BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Memahami prinsip analisa dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS

Mampu mengoperasikan alat UV-VIS DR/2400 spektrofotometer

Mampu mempersiapkan sampel demgan cermat

Menganalisa sampel seperti kadar besi dalam sampel

1.2 Dasar Teori

1.2.1 Spektrometri UV-Visible

Spektrometri adalah metode analisa kimia berdasarkan spektroskopis.

Spektroskopis adalah ilmu yang mempelajari interaksi gelombang elektromagnetik

(cahaya) dengan dengan materi. Prinsip spektrofotometri adalah penyerapan sinar oleh

spesifik kimia pada gelombang tertentu. Spektrofotometri UV-Visible adalah bagian

teknik analisa spektroskopi yang memakai sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet

dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen

spektrofotometer. Spektrofotometer yang digunakan adalah spektrofotometer UV-VIS

DR/2400.

Prinsip kerja dari spektrofotometri UV-Visible adalah penyerapan cahaya oleh

molekul-molekul. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-Visible

(tampak) karena mereka mengandung elektron, baik berpasangan maupun sendiri yang

dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, panjang gelombang bila mana

absorpsi itu terjadi, bergantung pada kekuatan elektron itu terikat dalam molekul.

Elektron dalam suatu ikatan kovalen tunggal terikat dengan kuat dan diperlukan radiasi

berenergi tinggi atau panjang gelombang rendah untuk eksitasinya.

Spektrofotometri UV-Visible dapat menentukan penentuan terhadap sampel yang

berupa larutan, gas, atau uap. Untuk sampel yang berupa larutan perlu diperhatikan

beberapa persyaratan pelarut yang dipakai antara lain:

1

200 nm 900 nm

λ

1. Pelarut yang dipakai tidak mengandung ikatan rangkap terkonjugasi pada struktur

molekulnya dan tidak berwarna

2. Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisa

3. Kemurniannya harus tinggi untuk dianalisa

Spektrofotometri UV-Visible melibatkan energi elektromagnetik cukup besar pada

molekul yang dianalisis, sehingga Spektrofotometri UV-Visible lebih banyak dipakai

untuk analisa kuantitatif dibanding analisa kualitatif.

1.2.2 Spektrum Elektromagnetik

Berbagai eksperimen dalam laboratorium fisika paling baik ditafsirkan dengan

menggunakan gagasan bahwa cahaya dirambatkan dalam bentuk gelombang transversal.

Dengan pengukuran yang tepat, gelombang–gelombang ini dapat dicirikan menurut

panjang gelombangnya, kecepatan dan besaran lainnya dapat digunakan untuk

memberikan gerakan gelombang apa saja. Gambar berikut menyatakan bahwa panjang

gelombang mengacu ke jarak dua gunung (lembah yang berdampingan) dari gelombang

itu. Kebalikan panjang glombang, yakni banyaknya gelombang dalam satu satuan

panjang, diacu sebagai bilangan gelombang. Garis depan gelombang bergerak dengan

kecepatan tertentu. Banyaknya daur atau gelombang lengkap yang melewati suatu titik

yang diam persatuan waktu diberi istilah frekuensi. Hubungan sifat – sifat ini adalah

mengikuti rumus 1❑=v= vf

c , dimana = panjang gelombang, v = bilangan gelombang,

c = kecepatan cahaya.

Gambar 1.1 Gelombang transversal

2

Kecepatan cahaya adalah 3 x 1010 cm/ det. Berbagai satuan digunakan untuk

panjang gelombang bergantung pada daerah spektrum. Untuk radiasi ultraviolet dan

tampak, digunakan satuan Amstrong dan nanometer. Sedangkan mikrometer (m)

merupakan satuan yang lazim unntuk infra merah. Satu mikrometer, m didefinisikan

sebagai 10-6 dan satu nanometer, nm = 10-9 m atau 10-7 cm. Satu satuan Amstrong adalah

10-10 m. Jadi, 1 nm = 10 Å.

Spektra elektronik senyawaan dalam fase uap kadang-kadang menunjukkan struktur

halus dalam mana sumbangan vibrasi dapat teramati, namun dalam fase-fase mampat,

tingkat energi molekul demikian terganggu oleh tetangga-tetangga dekatnya, sehingga

sering kali hanya tampak pita lebar. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam

daerah UV – Visible (tampak) karena mengandung elektron, baik sekutu maupun

menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi. Panjang

gelombang dimana absorbansi terjadi bergantung pada betapa kuat elektron itu terikat

dalam molekul. Elektron dalam suatu ikatan kovalen tunggal terikat dengan kuat, dan

diperlukan radiasi berenergi tinggi atau panjang gelombang pendek untuk eksitansinya.

1.2.3 Aspek Kuantitatif Absorbsi

Spektra serapan dapat diperoleh dengan menggunakan sampel dalam bebagai

bentuk gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam berbagai pelarut dan bahkan zat padat.

Kebanyakan kerja analitis melibatkan larutan dan disni kita ingin mengembangkan

pemberian kuantitatif dari hubungan antara konsentrasi suatu larutan dan kemampuan

menyerap radiasi. Sekaligus harus menyadari bahwa tingkat kejadian absorbsi juga

tergantung pada jarak yang diarungi radiasi melewati larutan itu. Serapan juga

bergantung pada panjang gelombang radiasi dan sifat dasar spesies molekul dalam

larutan.

1.2.4 Spektrofotometer Berkas Tunggal

Komponen yang penting sekali dari suatu spetrofotometer adalah: sumber cahaya,

monokromator, wadah sampel, detector, amplifier (pengganda) dan piranti baca.

3

Sumber Monokromator Sampel Detektor

Amplifier(Pengganda)

Piranti Baca

Bagan Optis

1.2.4.1 Sumber

Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak maupun daerah ultraviolet

dekat dan infra merah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari

wolfram. Pada kondisi operasi biasa, kekuatan lampu wolfram ini memadai dari sekitar

325 atau 350 nm ke sekitar 3 m energi yang dipancarkan oleh kawat yang dipanaskan

itu beraneka ragam menurut panjang gelombang. Dstribusi energi merupakan fungsi

temperatur kawat, yang selanjutnya bergantung pada voltase yang disuplai kepada

lampu.

1.2.4.2 Monokromator

Ini adalah piranti optis memencilkan suatu berkas radiasi dari suatu smber

berkesinambungan, berkas yang memiliki kemurnian spektral yang tinggi dengan

panjang gelombang apa saja yang diinginkan. Komponen yang hakiki (esensial) dari

suatu monokromator adalah suatu sistem celah dan suatu unsur dispersif. Radiasi dari

sumber difokuskan ke celah masuk, kemudian disejajarkan oleh sebuah lensa atau

cermin sehingga suatu berkas sejajar jatuh ke unsur pendispersi, yang berupa prisma

atau suatu kiai difraksi. Dengan memutar prisma atau kisi itu secara mekanis, aneka

porsi spektrum yng dihasilkan oleh unsur dispersi dipusatkan pada celah keluar, dari situ

lewat jalan optis lebih jauh, porsi-porsi itu menuju sampel.

4

1.2.4.3 Wadah Sampel

Kebanyakan spektrofotometri melibatkan larutan dan karenanya kebanyakan wadah

sampel adalah sel untuk menaruh cairan ke dalam berkas cahaya spektrofotometer. Sel

itu haruslah meneruskan energi cahaya dalam spektral yang diminati. Jadi, sel kaca

untuk melayani dearah tampak sedangkan sel kuarsa atau kaca silika tinggi isimewa

untuk daerah ultraviolet dan gram dapur alam untuk infra merah. Tabung-taung sebagai

wadah sampel harus diletakan secara reprodusibel dengan membubuhkan tanda pada

satu sisi tabung dan tanda itu selalu tetap arahnya tiap kali ditaruh dalam instrumen. Sel-

sel lebih baik bila permukaan optisnya mendatar. Sel-sel harus diisi sedemikian rupa

sehingga berkas cahaya menembus larutan, dengan meniskus terletak seluruhnya di atas

berkas.

1.2.4.4 Detektor

Dalam sebuah detektor untuk suatu spektrofotometer, kita menginginkan kepekaan

yang tinggi dalam daerah spektral yag diminati, respons yang linier terhadap daya

radiasi, waktu respons yang cepat, dapat digandakan, kestabilan yang tinggi atau tingkat

’’bisingan’’ yang rendah. Macam-macam detektor yang telah digunakan secara meluas

didasarkan pada perubahan fotokimia (terutama fotografi), efek fotolistrik dan efek

termolisrik. Detektor fotolistrik yang paling sederhana adalah tabug foton. Ini berupa

tabung tanpa udara, dengan jendela yang tembus cahaya, yang berisi sepasang elektroda,

melintasi elektroda itu diberi selisih potensial.

1.2.5 Kegunaan UV-Visible Spektrofotometer

UV –Visble spektrofotometer dapat digunakan untuk menentukan kandungan zat

organik maupun anorganik dalam suatu larutan. Absorbsi energi radiasi pada daerah

spektrum UV dan Visible tergantung pada jumlah dan susunan elektron pada molekul –

melekul atau ion – ion penyerap. Pada senyawa anorganik penyerapan terjadi bilamana

ada energi level, yang kosong tertutup oleh energi level yang penuh, biasanya terbentuk

dengan koordinat kovalen dengan atom lain. Absorbsi pada molekul – molekul organik

tergantung pada sebaran elektron – elektron pada molekul. Senyawa organik jenuh tidak

5

menunjuk adanya absorbsi untuk daerah visible dan UV. Senyawa dengan ikatan ganda

menyerap dengan kuat pada daerah UV. Ikatan rangkap terkonjugasi menyerap panjang

gelombang yang lebih panjang. Sistem terkonjugasi sempurna dalam sebuah senyawa

disebut chromopore dari senyawa itu. Berikut adalah contoh senyawa organik dengan

chromophorenya, serta panjang gelombang yang diserap, dan perkiraan nilai molar

absorbsivitasnya :

Senyawa Chromophore Pelarut λ max, nm Log ε

Acetylene C = C Uap 173 3,8

Acetone C = O Hexane 188 2,9

Butadiene C = C – C = C Hexane 217 4,3

Crotonaldehyde C = C – C = O Ethanol 217 4,2

Analisa dengan spektrofotometri UV-Visible selalu melibatkan pembacaan radiasi

elektromagnetik oleh molekul atau radiasi elektromagnetik ang diteruskan, keduanya

dikenal dengan absorbansi (A) tanpa satuan dan transmitansi denagn satuan persen (%).

Spektrometri dapat dibayangkan sebagai suatu perpanjangan dari penilikan visual

dalam mana studi yang lebih rinci mengenai lebih besar dalam pencirian dan

pengukuran kuantitatif. Dengan menggantikan mata manusia dengan detector-detektor

radiasi lain, dimungkinkan studi absorbs (serapan) di luar daerah, spectrum tampak dan

sering kali eksperimen spektrometri dilekukan secara automatic. Dalam penggunaan

dewasa ini, istilah spektrometri menyiratkan pengukuran jauhnya penyarapan energy

cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi,

demikian pula pengukuran penyerapan yang menyendiri pada suatu panjang gelombang

tertentu.

Dalam daerah tampak dari spectrum itu, manuvia dengan ketampakan warna dengan

indera subyektif mengenai warna, dan memang warna kadang-kadang digunakan agar

6

tidak repot untuk menandai porsi-porsi spectrum tertentu, seperti dipaparkan dalam

klasifikasi dalam tabel berikut:

Tabel 1.1 Spektrum tampak dan warna – warna komplementer

Panjang gelombang

(nm)warna Warna komplementer

400 – 435 Violet Kuning – hijau

435 – 480 Biru Kuning

480 – 490 Hijau – biru Jingga – orange

490 – 500 Biru – hijau Merah

500 – 560 Hijau Ungu

560 – 580 Kuning – hijau Violet

580 – 595 Kuning Biru

595 – 610 Jingga / orange Hijau – biru

610 – 750 Merah Biru – hijau

Spectra elektronik senyawa dalam fase uap kadang-kadang menunjukkan struktur

halus dalam mana sumbangan vibrasi dapat teramati.

Metode analisa spektrometri banyak digunakan sebagai metode analisa kuantitatif

disamping metode-metode analisa lain veperti vpektrografi emisi, spektrofotometri

sinar-X. analisa dengan ini berdasarkan pengukuran spectrum sinar yang terverap oleh

larutan berwarna setelah melalui larutan (warna yang timbul disebabkan oleh

pembentukan senyawa berwarna unsure yang dianalisa dengan penambahan pereaksi

yang sesuai, atau berasal dari dalam penyusunannya sendiri). Intensitas sinar setelah

melalui larutan diubah oleh fotosel menjadi tenaga listrik dan besarnya intensitas sinar

ini bergantung pada konsentrasi unsure dalam larutan dan tebal larutan yang dilalui

sinar. Alat untuk mengukur intensitas sinar setelah melalui sinar disebut

spektrofotometer.

Spektrofotometer biasanya merupakan gabungan dari spectrometer dab fotometer.

Spectrometer adalah alat untuk menghasilkan spektrum sinar berwarna dengan panjang

7

gelombang tertentu (monokromator), sedangkan fotometer adalah alat untuk mengukur

intensitas sinar yang dihasilkan oleh monokromator.

8

BAB II

METODOLOGI

2.1 Alat dan Bahan

2.1.1 Alat yang digunakan

UV-Visible DR/2400 spektrofotometer

Buret 50 ml

Gelas kimia 100 ml

Kuvet

Labu ukur 100 ml

Pipet volume 25 ml

Pipet ukur 5 ml dan 10 ml

Pipet tetes

Botol semprot

Statif

Bulp

2.1.2 Bahan yang digunakan

Aquadest

Buffer asetat

Hidroksilamin

Larutan induk Fe2+ 100 ppm

Orto phenantroline

Sampel air

2.2 Prosedur Percobaan

2.2.1 Membuat larutan Fe2+ 10 ppm

Memipet 10 ml larutan induk Fe2+ 100 ppm ke dalam labu ukur 100 ml.

Menambahkan aquadest sampai tanda batas.

2.2.2 Membuat larutan standar Fe2+ (0,2 : 0,4 : 0,6 : 0,8 :10) ppm

9

Memipet masing-masing 2ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml larutan Fe2+ 10 ppm ke

dalam labu ukur 100 ml yang berbeda.

Menambahkan masing-masing larutan dengan 5 ml hidroksilamin, 2 ml larutan

buffer asetat dan 5 ml larutan orto phenantroline.

Menambahkan aquadest sampai tanda batas dan mengocoknya.

2.2.3 Membuat larutan sampel

Memipet 50 ml sampel air ke dalam labu ukur 100 ml.

Menambahkan 5 ml hidroksilamin, 2 ml larutan buffer asetat dan 5 ml larutan orto

phenantroline.

Menambahkan aquadest sampai tanda batas dan mengocoknya.

2.2.4 Membuat larutan blanko

Memipet 5 ml hidroksilamin, 2 ml larutan buffer asetat dan 2 ml larutan orto

penantroline dan memasukkan ke dalam labu ukur 100 ml.

Menambahkan aquadest hingga tanda batas dan mengocoknya.

2.2.5 Menentukan panjang gelombang maksimum

Menghubungkan alat spektrofotometer UV –Visible dengan sumber listrik

Menyalakan komputer

Mengklik 2 kali Scan pada tampilan desktop pada layar komputer.

Mengklik Set Up dan mengisi Carry : x mode : Start = 600 nm dan Stop = 400 nm.

Memasukan larutan blanko

Kemudian mengklik Zero lalu OK.

Memasukan larutan standar tertinggi lalu mengklik Start.

Muncul kotak, lalu mengisi nama file lalu Save as.

Muncu kotak sample 1 lalu mengklik OK dan selanjutnya muncul kotak sample 2

mengklik finish.

Mencatat panjang gelombang maksimum yang diperoleh.

2.2.6 Penentuan absorbansi sampel air pada λ maksimal

Mengklik Consentration 2 kali pada tampilan desktop pada layar computer.

10

Mengklik Set up, lalu pada kolom Carry pada pilihan panjag gelombang, mengisi

nilai panjang gelombang maksimal yang didapat.

Mengklik Standard mengisi sebagai berikut :

- Unit (mg/L)

- Jumlah larutan Standar

- Mengisi nilai konsentrasi larutan standar

Mengklik Sample (mengisi banyaknya sampel yang digunakan)

Mengklik OK

Mengklik Conect lalu memasukkan larutan blanko kemudian mengklik Zero lalu

OK.

Memasukkan standar 1 lalu mengklik Start

Muncul kotak lalu memindahkan tulisan standar ke ruas kiri dengan mengklik

“<<” lalu OK.

Kemudian muncul kotak, lalu megisi nama file lalu mengklik save.

Mengganti larutan standar 1 dengan standar 2 dan mengklik OK.

Memasukkan standar selanjutnnya hingga standar terkahir dan mengklik OK.

Memasukkan sampel lalu mengklik OK.

Mengeprint data

11

BAB IIIPENGOLAHAN DATA

3.1 Data Pengamatan

12

No Jenis Larutan Konsentrasi(mg/L) Absorbansi

1 Standar 1 0,2 0,04722 Standar 2 0,4 0,0762

3 Standar 3 0,6 0,1172

4 Standar 4 0,8 0,1754

5 Standar 5 1,0 0,2060

6 Sampel Air Sumur Fuad 0,1 0,0244

7 Sampel Air Sumur Nisa 0,1 0,0250

8 Sampel Air Danau 0,2 0,0431

[ Fe2+ (C18H8N2)3 ]2+

N N

C18H8N2 + Fe2+

BAB IV

PEMBAHASAN

Pada percobaan UV – Vis yang bertujuan memahami prinsip analisa,

mengoprasikan alat UV – Vis, mempersiapkan sampel dengan cermat dan menganalisa

kadar besi dalam sampel air . alat yang digunakan adalah spectrometer UV – vis, yang

berfungsi menentukan konsentrasi suatu zat dalam sampel berdasarkan panjang

gelombang maksimum.

Prinsip dasar alat ini adalah spektrometri yaitu metode analisa kimia berdasarkan

serapan oleh molekul terhadap gelombang elektromagnetik (cahaya). Sehingga

berhubungan dengan absorbansi dan transmitansi. Absorbansi adalah cahaya yang dapat

diserap oleh sampel dan transmitansi adalah cahaya yang diteruskan panjang gelombang

maksimum, menentuakn kurva standar dan menentukan konsentrasi sampel.

Dalam praktikum ini, percobaan awal yang dilakukan adalah membuat larutan

standar, blanko, dan sampel. Pada saat pembuatan larutan blanko, standar maupun

larutan sampel dilakukan penambahan larutan hidroksilamin, buffer asetat dan orto-

penantroline. Dimana larutan hidroksilamine berfungsi untuk mengubah Fe3+ menjadi

Fe2+, kemudian buffer asetat berfunsi untuk mempertahankan pH agar tetap dalam

keadaan asam, kemudian larutan orto-penantroline berfungsi sebagai senyawa komplek

yang ditandai dengan warna merah jingga.

Reaksi pengomplekan yang terjadi adalah sebagai berikut :

13

Pada percobaa ini dilakukan penentuan panjang gelombang maksimum dengan

menggunakan larutan standar ddengan konsentrasi tertinggi yaitu 1 ppm, dimasukkan

agar kesalahn dapat diperkecil sihingga didapatkan hasil yang akurat dari penyerapan

maksimum dan λ maksimum yang diperoleh adalah 510 nm, dan diperoleh nilai

absorbansi = 0,20845 dan konsentrasi = -0,00067. Dengan menggunakan regresi linier,

maka konsentrasi larutan sampel dapat ditentukan, yaitu :

Sampel air sumur Fuad = 0,2 ppm

Sampel air sumur Nisa = 0,2 ppm

Sampel air danau = 0,4 ppm

14

BAB V

KESIMPULAN

4.1 Kesimpulan

Pada praktikum UV – Visible II dapat disimpulkan bahwa :

Diperoleh persamaan absorbansi = 0,20845x – 0,00067

Konsentrasi sampel air sumur Fuad = 0,2 ppm

Konsentrasi sampel air sumur Nisa = 0,2 ppm

Konsentrasi sampel air danau = 0,4 ppm

15

16

DAFTAR PUSTAKA

Day, R.A. dan JR.AL.Underwood,2002,”Analisa Kimia Kuantitatif Edisi keenam”,

Jakarta : Erlangga

Mulja, Muhammad dan Suharman. 1995 . ”Analisis Instrumental”. Surabaya : Erlangga

University Press

Tim Penyusun,2010,”Penuntun Praktikum Analisa Instrument”, Samarinda : Pliteknik

Negeri Samarinda

17