PENENTUAN KADAR KAFEIN METODA SPEKTROFOTOMETRI UV

(SPEKTROFOTOMETRI 1500 SHIMADZU)

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014-2015

(Tugas : 26 Maret 2015Penyerahan: 2 April 2015(Laporan))

Pembimbing: Dra. Nancy Siti Djenar, MS

Kelompok: 5

Nama: 1. Moch. Egi Ramadhan(141411046)

2. Moh. Ridwan Enan Sanusi(141411047)

3. Nabila Suri Oktaviani(141411048)

Kelas: 1B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

I. Dasar Teori

1.1 Kafein

Kafein adalah basa sangat lemah dalam larutan air atau alkohol tidak terbentuk garam yang stabil. Kafein terdapat sebagai serbuk putih, atau sebagai jarum mengkilat putih, tidak berbau dan rasanya pahit. Kafein larut dalam air (1:50), alkohol (1:75) atau kloroform (1:6) tetapi kurang larut dalam eter. Kelarutan naik dalam air panas (1:6 pada 80C) atau alkohol panas (1:25 pada 60C) (Wilson and Gisvold, 1982). Berikut ini adalah struktur dari kafein :

Gambar 1. Struktur Kafein

Kafein merupakan alkaloid yang terdapat dalam teh, kopi, cokelat, kola, dan beberapa minuman penyegar lainnya. Kafein dapat berfungsi sebagai stimulant dan beberapa aktifitas biologis lainnya. Kandungan kafein dalam teh relative lebih besar daripada yang terdapat dalam kopi, tetapi pemakaian teh dalam minuman lebih encer dibandingkan dengan kopi (Sudarmi, 1997). Kafein merupakan perangsang susunan saraf pusat yang dapat menimbulkan dieresis, merangsang otot jantung dan melemaskan otot polos bronchus. Secara klinis biasanya digunakan berdasarkan khasiat sentralnya, merangsang semua susunan saraf pusat mula-mula korteks kemudian batang otak, sedangkan medulla spinalis hanya dirangsang dengan dosis besar

1.2 Spektrofotometer UV

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spectrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energy secara relative jika energy tersebut ditransmisikan atau direfleksikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.

Prinsip dasar dari suatu spektrofotometer adalah penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Jenis-jenis spektrofotometer :

berdasarkan pada daerah spektrum yang akan dieksporasi, terdiri dari :a. Spektrofotometer sinar tampak (Vis).b. Spektrofotometer sinar tampak (Vis) dan ultraviolet (UV).

berdasarkan teknik optika sinar, terdiri dari :a. Spektrofotometer optika sinar ganda (double beams optic).b. Spektrofotometer optika sinar tunggal (single beams optic).

Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spectrum tampak kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbansi antara sampel dan blanko ataupun pembanding (Khopkar, S.M, 2002)

1.3 Skema konstruksi spektrofotometer :

Ketika cahaya putih dilewatkan dalam suatu substansi maka setiap warna cahaya yang dipantulkan akan memiliki panjang gelombang yang berbeda. Berkas cahaya tersebut diasumsikan sebagai warna komplemen dari panjang gelombang yang diserap.

Spektrofotometer 1500 Shimadzu

Mekanisme kerja dari spektrofotometer pada dasarnya adalah memencilkan cahaya menjadi monokromatik, yang kemudian cahaya tersebut dilewatkan pada suatu sampel yang akan diukur kekuatan radiasinya. Jika P merupakan banyaknya sinar sinar yang diteruskan oleh larutan sampel dan Po merupakan banyaknya sinar yang diserap, maka ratio P/Po dapat kita sebut sebagai transmitansi. % Transmitansi dapat dituliskan sebagai berikut:

Selain mengukur transmitansi, spektrofotometer pada dasarnya adalah untuk mengukur absorbansi sampel karena adanya interaksi atom, molekul, dan ion pada sampel tersebut.

Panjang gelombang yang diserap oleh sampel dari sejumlah cahaya yang diberikan akan sebanding dengan konsentrasi sampel dan ketebalan larutan sampel. Secara matematis hubungan ini diberikan oleh hukum Lambert beer:

A = bcDimana: = absorptivitas molar (L.cm-1.mol-1)b = ketebalan kuvet (cm)c = konsentrasi (molL-1)

Hukum Lambert-BeerDimana,A= serapanIo = Intensitas sinar yang datangI = Intensitas sinar yang diteruskan = absorptivitas molar = panjang atau tebal larutanc = konsentrasi larutan.

Komponen Instrumentasi UV-Vis

a. Sumber Radiasi

Argon 100 160 nm Tungsten 350 800 nm Deuterium 160 360 nm Xenon 200 900 nm

b. Kuvet (Sample Container)-Kuarsa atau silika

c. Monokromator-Prisma kaca atau kuarsa

d. Detektor -Fotolistrik

e. Pencatat

Menurut konfigurasi optiknya, spektrofotometer UV-Vis dibagi menjadi : Single Beam Double Beam Multi Channe

II. PERCOBAAN

2.1Alat dan bahan

No

Alat

Jumlah

Bahan

Jumlah

1

Kuvet

2 buah

HCl 0.1N

250 ml

2

Batang pengaduk

1buah

Kafein (100 ppm)

18 ml

3

Labu takar 50 ml

5 buah

Aquades

4

Pipet ukur

2 buah

5

Pipet tetes

2 buah

6

Gelas kimia 100 ml

1 buah

7

Gelas kimia 50 ml

1 buah

8

Spektrofotometri UV-1700 Shimadzu

1 buah

9

Tissue lensa

10

Bola hisap

2 buah

11

Botol semprot

1 buah

2.2Langkah Kerja

A. Pembuatan Larutan Standar dan Penentuan Panjang Gelombang Maksimum.

B. Menyalakan Alat

C. Pengukuran Spektrum (untuk penentuan Panjang Gelombang Maksimum)

D. Pengukuran Photometric (untuk mengukur A atau %T, jika panjang gelombang maksimun sudah diketahui)

E. Pengukuran Quantitativea. Pembuatan Kurva Kalibrasi

b. Pengukuran Konsentrasi Sample

III. PERHITUNGAN

3.1Konsentrasi Larutan Standar

Pembuatan larutan standar diambil dari larutan kafein 100 ppm.

a) Kafein 2 ppm

V1N1 = V2N2

V1. 100 ppm = 25 ml . 2 ppm

V1 = 50 ml.ppm/100 ppm

V1 = 0,5 ml

b) Kafein 4 ppm

V1N1 = V2N2

V1. 100 ppm = 25 ml . 4 ppm

V1 = 100 ml.ppm/100 ppm

V1 = 1 ml

c) Kafein 8 ppm

V1N1 = V2N2

V1. 100 ppm = 25 ml . 8 ppm

V1 = 200 ml.ppm/100 ppm

V1 = 2 ml

d) Kafein 10 ppm

V1N1 = V2N2

V1. 100 ppm = 25 ml . 10 ppm

V1 = 250 ml.ppm/100 ppm

V1 = 2,5 ml

e) Kafein 12 ppm

V1N1= V2N2

V1. 100 ppm = 25 ml . 12 ppm

V1 = 300 ml.ppm/100 ppm

V1 = 3 ml

IV. DATA PENGAMATAN

A. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Penentuan panjang gelombang maksimum didasarkan pada nilai modus panjang gelombang yang muncul.

Berikut gambar untuk panjang gelombang pada kafein konsentrasi 4 ppm.

Gambar 4.1 Data Kafein 4 ppm.

Sedangkang dibawah ini adalah konsentrasi kafein 8 ppm, penentuan panjang gelombang diusahakan dilakukan duplo.

Gambar 4.2 Data Kafein 8 ppm.

Karena panjang gelombang UV pada kafein tidak lebih dari 250 nm maka menurut hasil percobaan data panjang gelombang maksimum yang diambil adalah 205.6 nm

Data pengamatan panjang gelombang maksimum

Pada percobaan digunakan beberapa larutan standar untuk dimasukan kedalam kuvet sebagai berikut :

Kafein 2 ppm max = 205.6 nmA = 0.393

Kafein 8 ppm max = 205.2 nmA = 0,921

Dari beberapa data di atas diambil nilai panjang gelombang maksimum dan absorbansi sebesar :

max = 205.6 nm dan A = 0,921

B. Pengukuran Photometric

Photometric adalah pembacaan absorbansi dan transmitan. sedangkan photometric range adalah rentang minimum-maksimum pembacaan absorbansi dan transmitan.

Data pada gambar merupakan besarnya absorbansi dari konsentrasi paling kecil yaitu 2 ppm (no.1) sampai paling besar yaitu 12 ppm (No.5).

C. Quantitative

Analisa kuantitatif umumnya didasarkan atas pengukuran serapan dari larutan zat uji pada panjang gelombang serapan dengan konsentrasi larutan.

No

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi (A)

1

2

0,383

2

4

0,321

3

8

0,855

4

10

1,050

5

12

1,121

6

Sampel 1 (4,4)

0,502

V. PEMBAHASAN

5.1 Moh. Ridwan Enan Sanusi

Pada praktikum ini penentuan kadar kafein, dilakukan dengan metoda spektrofotometri dengan sumber lampu UV (lampu yang digunakan biasanya lampu denterium), karena larutan hasil ekstraksi kafein yang telah terpisah tidak berwarna, sehingga diperlukan lampu dengan panjang gelombang dibawah 350 nm (UV) untuk mengetahui besarnya absorban sampel dan standar kafein. Pada praktikum ini digunakanlah alat spektrofotometer Shimadzu yang memiliki 2 sumber lampu yaitu sinar tampak dan UV, untuk sumber lampunya yang digunakan adalah wolfram, sedang sinar tak tampak sering disebut Ultra Violet (UV), sehingga spektrofotometer Shimadzu sering disebut spektrofotometer UV-vis (Ultra Violet Visible)

Pada penentuan kadar kafein dalam sampel diawali dengan melakukan pengenceran terlebih dahulu dari konsentrasi 1000 ppm menjadi 100 ppm kemudian lakukan pengenceran lagi pada konsentrasi 2,4,8,10,12 ppm yang di larutkan dalam HCl 0,1 N.

Pengukuran panjang gelombang maksimum dengan menggunakan larutan standar kafein digunakan dengan lima variasi standar, yaitu 2 ppm, 4 ppm ,8 ppm, 10 ppm dan 12 ppm. Dan digunakan larutan standar 8 ppm untuk menentukan panjang gelombang maksimum, karena konsentrasi 8 ppm berada pada bagian tengah-tengah yang mewakili deret standar sehingga digunakanlah kafein 8 ppm untuk mencari panjang gelombang maksimum.

Pada penentuan panjang gelombang maksimum juga digunakan larutan blanko, larutan blanko ini merupakan larutan HCl 0,1 N yang tidak mengandung kafein atau zat lainnya. Digunakan HCl 0,1 N karena pelarut yang diguanakan untuk standar adalah HCl 0,1 N sehingga jenis pereaksi yang ditambahkan pada sampel dan standar sedapat mungkin sama. Larutan blanko ini juga berfungsi sebagai pengkondisian (pengkalibrasi) agar ketika pengukuran sampel preaksi yang ditambahkan pada sampel tidak mengubah harga absorban pengukuran, karena adanya faktor koreksi dengan blanko sehingga nilainy zero atau nol.

Pada proses pengukuran standar, didapatkan kurva kalibrasi dengan nilai R (regresi) sebesar 0,934. hal ini menunjukan bahwa korelasi dari kurva adalah bernilai positif, yang artinya setiap pertambahan nilai konsentrasi diikuti pertambahan nilai absorban secara proporsional. Dengan kata lain absorban berbanding lurus dengan konsentrasi. Ketika absorban dari sampel lebih dari 1 maka artinya kandungan kafein dalam sampel terlampau pekat, dan harus diencerkan dengan faktor pengenceran.

5.2 M. Egi Ramadhan

5.3 Nabila Suri Oktaviani

Pada praktikum penentuan kadar kafein dengan metoda spektrofotometri dengan menggunakan spektrofotometer Shimadzu. Pertama-tama dibuat terlebih dahulu larutan standar kafein 2, 4, 8, 10, 12 ppm dengan pelarut HCl 0,1 N. Sebalum kdigunakan, dilakukan kalibrasi pada spektrofotometer dengan memasukkan nilai absorbansi A=0,000

Kemudian pengukuran panjang gelombang maksimum menggunakan kafein 8 ppm dengan blanko berupa HCl 0,1 N. Larutan blanko ini juga berfungsi sebagai pengkalibrasi agar ketika pengukuran sampel pereaksi yang ditambahkan pada sampel tidak mengubah nilai absorbansi pengukuran. Pengukuran menggunakan konsentrasi 8 ppm karena konsentrasi tersebut berada pada tengah-tengah yang dapat mewakili deret standar.

Pada saat pengukuran panjang gelombang maksimum, panjang gelombang maksimum kafein yang terukur adalah 205,6 nm. Dalam literatur nilai panjang gelombang maksimum kafein adalah 210 nm (Oxford Higher Education, 2005). Dengan didapatnya panjang gelombang maksimum sebesar 205,6 nm, maka panjang gelombang ini digunakan untuk pengukuran absorbansi larutan deret standar dan sampel. Pengukuran kurva larutan deret standar yang digunakanmenghasilkan kurva yangmemiliki regresi 0,934 yang menunjukkan setiap pertambahan konsentrasi diikuti dengan pertambahan nilai absorban.

Pada pengukuran konsentrasi sampel, digunakan panjang gelombang maksimum 205,6 nm dan pada pengukuran didapatkan absorbansi sampel sebesar 0,502 dan konsentrasi sebesar 4,4017 ppm.

VI. KESIMPULAN

1. Larutan yang dibuat adalah 2 ppm, 4 ppm, 8ppm, 10 ppm dan 12 ppm dari larutan kafein 1000 ppm yang kemudian encerkan menjadi 100 ppm dan diencerkan kembali menjadi 5 larutan beda konsentrasi di atas.

2. Panjang gelombang maksimum yang di dapat dari percobaan adalah 205,6 dan nilai absorbansinya adalah 0,921

3. Absorbansi yang di dapat dari setiap larutan kafein yang berbeda konsentrasi adalah

No

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi (A)

1

2

0,383

2

4

0,321

3

8

0,855

4

10

1,050

5

12

1,121

6

Sampel 1 (4,4)

0,502

4. Nilai regresi yang didapat bernila positif yaitu 0,934.5. Besar Konsentrasi dan absorbansi dari sampel yang di uji coba adalah masing-masing sebesar 4,4 ppm dan 0,502 A.

Keluarkan silica gel dari sample compartement

Nyalakan alat UV-1700 (tombol di sebelah kiri alat)

Buka monitor perlahan-lahan. Bila layar tampak biru putar tombol di sebelah kanan alat hingga layar monitor tampak initialization

Tunggu sampai proses inisialisasi selasai dan akan keluar tampilan mode menu

Pilih menu spectrum (jika dari menu photometric tekan tombol return)

Tekan angka 2, atur para meter, setting mode meas mode, scanning range, rec. range, speed, no of scan, display mode.

Masukan kuvet berisi larutan blanko pada reference sample pada sample compartement (kedua-duanya larutan blanko)

Ganti kuvet blanko bagian depan dengan kuvet berisi larutan standar yang diinginkan.

Tekan tombol base corr F1, tunggu sampai dengan : 0,000A (alat berbunyi bip)

Tekan tombol start maka akan muncul spectrum antara Abs dengan wavelength.

Muncul wavelength & absorbance tampilan kurva A vs lamda (panjang gelombang)

Tekan tombol data proce F2; Peak (3) untuk mengetahui panjang gelombang maksimum dan absorbansi.

Pilih menu Photometric, yaitu tekan 1, go to WL, isikan nilai panjang gelombang.

Masukan kuvet yang berisi larutan blanko (kedua-duanya)

Tekan auto-zero tunggu sampai denga A : 0,000A (alat berbunyi bip)

Ganti kuvet isi blanko depan dengan kuvet berisi larutan standar.

Tekan tombol start

Ganti kuvet dengan larutan yang lain dan tekan start

Muncul table photometric

Pilih menu Quantitative dengan cara tekan (3) (jika dari menu spectrum tekan return lebih dahulu)

Atur Parameter : Meas, 1 lamda : isikan nilai panjang gelombang, tekan enter.. Method; multi point (3); isi jumlah larutan standar yang digunakan enter; orde 1enter; zero intept NO enter, No of meas, 1, Unit ppm, Data print NO

Masukan kuvet berisi larutan blako pada kedua sisi reference sample

Tekan tombol Auto Zero tunggu sampai 0,000A

Tekan start masukan nilai konsentrasi larutan standar tekan enter (pekerjaan diulang sampai semua larutan selesai di uji)

Tekan return sampai kembali ke menu utama.

Ganti kuvet dengan larutan standar dengan larutan yang akan diuji tekan start.

Ulangi dengan beberapa sampel maka muncul tampilan konsentrasi sampel pada sample table.

Buat 100ml induk kafein (100 ppm) dalam HCl 0.1 N

Buat seberetan larutan standar kafein dengan konsentrasi 2, 4, 8, 10, dan 12 ppm.

Tentukan panjang gelombang maksimum dengan cara : ukur serapannya (ambil larutan 8 ppm) dari berbagai panjang gelombang (dari 380-190nm)

Ukur serapa berbagai konsentrasi larutan standar pada panjang gelombang yang sudah ditentukan (no.3)

Kurva Kalibrasi Absorbansi vs Konsentrasi

Y02481000.383000000000000170.321000000000000170.855000000000000321.05

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi (A)

Nilai regresi

024810120.383000000000000450.321000000000000450.855000000000000651.051.121

Konsentrasi (ppm)

Absorbansi (A)