusun Oleh : Kelompok 7 Risa Nurkomarasari (0800530) Ersan Yudhapratama (0801357) Redi Ahmad Fauzi (0805450) JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIDKAN INDONESIA 2010

Upload: sheranieyang-cukaciey-the-nightmare

Post on 28-Nov-2015

515 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

1

PENENTUAN KADAR Fe(II) DALAM SAMPEL DENGAN MENGGUNAKAN

SPEKTROFOTOMETER UV-VIS

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA INSTRUMEN

Tanggal Praktikum : 22 Oktober 2010

Disusun Oleh :

Kelompok 7

Risa Nurkomarasari (0800530)

Ersan Yudhapratama (0801357)

Redi Ahmad Fauzi (0805450)

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIDKAN INDONESIA

2010

Page 2: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

2

Tanggal Praktikum : 22 Oktober 2010

PENENTUAN KADAR Fe(II) DALAM SAMPEL DENGAN MENGGUNAKAN

SPEKTROFOTOMETER UV-VIS

A. Tujuan Praktikum

Mahasiswa dapat menentukan kadar Fe(II) dalam sampel dengan

menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis dan dapat mengoprasikan alat

spektrofotometer UV-Vis.

B. Tinjauan Pustaka

Teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak biasa

disebut spektroskopi UV-Vis. Dari spectrum absorpsi dapat diketahui panjang

gelombang dengan absorbans maksimum dari suatu unsur atau senyawa.

Konsentrasi suatu unsure atau senyawa juga dengan mudah dapat dihitung dari

kurva standar yang diukur pada panjang gelombang dengan absorbans maksimum.

Gambar 1. daerah spectrum radiasi elektromagnetik.

(Harvey, David. 2000 : 372)

Page 3: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

3

Spektrofotometer adalah alat pengukuran yang didasarkan pada interaksi

cahaya/sinar monokromatis dengan materi, yaitu pada saat sejumlah cahaya/sinar

monokromatis dilewatkan pada sebuah larutan, ada sebagian sinar yang diserap,

dihamburkan, dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan. Namun karena jumlah sinar

yang di hamburkan dan dipantulkan sangat kecil, maka dianggap tidak ada.

Apabila radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan berwarna,

maka radiasi dengan panjang gelombang tertentu akan diserap (absorpsi) secara

selektif dan radiasi lainnya akan diteruskan (transmisi). Absorpsi maksimum dari

larutan berwarna terjadi pada daerah warna yang berlawanan, misalnya larutan

warna merah akan menyerap radiasi maksimum pada daerah warna hijau. Dengan

perkataan lain warna yang diserap adalah warna komplementer dari warna yang

diamati.

Jika ditinjau secara mikro, maka ketika cahaya monokromatis melewati

larutan sampel, elektron-elektron yang terdapat di dalam sampel akan mendapatkan

energi dari cahaya yang dilewatkan dan kemudian tereksitasi ke orbital yang lebih

tinggi. Besarnya perpindahan elektron sama dengan energi radiasi yang berineraksi

dengan molekul. Eksitasi elektron ketingkat energi yang lebih tinggi tergantung

pada senyawa penyerapnya (kromofor penyerap). Proses ini terjadi dalam dua tahap,

yaitu

Tahap 1 : M + hv M*

Tahap 2 : M* M + Panas

Elektron-elektron yang tereksitasi bervariasi, tergantung dari jenis orbitalnya,

berikut adalah kemungkinan-kemungkinan yang terjadi ketika elektron tereksitasi

ketika mendapatkan energi dari cahaya yang masuk. Ada empat jenis transisi yang

mungkin terjadi, yaitu: σ σ*, n σ*, n π*, dan π π*

Tabel1. Transisi elektron

Page 4: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

4

Gambar 2. tingkat energi elektron molekul

Pada saat kondisi tereksitasi dan energinya habis, maka elektron tersebut

akan kembali ke keadaan semula dengan melepaskan sejumlah energi berupa cahaya

dengan panjang gelombang tertentu. Cahaya inilah yang kemudian di terima oleh

detektor. cahaya ini disebut cahaya komplementer. Berikut adalah tabel antara

panjang gelombang, warna utama dan warna komplementer:

Tabel2. Radiasi cahaya tampak dan warna komplementer

Semua senyawa organic mampu mengabsorbsi cahaya, sebab senyawa

organic mengandung electron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energy yang

lebih tinggi. Pengabsorbsian sinar ultra violet dan sinar tampak yang panjang

gelombangnya lebih besar, terbatas pada sejumlah gugus fungsional (chromophore)

yang mengandung electron valensi dengan energy eksitasi rendah. Berikut adalah

gugus-gugus penyerap cahaya pada panjang gelombang UV-Vis beserta transisi

yang terjadi.

Wavelength range

(nm)

Wave numbers

(cm-1) Colour

Complementary

colour

< 400 >25.000 Ultraviolet -

400-450 22.000-25.000 Violet Yellow

450-490 20.000-22.000 Blue Orange

490-550 18.000-20.000 Green Red

550-580 17.000-18.000 Yellow Violet

580-650 15.000-17.000 Orange Blue

650-700 14.000-15.000 Red Green

>700 <14.000 Infrared -

Page 5: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

5

Tabel3. gugus-gugus penyerap cahaya pada panjang gelombang UV-Vis

beserta transisi yang terjadi.

Gambar 3. Proses penyerapan cahaya

A = log ( Io / I1 ) = a b c

Keterangan :

Io = Intensitas sinar datang

I1 = Intensitas sinar yang diteruskan

a = Absorptivitas

b = Panjang sel/kuvet

c = konsentrasi (g/l)

A = Absorban

Page 6: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

6

Cahaya/sinar yang masuk dengan intensitas tertentu (I0) akan berkurang

intensitasnya ketika melewati larutan. Berkurangnya intensitas sinar dikarenakan

adanya serapan oleh larutan yang dilewati. Intensitas cahaya setelah melewati

larutan (It) disebut dengan transmitansi (T), dan biasanya dinyatakan dalam satuan

persen tranmitan (%T). Sedangkan cahaya yang diserap adalah absorbansi (A).

%𝑇 =It

I0 x100

-Log T = Log It

I0 = A

Berdasarkan hukum Lambert-Beer, absorbansi dari suatu sampel akan

sebanding dengan ketebalan, konsentrasi sampel dan absorptifitas molar. Bila

ketebalan benda (b) atau konsentrasi materi (c) yang dilewati bertambah, maka

cahaya akan lebih banyak diserap. Jadi absorbansi berbanding lurus dengan

ketebalan dan konsentrasi. Selain itu, faktor yang berpengaruh terhadap besar

kecilnya absorbansi adalah absorptifitas molar (ε) dari larutan yang di ukur itu

sendiri. Sehingga dari persamaan diatas dapat dirumuskan sebagai berikut:

A = ε b c

Hubungan antara absorbansi A dengan konsentrasi zat pengabsorbsi

adalah linier. Ada beberapa persyaratan yang harus diperhatikan yang mengikuti

hukum Lambert-Beer, yaitu :

1. Syarat konsentrasi, larutan yang dianalisis harus encer. Pada konsentrasi tinggi

jarak rata-rata di antara zat pengabsorbsi menjadi kecil sehingga masing-masing

zat mempengaruhi distribusi muatan tetangganya. Interaksi ini dapat mengubah

kemampuan untuk mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang yang

diberikan.

2. Syarat kimia, zat pengabsorbsi tidak boleh terdisosiasi atau bereaksi dengan

pelarut menghasilkan suatu produk yang berbeda dari zat yang dianalisis.

3. Syarat cahaya, hukum Beer berlaku untuk cahaya yang betul-betul

monokrhromatik (cahaya yang mempunyai satu macam panjang gelombang).

4. Syarat kejernihan, larutan yang dianalisis harus jernih karena kekeruhan larutan

yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid akan dihamburkan oleh partikel-

partikel koloid akibatnya kekuatan cahaya yang diabsorbsi berkurang dari yang

seharusnya.

Page 7: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

7

Instrumen pada spektroskopi UV-Vis

Gambar 4. Gambar alat spektronik-20

Instrumen pada spektroskopi UV-Vis terdiri dari lima komponen utama, yaitu :

1. Sumber radiasi, merupakan sumber cahaya, untuk spektroskopi UV-Vis

digunakan lampu wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar

biasa, daerah panjang gelombang (λ) adalah 350 – 2200 nanometer (nm). Di

bawah kira-kira 350 nm, keluaran lampu wolfram itu tidak memadai untuk

spektrofotometer dan harus digunakan sumber yang berbeda. Paling lazim

adalah lampu tabung tidak bermuatan (discas) hidrogen (atau deuterium) 175 ke

375 atau 400 nm. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk

sumber pada daerah ultraviolet (UV).

2. Monokhromator, berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar

monokromatris sesuai yang dibutuhkan untuk pengukuran.

Ada 2 macam monokromator yaitu :

1) Prisma

2) Grating (kisi difraksi)

Keuntungan menggunakan kisi difraksi :

- Dispersi sinar merata

- Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama

- Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spectrum

Cahaya monokromatis ini dapat dipilih panjang gelombang tertentu yang sesuai

Page 8: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

8

untuk kemudian dilewatkan melalui celah sempit yang disebut slit. Ketelitian

dari monokromator dipengaruhi juga oleh lebar celah (slit width) yang dipakai.

3. Wadah sampel, berfungsi untuk menyimpan sampel. Wadah sampel umumnya

disebut sel atau kuvet.

Kuvet harus memenuhi syarat- syarat sebagai berikut :

Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.

Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.

Harus tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.

Tidak boleh rapuh.

Mempunyai bentuk (design) yang sederhana.

4. Detektor, berfungsi untuk merubah sinar menjadi energy listrik yang sebanding

dengan besaran yang dapat diukur. Syarat-syarat sebuah detektor :

Kepekan yang tinggiPerbandingan isyarat atau signal dengan bising

tinggi

Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.

Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.

Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

5. Recorder, di dalam recorder signal tersebut direkam sebagai spectrum yang

berbentuk puncak-puncak. Spektrum absorpsi merupakan plot antara absorbans

sebagai ordinat dan panjang gelombang sebagai absis.

Gambar 5. Skema alat pada spektrofotometer UV-Vis

Page 9: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

9

Analisa Kualitatif

Analisa kualitatif menggunakan spektrofotometer UV-Vis sangatlah

terbatas, informasi yang didapatkan belum bisa memastikan secara detail tentang

gugus fungsi, atau zat aktif dari analit. Namun masih bisa digunakan untuk uji

kualitatif, dengan cara membandingkan serapan diantara panjang gelombang

tertentu dari analit dengan standar.

Gambar 6. kurva analisa kualitatif spektrofotometer

Analisa Kuantitatif

Analisa kuantitatif pada spektrofotometer berdasarkan hukum Lambert-

Beer. Namun ada beberapa faktor yang mempengaruhi absorbsi adalah jenis pelarut,

pH larutan, suhu, konsentrasi elektrolit yang tinggi, dan adanya zat pengganggu.

Sehingga bebeapa faktor tadi, harus benar-benar diperhatikan dalam melakukan

analisa kuantitatif.

Dalam melakukan analisa kuantitatif dengan menggunakan

spektrofotometer, memerlukan standar sebagai pembanding dari analit. Standar yang

digunakan adalah zat yang sama dengan analit namun memiliki kadar yang sudah

diketahui dengan pasti. Ada berbagai cara yang bisa dilakukan, yaitu dengan

menggunakan standar tunggal, deret standar, dan standar adisi.

Metode standar tunggal merupakan metode yang menggunakan satu buah

standar yang sudah diketahui dengan pasti kadarnya, kemudian dibandingkan

dengan sampel. Secara singkat rumus yang digunakan untuk menghitung

konsentrasi sampel adalah:

Page 10: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

10

𝐶𝑥 =Cs x Ax

As

Dimana Cx adalah konsentrasi sampel, Ax adalah Absorbansi dari

sampel, dan As adalah Absorbansi dari standar.

Metode yang kedua adalah metode deret standar. Metode ini,

menggunakan beberapa standar dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Selain itu,

yang membedakan antara deret standar dengan standar tunggal adalah deret standar

menggunakan persamaan garis linier untuk menghitung konsentrasi sampel.

Persamaan garis linier didapatkan dari memplotkan Absorbansi dengan konsentrasi.

Gambar 7. Kurva deret standar

Gambar 8. contoh kurva deret standar menggunakan microsoft excel

Dari kurva deret standar, didapatkan persamaan linier y = mx + c.

Dimana y adalah absorbansi, x adalah konsentrasi, sedangkan m adalah kemiringan /

slope. Slope (m) adalah perbandingan antara absorbansi terhadap konsentrasi,

sedangkan c / konstanta karena secara praktikum standar dimulai dari konsentrasi 0

maka seharusmya nilai y juga adalah 0 karena sesuai dengan hukum Lambert-Beer.

Namun ketika memasukkan nilai absorbansi dan konsentrasi kedalam kuva, nilai c

y = 0.102x + 0.004R² = 0.9996

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 2 4 6

Ab

sorb

ansi

Konsentrasi (ppm)

Series1

Linear (Series1)

Page 11: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

11

akan tetap muncul akibat dari perhitungan yang dilakukan oleh program, namun

karena nilainya sangat kecil maka dianggap tidak ada pengaruhnya, sehingga dapat

diabaikan. Sehingga persamaan untuk deret standar adalah y = mx.

Jadi, untuk mencari konsentrasi sampel hanya tinggal memasukan data

pengukuran absorbansi sampel ke persamaan y = mx. Dimana y adalah absorbansi

sampel hasil pengukuran, m adalah kemiringan garis, dan x adalah konsentrasi

sampel yang ingin diketahui.

Metode ketiga adalah dengan menggunakan standar adisi. Metode

standar adisi adalah metode yang hampir sama seperti metode deret standar. Namun

pada metode adisi standar, pada setiap larutan standar ditambahkan sampel dengan

sama banyak. Sehingga dalam perhitungan memerlukan beberapa perubahan

dibandingkan dengan perhitungan pada deret standar. Perhitungan untuk adisi

standar adalah sebagai berikut:

As =ɛ𝑏𝑉𝑥𝐶𝑥

𝑉𝑡+

ɛbVsCs

𝑉𝑡

Plot As sebagai fungsi Vs merupakan garis lurus dari :

As = α + β Vs

Dimana slope β dan perpotongan α sesuai adalah

β =ɛbCs

Vt

dan

𝑥 =ɛbVxCx

Vt

Cx dapat diperoleh dari perbandingan dua besaran α dan β dan harga-harga Cs, Vx,

dan Vs yang diketahui, jadi rumusnya menjadi

α

β=

ɛbVxCx/Vt

ɛbCs/Vt=

VxCx

𝐶𝑠

Dari penyerderhanaan persamaan di atas, didapatkan persamaan

Cx =αCs

βVx

Prinsip Pengukuran Sampel

Unsur besi (Fe) merupakan salah satu unsur yang dapat diukur

konsentrasinya dengan menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis. Namun,

Page 12: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

12

pengukuran tidak bisa dilakukan secara langsung pada sampel, karena unsur Fe

yang terdapat di dalam sampel tidak memenuhi persyaratan untuk dapat diukur

dengan alat spektrofotometer UV-Vis. Unsur Fe2+

di dalam sampel tidak

mempunyai warna, unsur Fe mempunyai biloks 2+ dan 3+ sehingga belum bisa

dipastikan apakah Fe2+

ataukah Fe3+

yang diukur, masih terdapat pengotor sehingga

mengganggu pengukuran.

Untuk mengatasi kondisi tersebut, maka seluruh unsur Fe dalam sampel

harus dibuat dengan biloks yang sama (2+). Untuk meyakinkan agar unsur Fe

didalam sampel mempunyai biloks 2+, maka perlu ditambahkan asam, karena dalam

suasana asam, Fe akan mempunyai biloks 2+. Asam yang digunakan adalah asam

sulfat, tujuannya untuk mengurangi matriks di dalam sampel / standar.

Kemudian warna yang stabil itu dihasilkan oleh besi yang membentuk

senyawa kompleks dengan pereaksi tertentu. Pereaksi yang dapat membentuk

senyawa kompleks yang stabil dengan Fe salah satunya adalah ortofenantrolin.

Senyawa kompleks dapat terbentuk karena Fe mempunyai orbital kosong yang

dapat digunakan untuk menampung pasangan elektron bebas pada ortofenantrolin.

Berikut adalah reaksi yang terjadi:

2Fe3+

+ 2NH2OH.HCl + 2OH- 2Fe

2+ + N2 + 4H2O + H

+ + Cl

-

Fe2+

+ 3 phen → [Fe(phen)3]2+

C. Alat dan Bahan

1.Alat:

Spektrofotometer Uv-Vis 1 set

Spatula 1 buah

Botol semprot 1 buah

Batang pengaduk 1 buah

Page 13: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

13

Corong pendek 1 buah

Labu ukur 100 mL 1 buah

Labu ukur 25 mL 7 buah

Pipet 1 mL 1 buah

Pipet 5 mL 1 buah

Pipet 8 mL 1 buah

Ball pipet 1 buah

Gelas Kimia 100 mL 1 buah

gelas kimia 250 mL 1 buah

Pipet tetes 5 buah

2. Bahan :

Garam Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O 0,07 gram

H2SO4 2M 5 mL

Aquades secukupnya

Hidroksilamin-HCl 5 % 6 mL

1,10-fenantrolin 0,1 % 30 mL

Natrium asetat 5 % 48 mL

D. Prosedur Kerja

1. Pembuatan larutan baku Fe(II) 100 ppm

Serbuk atau padatan garam Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O ditimbang sebanyak 0,07

gram, kemudian dilarutkan dengan sedikit air dalam labu ukur 100 mL dan

diaduk sampai larut dan dibilas dengan menggunakan aquades. Kemudian labu

ukur itu ditambahkan 5 mL H2SO4 2M untuk menghindari terjadinya hidrolisis.

Setelah itu larutan diencerkan dengan aquades hinga tanda batas pada labu ukur

dan dikocok sampai larutan itu menjadi homogen.

2. Pembuatan larutan deret standar

Larutan baku Fe(II) 100 ppm diencerkan menjadi 10 ppm. Kemudian

dari larutan baku Fe(II) 10 ppm di pipet masing-masing 1,25 mL (0,5) ppm; 2,5

mL (1 ppm) ;3,75 mL (1,5 ppm); 5 mL(2 ppm); 6,25 mL (2,5 ppm); dengan

menggunakan pipet gondok dan setelah itu dimasukkan ke dalam labu ukur 25

mL.Sebelum larutan diencerkan,larutan ditambahkan 1 mL larutan

hidroksilamin-HCl 5%, 5 mL 1,10-fenantrolin 0,1% dan 8 mL natrium asetat 5

Page 14: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

14

% secara berurutan ke dalam labu masing-masing.Setelah itu larutan diencerkan

hingga tanda batas pada labu dan dikocok hingga larutan homogen.

3. Pembuatan Larutan Sampel

Sampel dipipet kedalam labu takar 25 ml,lalu ditambahkan 1 mL larutan

hidroksilamin-HCl 5%, 5 mL 1,10-fenantrolin 0,1% dan 8 mL natrium asetat 5

% secara berurutan.Kemudian larutan dibiarkan selama 10 menit dan larutan itu

kemudian diencerkan hingga mencapai tanda batas labu dan dikocok sampai

larutan menjadi homogen.

4. Penentuan panjang gelombang maksimum

Pada penentuan panjang gelombang maksimum ini menggunakan larutan

deret standar 1,5 ppm. Kemudian larutan itu diukur serapannya pada panjang

gelombang 400-600nm dengan pengaturan jarak tiap pengukuran 10 nm.

5. Pengukuran absorbansi deret larutan standar dan sampel

Pengukuran larutan deret standar dan larutan sampel dilakukan pada

panjang gelombang maksimum yang telah diukur sebelumnya.Setelah itu kita

pasti mendapatkan konsentrasi Fe(II) pada sampel dari hasil pengukuran larutan

deret standar dan larutan sampel dan kemudian dibuat kurva kalibrasi

standar.Sampel diencerkan kembali jika serapan yang terukur berada di luar

rentang deret standar yang telah terukur sebelumnya

E. Hasil dan Analisis data

1. Hasil Percobaan

Dari hasil analisis pada penentuan panjang gelombang maksimum yang

dilakukan pada larutan standar 1,5 ppm diperoleh 𝜆 maksimum yaitu dengan

panjang gelombang 505 nm.

Tabel penentuan λmaks pada larutan standar 1,5 ppm

𝜆 (nm) % T A

𝜆 (nm) % T A

450 55 0.2596 505 48 0.3187

460 53 0.2757 510 48 0.3187

470 50 0.301 515 49 0.3098

480 50 0.301 520 51 0.2924

Page 15: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

15

485 49 0.3098 530 57 0.2441

490 49 0.3098 540 67 0.1739

495 49 0.3098 550 76 0.1191

500 48 0.3187

Kurva penentuan Panjang gelombang maksimum

Panjang gelombang maksimum ini digunakan untuk mencari absorbansi

maksimum dari larutan deret standar dan sampel. Di bawah ini merupakan hasil

pengukuran larutan deret standar dan sampel pada 𝜆 maks 505 nm.

Tabel hasil pengukuran larutan deret standar dan sampel pada 𝜆 505 nm

Konsentrasi

(ppm) Absorbansi

0 0

0,5 0.1079

1 0.2146

1,5 0.3187

2 0.4436

2,5 0.5528

sampel 0.3872

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

450 460 470 480 485 490 495 500 505 510 515 520 530 540 550

Ab

sorb

ansi

Panjang Gelombang (λ ) nm

𝜆 Maks pada 505 nm

Page 16: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

16

Kurva Kalibrasi Deret Standar

Persamaan Garis : y = 0,2215x-0,0039

Penentuan Konsentrasi Sampel

Diketahui : A sampel : 0,3872 pada 𝜆 maks 525 nm

Persamaan Garis : y = 0,2215x-0,0039

Ditanyakan: Konsentrasi Sampel?

Penyelesaian : y = 0,2215x-0,0039

0,3872 = 0,2215 C -0,0039

C= 0,3911

0,2215 = 1,76 ppm

Jadi konsentrasi sampel = 1,76 ppm

2. Analisis Data dan Pembahasan

Pada percobaan ini dilakukan penentuan kadar Fe(II) dalam sampel

dengan menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis. Sedangkan tujuan dari

percobaan ini adalah untuk menentukan kadar Fe(II) dalam sampel dengan

menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis dan dapat mengoperasikan alat

spektrofotometer UV-Vis.

Pada teknik spektroskopi UV-Vis ini dari spektrum absorpsi dapat

diketahui panjang gelombang dengan absorbans-maksimum dari suatu unsur atau

senyawa. Konsentrasi suatu unsur atau senyawa juga dengan mudah dapat dihitung

dari kurva standar yang diukur pada panjang gelombang dengan absorbansi

maksimum.

y = 0.2215x - 0.0039R² = 0.9993

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Ab

sorb

ansi

Konsentrasi (ppm)

A

Linear (A)

Linear (A)

Page 17: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

17

Besi merupakan salah satu elemen kimiawi yang banyak terdapat di

perairan dan tanah. Unsur ini memiliki dua tingkat oksidasi, yaitu Fe2+

(ferro) dan

Fe3+

(ferri). Besi di dalam air terdapat sebagai Fe2+

dan Fe3+

. Besi akan membentuk

senyawa yang lebih stabil dengan senyawa-senyawa tertentu dalam bentuk Fe3+

.

Syarat senyawa yang dapat dianalisa dengan menggunakan teknik UV-

Vis ini adalah senyawa tersebut harus berwarna dan stabil untuk jangka waktu yang

cukup lama. Selain itu ada beberapa persyaratan yang harus diperhatikan yang

mengikuti hukum lambertbeer. Persyaratan hukum lambert beer adalah syarat

konsentrasi yaitu larutan yang akan diuji harus encer; syarat kimia yaitu zat

pengabsorbsi tidak boleh terdisosiasi, berasosiasi atau bereaksi dengan pelarut;

syarat cahaya yaitu berlaku untuk cahaya monokromatis;dan larutan yang akan

diukur harus jernih.

Fe(II) adalah senyawa yang berwarna akan tetapi senyawa ini dapat

dengan mudah teroksidasi menjadi Fe(III) dengan demikian tidak bisa langsung

ditentukan dengan teknik spektroskopi UV-Vis ini. Cara yang bisa dilakukan adalah

dengan mereaksikan senyawa tersebut dengan senyawa lain agar membentuk

senyawa stabil dan memiliki warna. Fe2+

berwarna hijau, namun tidak stabil dan

mudah teroksidasi menjadi Fe3+

yang berwarna kuning. Maka dari itu Fe3+

yang ada

dalam sampel harus direduksi terlebih dahulu menjadi Fe2+

agar pengukurannya

lebih optimal. Pereduksi yang dipakai adalah hidroksilamin-HCl. Hidroksilamin

klorida dalam larutan berfungsi agar ion besi tetap stabil berada pada keadaan

bilangan oksidasi 2+. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut :

2Fe3+

+ 2NH2OH.HCl + 2OH- 2Fe

2+ + N2 + 4H2O + H

+ + Cl

-

Untuk membentuk senyawa yang lebih stabil maka Fe2+

diubah menjadi

senyawa kompleksnya. Senyawa kompleks merupakan suatu senyawa yang terdiri

dari atom pusat dan ligan. Atom logam atau ion logam disebut dengan atom pusat,

sedangkan atom yang dapat mendonorkan elektronnya ke atom logam disebut

dengan atom donor (ligan).

Pada Percobaan ini pereaksi yang digunakan adalah dengan mereaksikan

Fe(II) ini dengan senyawa pengompleks 1,10-fenantrolin yang membentuk

kompleks berwarna merah jingga. Orthofenantrolin (atau o-fenantrolin) sebagai

agen pengompleks dapat berikatan Fe2+. Alasan pemilihan kompleks ini adalah

Page 18: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

18

karena memiliki tetapan pembentukan kompleks yang besar sehingga hampir semua

Fe(II) yang ada bereaksi membentuk kompleks dan kompleks yang dihasilkan stabil

serta memiliki warna.

Pembentukan kompleks ini dipengaruhi oleh pH. pH dibuat tetap dengan

ditambahkannya larutan buffer atau larutan penyangga CH3COONa 5% yang bisa

menjaga pH berada pada pH optimum. pH diatur demikian agar kompleks yang

terbentuk stabil. pH optimumnya adalah pada 6-9 dengan demikian bisa

ditambahkan buffer natrium asetat. Karena jika terlalu asam, tidak akan terbentuk

senyawa kompleks [Fe(Phen)3]2+

. Selain itu pH harus tetap dijaga dalam kondisi

optimal, jika pH terlalu besar, akan terjadi endapan endapan dari garam-garam besi.

Reaksi yang terjadi antara Fe(II) dengan 1,10-fenatrolin adalah:

Fe2+

+ 3 phen → [Fe(phen)3]2+

1,10 phenantrolin mempunyai struktur sebagai berikut :

Sedangkan kompleks [Fe(phen)3]2+

adalah sebagai berikut ;

Logam Fe(II) merupakan logam transisi yang memiliki konfigurasi

elektron 26Fe2+

=[18Ar] 3d6

pada keadaan dasar sehingga dapat dibuat kompleks.

Orbital d pada atom pusat Fe2+

mengalami splitting orbital. Ligan 1,10 phenantrolin

merupakan ligan kuat yang dapat mendesak elektron kekeadaan tereksitasi. Oleh

karena itu pembentukan kompleks ini melibatkan eksitasi dan hibridisasi d2sp

3. 1,10

phenantrolin merupakan ligan bidentat, yaitu ligan yang memiliki dua nomor atom.

Senyawa ini dapat memberikan warna yang dapat dianalisis dengan metode

Page 19: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

19

spektrofotometri dengan memperhitungkan besar persentase transmitan atau

absorbansinya.

Dalam percobaan ini, terlebih dahulu harus dilakukan matching kuvet,

kuvet yang akan dipakai dipilih yang ditentukan berdasarkan hasil absorbansi dari

senyawa yang panjang gelombang maksimumnya telah diketahui yaitu CoCl2.

Kuvet yang mempunyai absorbansi sama atau berdekatan dipilih dan digunakan

untuk pengukuran.

Selanjutnya dilakukan penentuan panjang gelombang maksimum pada

larutan standar 1,5 ppm. Penentuan ini dilakukan pada rentang 450 nm sampai 550

nm dan dipih panjang gelombang dengan absorbansi maksimum. Dari hasil analisis

diperoleh panjang gelombang maksimum adalah pada 505 nm dengan absorbansi

sebesar 0.3187.

Panjang gelombang maksimum ini digunakan untuk mencari absorbasi

maksimum dari larutan deret standar dan sampel. Dari nilai absorbansi ini dapat

diketahui konsentrasi Fe(II) dalam sampel. Hal ini sesuai dengan hukum Lambert-

Beer, yaitu konsentrasi sebanding dengan nilai absorbansinya.

Larutan deret standar dengan konsentrasi yang berbeda diukur

absorbansinya pada 𝜆 maks, dan diplotkan terhadap konsentrasi pada kurva kalibrasi

deret standar. Dari kurva kalibrasi didapatkan persamaan garis linier yaitu y=

0,2215x-0,0039 dengan R2 = 0,9993. Persamaan garis ini digunakan untuk

menghitung konsentrasi Fe(II) pada sampel. Dari hasil perhitungan diperoleh

konsentrasi Fe(II) dalam sampel sebesar 1,76 ppm.

F. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa kadar

Fe(II)dalam sampel sebesar 1,76 ppm.

G. Daftar Pustaka

Effendy. 2007. Perspektif Baru Kimia Koordinasi. Malang: Banyumedia Publishing.

Harvey, David. (2000). Modern Analytical Chemistry. USA: The McGraw-Hill

Companies.

Hendayana, Sumar. 1994. Kimia Analitik Instrumen. Semarang: IKIP Semarang

Press.

Page 20: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

20

Mudzakir, Ahmad.dkk. (2008). Praktikum Kimia Anorganik (KI 425). Bandung :

Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI.

Tim Kimia Analitik Instrumen. (2010). Penuntun Praktikum Kimia Analitik

Instrumen (KI-431). Bandung : Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI.

Wiryawan, Adam. Dkk. (2007). Kimia Analitik. Malang :Departemen Pendidikan

Nasional

Page 21: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

21

LAMPIRAN

1. Perhitungan Pembuatan Larutan

Pembuatan larutan baku Fe(II) 100 ppm

Diketahui : Ar Fe = 56 g/mol

Mm Fe(NH4OH)2(SO4)2.6H2O = 392 g/mol

Konsentrasi Fe (II) 100 ppm dalam 100 mL

Ditanyakan : m Fe(NH4OH)2(SO4)2.6H2O

Penyalesaian :

C =massa

Volume

100 ppm = massa (Fe )

0,1 L

Massa(Fe) = 10 mg

Massa Fe(NH4OH)2(SO4)2.6H2O = massa Fe x Mm Fe (NH 4OH )2(SO 4)2.6H2O

Mm (Fe )

= 0,010 g x 408 g/mol

56 g/mol

= 0,0728 gram

Pembuatan larutan 1,10-fenantrolin 0,1% dalam 100 mL

Diketahui : V H2O = 100 mL

Ditanyakan : m fenantrolin?

Penyelesaian : m fenantrolin = 0,1% x 100 mL = 0,1 gram

Pembuatan larutan hidroksilamin-HCl 5% dalam 50 mL

Diketahui : V H2O = 50 mL

Ditanyakan : m hidroksilamin-HCl?

Penyelesaian : m hidroksilamin-HCl = 5% x 50 mL = 2,5 gram

Pembuatan larutan CH3COONa 5% dalam 100 mL

Diketahui : V H2O = 100 mL

Ditanyakan : m CH3COONa?

Penyelesaian : m CH3COONa = 5% x 100 mL = 5 gram

Pembuatan larutan deret standar Fe(II) dalam 25 mL

Page 22: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

22

M1 = konsentrasi larutan baku Fe (II)

M2 = konsentrasi larutan standar Fe (II)

V1 = volume larutan baku Fe (II)

V2 = volume larutan standar Fe (II)

10 ppm

M1. V1 = M2. V2

100 ppm. V1 = 10 ppm. 25 mL

V1 = 10 ppm. 25 mL

100 ppm

V1 = 2,5 mL

0,5 ppm

M1. V1 = M2. V2

10 ppm. V1 = 0,5 ppm. 25 mL

V1 = 0,5 ppm. 25 mL

10 ppm

V1 = 1,25 mL

1 ppm

M1. V1 = M2. V2

10 ppm. V1 = 1 ppm. 25 mL

V1 = 1 ppm. 25 mL

10 ppm

V1 = 2,5 mL

1,5 ppm

M1. V1 = M2. V2

10 ppm. V1 = 1,5 ppm. 25 mL

V1 = 1,5 ppm. 25 mL

10 ppm

V1 = 3,75 mL

2 ppm

M1. V1 = M2. V2

10 ppm. V1 = 2 ppm. 25 mL

Page 23: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

23

V1 = 2 ppm. 25 mL

10 ppm

V1 = 5 mL

2,5 ppm

M1. V1 = M2. V2

10 ppm. V1 = 2,5 ppm. 25 mL

V1 = 2,5 ppm. 25 mL

10 ppm

V1 = 6,25 mL

2. Pengolahan Data

Pengamatan pada Penentuan 𝝀 maksimum dan pengukuran sampel

Tabel penentuan λmaks pada larutan standar 1,5 ppm

𝜆 (nm) % T A

450 55 0.2596

460 53 0.2757

470 50 0.301

480 50 0.301

485 49 0.3098

490 49 0.3098

495 49 0.3098

500 48 0.3187

505 48 0.3187

510 48 0.3187

515 49 0.3098

520 51 0.2924

530 57 0.2441

540 67 0.1739

550 76 0.1191

Page 24: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

24

Kurva penentuan Panjang gelombang maksimum

Tabel pengamatan untuk kurva kalibrasi deret standar pada 𝜆 maks 505 nm

Konsentrasi

(ppm) Absorbansi

0 0

0,5 0.1079

1 0.2146

1,5 0.3187

2 0.4436

2,5 0.5528

sampel 0.3872

Kurva Kalibrasi Deret Standar

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

450 460 470 480 485 490 495 500 505 510 515 520 530 540 550

abso

rban

si

Panjang gelombang (λ ) nm

𝜆 Maks pada 505 nm

Page 25: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

25

Penentuan Konsentrasi Sampel

Diketahui : A sampel : 0,3872 pada 𝜆 maks 525 nm

Persamaan Garis : y = 0,2215x-0,0039

Ditanyakan: Konsentrasi Sampel?

Penyelesaian : y = 0,2215x-0,0039

0,3872 = 0,2215 C -0,0039

C= 0,3911

0,2215 = 1,76 ppm

Jadi konsentrasi sampel = 1,76 ppm

= 3. Pengoperasian Alat

a. Kabel penghubung dipastikan tersambung ke saklar listrik

b. Tekan tombol power, ON

c. Diamkan alat selama 15 menit

d. Mode tampilan diatur menjadi Absorbansi dengan cara menekan tombol

A

e. Panjang gelombang diatur sampai panjang gelombang yang akan diukur

f. Kuvet berisi larutan blanko dimasukkan ke tempat sampel

g. Tombol 100% T ditekan, tunggu hingga muncul tulisan BLA di layar

h. Kelurkan kuvet larutan blanko, lalu kuvet yang berisi larutan senyawa

yang akan dianalisis dimasukkan ke tempat sampel

i. Amati harga A yang muncul dilayar dan dicatat

j. Kuvet larutan analit dikeluarkan

y = 0.2215x - 0.0039R² = 0.9993

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 1 2 3

Ab

sorb

ansi

Konsentrasi (ppm)

A

Linear (A)

Linear (A)

Page 26: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

26

k. Selanjutnya, langkah 5-10 diulangi untuk menganalisis larutan dengan

konsentrasi berbeda

l. Jika sudah selesai, tombol power ditekan, OFF

m. Kabel penghubung dicabut

FOTO PRAKTIKUM

Alat-alat yang digunakan saat praktikum

dilakukan.

Bahan-bahan yang digunakan saat praktikum

dilakukan.

Larutan deret standar saat praktikum.

Spektronik-20

Page 27: 77751435-PRINSIP-SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS.pdf

27