ANALISIS FOSFOR DAN KROM (VI)

SECARA SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

KII-2

Intisari

Pada percobaan kali ini dilakukan analisis fosfor dan krom secara spektrofotometri. Metode

yang digunakan ada dua, yaitu metode amonium molibdovadanat untuk analisis fosfor dan

untuk analisis krom digunakan metode difenilkarbazida. Percobaan kali ini bertujuan untuk

menentukan konsentrasi fosfat dalam sampel secara spektrofotometri, mempelajari metode

analisis spesies krom (IV) dengan metode difenilkarbazida dan menguasai teknik analisis

spektofotometri untuk unsur logam dan non-logam

Percobaan kali ini dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama ialah analisis krom dengan

penambahan H2SO4 dan difenilkarbazida dan yang kedua adalah analisis fosfor dengan

penambahan ammonium molibdovadanat. Untuk dapat mengtahui konsentrasi sampel, perlu

dilakukan adanya pengukuran panjang gelombang maksimum dan pembuatan kurva kalibrasi.

Pada percobaan ini didapatkan tiga data absorbansi untuk krom yakni data panjang

gelombang maksimum, data kurva kalibrasi dan absorbansi sampel. Sedangkan untuk fosfor

didapatka empat data absorbansi, yakni data panjang gelombang maksimum, data kurva

kalibrasi absorbansi sampel dan waktu kestabilan kompleks.

Untuk analisis krom, didapatkan persamaan garis dari kurva kalibrasi sebesar 0.004x dengan

absorbansi sampel krom sebesar 0.038. Dari pensubtitusian data kurva kalibrasi dengan

absorbansi sampel yang mengacu pada hukum Lambert-Beer, didapatkan besarnya

konsentrasi sampel krom sebesar 47.5 ppm. Dan untuk analisis fosfor, didapatkan persamaan

garis dari kurva kalibrasi sebesar 0.057x dengan absorbansi sampel fosfor sebesar 0.552 .

Dari pensubtitusian data kurva kalibrasi dengan absorbansi sampel, didapatkan besarnya

konsentrasi sampel fosfor sebesar 96.84 ppm. Untuk fosfor, ia dapat mencapai kestabilan

kompleks pada menit ke 18 setelah direaksikan dengan ammonium molibdovadanat.

Analisis krom dan fosfor ini dilakukan secara spektrofotometri UV-Vis dikarenakan

keduanya mempunyai gugus kromofor. Yakni gugus yang dapat memberikan warna untuk

dapat mengabsorpsi sinar UV.

I. TUJUAN

1. Menentukan konsentrasi fosfat dalam sampel secara spektrofotometri

2. Mempelajari metode analisis spesies krom (IV) dengan metode difenilkarbazida

3. Menguasai teknik analisis spektofotometri untuk unsur logam dan non-logam

II. DASAR TEORI

Spektofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer

dan fotometer. Spektofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang

gelombang tertentu. Fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditranmisikan

atau yang diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara

relative jika energi tersebut ditransmisikan sebagai suatu panjang gelombang (Khopkar,

1990). Kelebihan spektofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang

dari sinar putih dapat lebih terseleksi.

Pengabsorpsian sinar UV‐Vis oleh suatu molekul umumnya menghasilkan eksitasi

electron bonding, maka panjang gelombang absorpsi maksimum dapat dikorelasikan

dengan jenis ikatan yang ada di dalam molekul yang sedang diselidiki. Spectrum UV‐Vis

yang merupakan korelasi absorban (sebagai ordinat) dan panjang gelombang ( sebagai

absis ) merupakan pita spektrum (bukan garis spektrum). Pita spectrum terbentuk karena:

a. Ada transisi energy yang tidak sejenis, dan terjadi pula eksitasi elektronik lebih

dari satu macam, pada gugus molekul yang komplek.

b. Terjadi tumpang tindih energy elektronik dengan energy yang lainnya (transisi,

rotasi, dan vibrasi).

c. Factor lingkungan kimia dari pelarut

Apabila radiasi elektromagnetik dilewatkan pada suatu larutan dengan intensitas radiasi

semula, maka sebagian radiasi tersebut akan diteruskan, dipantulkan dan diserap. Namun

intensitas sinar yang dipantulkan dapat diabaikan karena pengerjaan dengan metode

spektrofotometri UV‐Vis menggunakan larutan pembanding

Hubungan antara absorbsi dan konsentrasi dari suatu larutan yang menyerap radiasi

elektromagnetik pada panjang gelombang ultraviolet dan visible dapat dinyatakan dalam

persamaan Bouger-Lambert-Beer sebagai berikut :

A = ε.b.c

Dimana A = absorbansi

ε = absorbansivitas molar

b = tebal media

c = konsentrasi molar

Syarat – syarat analisis dengan spektrofotometer UV – Vis

a. Larutan harus berwarna atau mengandung senyawa organic tak jenuh

b. Sinar harus monokromatis

c. Larutan harus jernih (tidak keruh)

d. Pelarut tidak boleh bereaksi secara kimia dengan sampel yang dianalisis.

Pemilihan pelarut

a. Dapat melarutkan cuplikan

b. Dapat meneruskan sinar dari panjang gelombang yang dipakai (tidak boleh

menyerapnya)

c. Tidak mengandung sistem ikatan rangkap terkojugasi pada struktur molekulnya

d. Tidak berwarna

e. Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisis

f. Kemurniannya harus tinggi

g. Polaritasnya disesuaikan dengan senyawa yang dianalisis

Berdasarkan sistem optiknya, spektrometer UV-Vis dibedakan menjadi tiga, yaitu:

a. Sistem optik radiasi berkas tunggal, keuntungannya adalah lebih tepat dan teliti

b. Sistem optik radiasi berkas ganda, keuntungannya adalah pengukuran yang

dilakukan tidak akan terpengaruh penurunan intensitas radiasi dari sumber radiasi

semula

c. System optic radiasi berkas terpisah, prinsipnya sama dengan system optic berkas

tunggal, hanya saja peralatan optiknya lebih rumit sehingga memungkinkan

terjadinya penurunan intensitas radiasi setelah melalui rangkaian system optic

yang rumit dan panjang

Instrumen

a. Monokromator

Berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis

Terdiri dari :

1) Celah masuk, berperan penting dalam terbentuknya radiasi monokromatis dan

resolusi panjang gelombang

2) Filter, berfungsi untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang

diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang

yang dipilih

3) Prisma, berfungsi untuk mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin

supaya didapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis

4) Kisi, fungsinya sama seperti prisma, namun karena bentuk kisi adalah konkaf,

maka dapat memberikan resolusi radiasi yang lebih baik. Spektrofotometer UV‐

Vis modern menggunakan prisma dan kisi sekaligus

5) Celah keluar, tempat keluarnya sinar monokromatis yang selanjutnya akan

diteruskan menuju sampel

b. Sel atau kuvet

Sel atau kuvet adalah tempat sampel, harus terbuat dari bahan yang tembus radiasi

pada panjang gelombang yang akan digunakan untuk pengukuran absorbansi

(Mudasir, dkk, 2001).

1) Berdasarkan pemakaiannya ada dua kuvet:

• Kuvet permanen dibuat dari bahan gelas atau leburan silika

• Kuvet dispossable dibuat dari teflon atau plastik

2) Berdasarkan bahannya ada dua macam kuvet :

• Kuvet dari silica, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada

daerah pengukuran 190‐1100 nm

• Kuvet dari gelas, dapat dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada

daerah pengukuran 380‐1100 nm, karena bahan dari gelas dapat mengabsorpsi

radiasi UV

3) Berdasarkan penggunaannya ada dua macam kuvet :

• kuvet bermulut sempit, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang mudah

menguap

• Kuvet bermulut lebar, untuk mengukur kadar zat alam pelarut yang tidak mudah

menguap.

c. Detektor

1) Syarat detektor yang baik :

• Harus punya kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima

• Harus memberikan noise yang sangat minim, sehingga mampu mendeteksi

intensitas sinar yang rendah

• Harus mampu memberi respon terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang

yang lebar

• Harus memberi respon terhadap radiasi dalam waktu yang serempak

• Harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif

• Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus dapat diamplifikasikan

oleh amplifier ke recorder

2) Macam detektor

• Detektor fotosel, hanya dapat digunakan untuk mendeteksi dan mengukur sinar

tampak, dengan kepekaan maksimum pada kira‐kira 550 nm, responnya turun

sampai tinggal 10% dari respon maksimum pada 250 nm dan 750 nm

• Detektor tabung foton hampa, pada detector ini, berkas sinar yang berpita

sempit akan memberikan respon tabung foton yang lebih linier daripada berkas

sinar yang berpita lebar

• Detektor tabung penggandaan foton, digunakan bila intensitas sinar keluar yang

harus diukur sangat rendah

• Detektor foto dioda array, dapat memberikan respon yang spesifik terhadap

radiasi dengan panjang gelombang tertentu, sehingga radiasi polikromatis

dengan rentang panjang gelombang yang luas akan dapat diterima dengan

cepat dan serempak

Aplikasi penggunaannya

Spektrofotometer UV-Vis dapat diaplikasikan dalm berbagai bidang, antara lain:

• Bidang kedokteran, analisis kandungan logam berat dalam darah dan cairan tubuh

lainnya

• Bidang farmasi, analisis kuantitatif dan kualitatif komponen obat‐obatan

• Bidang kimia lingkungan, analisis air, limbah, dan kandungan logam berat

III. METODE PERCOBAAN

A. Alat

Peralatan yang digunakan dalam percobaan kali ini ialah:

1. Spektofotometer UV-Vis

2. Labu takar 25 mL

3. Kuvet

4. Pipet ukur

5. Pipet tetes

6. Pro pipet

7. Gelas beker

B. Bahan

Bahan-bahan yang dipergunakan dalam percobaan kali ini ialah:

1. Larutan fosfat 100 ppm

2. Larutan krom (VI) 100 ppm

3. Larutan amonium monobdovadanat

4. Larutan H2SO4 0.5 M

5. Larutan difenilkarbazida 0.01%

6. Larutan sampel fosfat

7. Larutan sampel krom

8. Akuades

C. Prosedur Kerja

1. Analisis fosfor

a. Pembuatan larutan standar

0.5 mL larutan P 100 ppm dimasukkan dalam labu takar 25 mL. Kemudian

didalamnya ditambahkan 2 mL ammonium molibdovadanat. Setelah itu

diencerkan dengan penambahan akuades sampai tanda garis batas pada labu ukur.

Setelah diencerkan larutan yang telah dibuat dimasukkan dalam kuvet.

Untuk 0 mL (nantinya sebagai larutan blanko) 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, dan 2.5 mL

larutan P 100 ppm, diberikan perlakuan yang sama seperti larutan sebelumnya

untuk membuat larutan standar.

b. Penentuan panjang gelombang optimum

Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan

standar dengan konsentrasi 6 ppm. Kemudian diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer Uv-Vis pada λ 350-500 nm dengan interval 10 nm (untuk

mengubah variasi λ, digunakan larutan blanko terlebih dahulu sebelum larutan

standar 6 ppm diukur absorbansinya). Setelah itu ditentukan panjang gelombang

(λ) maksimumnya.

c. Penentuan waktu kestabilan kompleks

Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan

standar dengan konsentrasi 6 ppm. Kemudian diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer Uv-Vis pada interval waktu 2 menit.

d. Pengujian sampel

2.5 mL larutan sampel dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL. Kemudian

ditambahkan 1 mL larutan ammonium molibdovadanat. Setelah itu dilakukan

pengenceran dengan penambahan akuades sampai tanda batas pada labu ukur.

Setelah dilakukan pengenceran, sampel dimasukkan ke dalam kuvet. Kemudian

diukur absorbansinya pada λ maksimum.

2. Analisis krom

a. Pembuatan larutan standar

0.5 mL larutan Cr 100 ppm dimasukkan dalam labu takar 25 mL. Kemudian

didalamnya ditambahkan 3 tetes H2SO4 dan 1 mL larutan difenilkarbazida

0.01 %. Setelah itu diencerkan dengan penambahan akuades sampai tanda garis

batas pada labu ukur. Setelah diencerkan larutan yang telah dibuat dimasukkan

dalam kuvet.

Untuk 0 mL (nantinya sebagai larutan blanko) 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, dan 2.5 mL

larutan Cr 100 ppm, diberikan perlakuan yang sama seperti larutan sebelumnya

untuk membuat larutan standar.

b. Penentuan panjang gelombang optimum

Diambil salah satu larutan standar yang telah dibuat sebelumnya, yaitu larutan

standar dengan konsentrasi 6 ppm. Kemudian diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer Uv-Vis pada λ 450-600 nm dengan interval 5 nm (untuk

mengubah variasi λ, digunakan larutan blanko terlebih dahulu sebelum larutan

standar 6 ppm diukur absorbansinya). Setelah itu ditentukan panjang gelombang

(λ) maksimumnya.

c. Pengujian sampel

5 mL larutan sampel dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL. Kemudian

ditambahkan 3 tetes H2SO4 dan 1 mL larutan difenilkarbazida 0.01 %. Setelah itu

dilakukan pengenceran dengan penambahan akuades sampai tanda batas pada

labu ukur. Setelah dilakukan pengenceran, sampel dimasukkan ke dalam kuvet.

Kemudian diukur absorbansinya pada λ maksimum.

IV. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Percobaan

1. Analisis Cr

2. Analisis fosfor

Analisis fosfor dalam sampel

A = 0.552

Analisis Cr dalam sampel

A = 0.038

B. Pembahasan

1. Analisis Krom

Hal pertama yang dilakukan ialah pembuatan larutan standar dengan konsentrasi yang

berbeda dari larutan induk krom sebesar 100 ppm. Diambil larutan induk masing-

masing sebesar 0 (untuk larutan blangko), 0.5 mL, 1 mL, 1.5 mL, 2 mL, 2.5 mL,

kemudian dimasukkan ke dalam labu ukut 25 mL. Setelah itu ditambahkan 3 tetes

H2SO4 dan 1 mL difenilkarbazon. Penambahan asam ini berfungsi untuk membuat

reaksi berjalan dalam suasana asam dan membuat kromium menjadi pasif.

Dalam larutan-larutan air, kromium membentuk tiga jenis ion, yaitu kation-kation

kromium (II) dan kromium (III) dan anion kromat (dan dikromat) dalam keadaan

oksidasi kromium sebesar +6. Ion kromium (III) bersifat stabil, dan diturunkan dari

kromium trioksida (Cr2O3). Dalam larutan, ion-ion ini berwarna hijau kekuning-

kuningan atau lembayung. Dalam kromat, CrO42- atau dikromat, Cr2O72-, anion

kromium adalah heksavalen dengan keadaan oksidasi +6. Ion-ion kromat berwarna

kuning sedangkan dikromat berwarna jingga. Dalam larutan netral, ion kromat stabil.

Sedangkan jika diasamkan akan terbentuk ion-ion dikromat. Ion-ion kromat dan

dikromat adalah zat pengoksid yang kuat.

Larutan difenilkarbazida yang ditambahkan akan bereaksi dengan krom(VI)

menghasilkan kompleks khelat yang memiliki warna khas yaitu merah keunguan.

Sewaktu reaksi, kromat direduksi menjadi kromium (II) dan dan terbentuklah

difenilkarbazon, yang merupakan reagen aktif dengan logam krom. Reaksi

difenilkarbazon dengan krom merupakan metode terbaik untuk menentukan jumlah

kromium. Reaksi ini hanya dapat berlangsung dalam keadaan asam, sehingga seperti

paragraf sebelumnya reaksi ini dilakukan penambahan H2SO4.

Setelah itu larutan tersebut diencerkan dengan penambahan akuades sampai batas

labu. Pengenceran dilakukan karena analisis dengan menggunakan spektrofotometer

tidak dapat dilakukan untuk konsentrasi yang pekat. Jika konsentrasi masih rendah

maka dapat memenuhi hukum Lambert-Beer. Jika konsentrasi terlalu pekat maka makin

banyak molekul dalam larutan sehingga akan terjadi interaksi antar molekul itu sendiri

dan akibatnya interaksi dengan cahaya atau penyerapan radiasi menjadi berkurang.

Kemudian larutan diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis

dengan panjang gelombang antara 450-600 nm dengan interval 5 nm. Sebelum larutan

mulai diukur absorbansinya, terlebih dahulu digunakan larutan blanko agar absorbansi

mulai dari nilai 0. Larutan blanko ini harus memiliki nilai absorbansi 0, hal ini berarti

larutan blanko tidak menyerap radiasi dari sinar tampak atau memiliki transmitansi

100%. Sedangkan untuk larutan standarnya digunakan larutan standar dengan

konsentrasi 6 ppm. Sebelum memasukkan kuvet, kuvet harus dibersihkan dengan tissue

agar penyerapan sinar oleh larutan tidak terganggu oleh kotoran/debu yang menempel

pada kuvet.

Dari pengukuran yang telah dilakukan, didapatkan panjang gelombang (λ) optimum

pada 450 nm. Dari panjang gelombang (λ) optimum yang diperoleh, selanjutnya

dilakukan pengukuran absorbansi larutan standar untuk membuat kurva kalibrasinya.

Dari kurva kalibrasi, diperoleh persamaan garis yaitu y = 0.004x.

Setelah pembuatan kurva kalibrasi kemudian dilakukan pengukuran absorbansi sampel.

Nilai absorbansi yang diperoleh sebesar 0.038. Nilai absorbansi yang diperoleh

disubtitusikan pada persamaan garis dari kurva kalibrasi yang mengacu pada hukum

Lambert-Beer. Konsentrasi sampel Cr yang diperoleh sebesar 47,5 ppm.

Krom(VI) dapat dianalisis dengan spektrofotometer UV-VIS karena krom(VI) termasuk

logam transisi dan elektron terluar pada konfigurasi elektron terdapat pada orbital d.

elektron dalam orbital d dan f berada pada daerah UV-VIS atau mempunyai λ yang

sama dengan UV-Visible,maka krom(VI) dapat menyerap radiasi UV-Visible dan

spektrofotometer dapat digunakan untuk menganalisisnya.

2. Analisis Fosfor

Secara garis besar proses penentuan absorbansi dan penambahan bahan pada analisis

krom dan fosfor sama, namun jika pada analisis krom dilakukan penambahan H2SO4 dan

difenilkarbazida, maka pada analisis fosfor yang ditambahkan adalah amonium

molibdovadanat.

Pada analisis fosfor panjang gelombang maksimum yang didapatkan sebesar 380 nm

dengan persamaan garis kurva kalibrasi y = 0.057x dan absorbansi sampel sebesar

0.552. setelah dilakukan analisis, didapatkan konsentrasi sampel sebesar 96.84 ppm.

Kestabilan kompleks untuk fosfor dicapai pada menit ke 18.

Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, bahwa salah satu syarat suatu senyawa

dapat dianalisis dengan Spektrofotometer UV-Vis adalah karena senyawa tersebut

mempunyai gugus kromofor. Begitu pula ketika dilakukan analisis krom dan fosfat,

kedua unsur ini mempunyai gugus kromofor, sehingga dapat dianalisis pada panjang

gelombang tertentu. Kromofor sendiri ialah ikatan-ikatan atau kumpulan kovalen tak

tepu dalam molekul yang menyebabkan molekul itu bewarna yang merupakan gugus

atom yang dapat mengabsorpsi radiasi pada panjang gelombang UV-Vis. Berikut ini

adalah contoh macam-macam kromofor.

V. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Analisis krom dengan spektrofotometer UV-Vis menggunakan metode

difenilkarbazida dan untuk analisis fosfor digunakan metode ammonium

molibdovadanat.

2. Konsentrasi krom dalam sampel sebesar 47.5 ppm dan konsentrasi fosfat dalam

sampel sebesar 96.84 ppm.

3. Panjang gelombang optimum (λ) untuk pengukuran absorbansi krom sebesar

450 nm dan untuk fosfor sebesar 380 nm.