Kamis, 28 Juni 2012

Laporan Praktikum Kimia Analisis Instrumen 2 (PENENTUAN KONSENTRASI SUATU SENYAWA YANG TIDAK DIKETAHUI KONSENTRASINYA)


PERCOBAAN 2
PENENTUAN KONSENTRASI SUATU SENYAWA YANG TIDAK DIKETAHUI KONSENTRASINYA
A.    TUJUAN PERCOBAAN
·         Membuat larutan baku dan standar berdasarkan konsentrasi yang telah ditentukan
·         Mengoperasikan program penentuan konsentrasi suatu senyawa pada instrumentasi spektroskopi UV-Vis cary 50
·         Membuat persamaan garis linear dari absorbansi dan konsentrasi larutan standar
·         Menentukan konsentrasi senyawa melalui perhitungan persamaan garis linear absorbansi dan konsentrasi

B.     PRINSIP PERCOBAAN
Menentukan konsentrasi larutan K2CrO4 yang dapat menyerap energi radiasi elektromagnetik dari sinar UV-Vis dengan energi tertentu sehingga elektron-elektron dalam larutan  K2CrO4 mengalami eksitasi elektronik dan kemudian elektron tersebut kembali ke keadaan dasar dengan panjang gelombang tertentu yang ditangkap oleh detektor dan ditampilkan pada layar computer berupa absorbansi dan konsentrasi, yang kemudian dibuat garis linear absorbansi dan konsentrasi untuk menghitung konsentrasi larutan K2CrO4 yang belum diketahui konsentrasinya.

C.    DASAR TEORI
 Spektroskopi UV-Vis adalah salah satu teknik analisis spektroskopik yang menggunakan radiasi elektromagnetik UV dekat (190-380 nm) dan sinar tampak 380-780 nm dengan menggunakan instrumen spektrofotometer. Dari spektrum absorpsi dapat diketahui panjang gelombang dengan absorbans maksimum dari suatu unsur atau senyawa. Pada prinsipnya spektroskopi UV-Vis menggunakan cahaya sebagai tenaga yang mempengaruhi substansi senyawa kimia sehingga menimbulkan cahaya.
Panjang gelombang lazim disajikan dalam satuan nm di mana 1 m = 10-9 nm. Pada table berikut ini ditampilkan klasifikasi sinar tampak beserta warna komplementernya (bila dicampurkan jadi tidak berwarna).



Table 1. Klasifikasi sinar tampak dengan warna komplementernya
Panjang gelombang (nm)
Warna
Warna komplementer
400-435
Violet/ungu/lembayung
Hijau kekuningan
435-480
Biru
Kuning
480-490
Biru kehijauan
Jingga
490-500
Hijau kebiruan
Merah
500-560
Hijau
Ungu kebiruan
560-580
Hijau kekuningan
Ungu
580-610
Jingga
Biru kehijauan
610-680
Merah
Hijau kebiruan
680-800
Ungu kemerah-merahan
Hijau
(Sitorus M, 2009: 7).
Ada dua aspek yang dapat di ukur dengan alat spektroskopi UV-Vis yaitu aspek  kualitatif dan kuantitatif spektroskopi UV-Vis:
1.       Aspek Kualitatif
Secara kualitatif, spektroskopi UV-Vis dapat menentukan panjang gelombang maksimal, intensitas, efek pH dan pelarut.
2.       Aspek Kuantitatif
Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies penyerap

Jika suatu molekul bergerak dari suatu tingkat energy tinggi ke tingkat energy rendah maka beberapa energy akan dilepaskan. Energy ini dapat hilang sebagai radiasi yang dapat dikatakan telah terjadi emisi radiasi. Jika satu molekul dikenai suatu radiasi elektromagnetik pada frekuensi yang sesuai sehingga molekul energi tersebut ditingkatkan ke level yang lebih tinggi, maka terjadi peristiwa penyerapan (absorbsi) energi oleh molekul. Supaya terjadi absorbsi, perbedaan energi antara dua tingkat energi harus setara dengan energi foton yang diserap (Sastrohamidjojo, 1991: 11).
Ada tiga macam proses penyerapan energy ultraviolet dan sinar tampak, yaitu:
a.       Penyerapan oleh transisi electron ikatan dan electron anti ikatan
b.      Penyerapan oleh transisi electron d dan f dari molekul kompleks
c.       Penyerapan oleh perpindahan muatan
Pengukuran absorbansi atau transmitansi dalam spektroskopi ultraviolet dan daerah sinar tampak digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif spesies kimia. Absorbansi ini berlangsung dalam dua tahap, pertama, yaitu transisi atau eksitasi electron M+hv=M*. tahap kedua adalah relaksasi M* menjadi spesies baru dengan reaksi fotokimia. Absorbsi dalam daerah ultraviolet dan daerah tampak menyebabkan eksitasi electron ikatan. Puncak absorpsi (λmaks) dapat dihubungkan dengan jenis-jenis ikatan yang ada dalam spesies. Spektroskopi absorbsi berguna untuk mengkarakterisasi gugus fungsi dalam suatu molekul dan untuk analisa kuantitatif. Spesies yang mengabsorbsi dapat melakukan transisi yang meliputi:
·            Electron (e), pi (π), sigma (σ), non bonding (n)
               Jenis transisi ini terjadi pada molekul-molekul organik dan sebagian kecil anion anorganik. Molekul tersebut mengabsorpsi radiasi elektromagnetik karena adanya electron valensi, yang akan tereksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi. Absorbsi terjadi dalam daerah UV vakum (< 185 nm) sedangkan kromofor dengan energy eksitasi yang rendah mempunyai daerah absorbsi di atas 180 nm. Electron dari molekul organic yang mengabsorbsi meliputi electron yang digunakan pada ikatan antar atom-atom dan elektron nonbonding atau elektron tidak berpasangan yang pada umumnya terlokalisasi. Transisi elektronik pada tingkat-tingkat energy terjadi dengan mengabsorbsi radiasi sehingga menyebabkan transisi σ------ σ*, n------ σ, n-----π, dan π----- π*.
·            Absorbsi yang melibatkan electron-elektron orbital d dan f
                Unsur-unsur blok d mengabsorbsi pada daerah UV dan daerah sinar tampak. Terjadinya transisi logam golongan f disebabkan karena electron-elektron pada orbital f.
·            Transfer muatan electron
                 Komponen yang diabsorpsi harus terdiri dari elektron donor dan elektron akseptor sehingga transfer elektron dapat terjadi dan menghasilkan absorbsi radiasi (Krisnandi IH, 2002 : 23) .
Description: uv2
Persyaratan yang harus dipenuhi untuk absorbsi sinar tampak adalah larutan harus berwarna.
Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk cairan berwarna (Widyaningsih dan Faiqoh, 2009).
Bagian-bagian dari alat spektroskopi UV-Vis adalah:
-          sumber cahaya 
         Sumber energy cahaya yang biasa untuk daerah tampak dari spectrum itu maupun daerah ultraviolet dekat dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat ranbut terbuat dari wolfram. Pada kondisi operasi biasa, keluaran lampu wolfram ini memadai dari sekitar 235 atau 350 nm ke sekitar 3 µm. energy yang dipancarkan olah kawat yang dipanaskan itu beraneka ragam menurut panjang gelombangnya.
-          Monokromator
            Ini adalah piranti optis untuk memencilkan suatu berkas radiasi dari sumber berkesinambungan, berkas mana mempunyai kemurnian spectral yang tinggi dengan panjang gelombang yang diinginkan. Radiasi dari sumber difokuskan ke celah masuk, kemudian disejajarkan oleh sebuah lensa atau cermin sehingga suatu berkas sejajar jatuh ke unsure pendispersi, yang berupa prisma atau suatu kisi difraksi..
-          Kuvet
              Merupakan  wadah sampel. Kuvet yang baik untuk spektroskopi UV-Vis yang terbuat dari kuarsa, yang dapat melewatkan radiasi daerah ultraviolet ( < 350 nm). Kuvet  yang baik tegak lurus terhadap arah sinar untuk meminimalkan pengaruh pantulan radiasi. kuvet harus memenuhi syarat-syarat diantaranya adalah 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 dan mempunyai bentuk yang sederhana. Pada pengukuran di daerah UV, dipakai kuvet kuarsa, sedangkan kuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Sedangkan pengukuran di daerah sinar tampak (visible), dapat digunakan semua jenis kuvet (Krisnandi IH, 2002: 35).
-          Detector
             Detector berfungsi untuk menangkap sinar yang merupakan sinar terusan dari larutan sampel. Di dalam amplifier sinar tersebut diubah menjadi signal listrik. Prinsipnya mengubah energy foton diluar yang jatuh mengenai sampel dan mengubah energy tersebut menjadi besaran yang dapat diukur (Anonim, 2011).
Penentuan konsentrasi cuplikan dilakukan dengan membandingkan warna larutan analit dengan warna larutan-larutan yang jenis dan konsenstrasinya diketahui (standar). Bila warna larutan analit cocok dengan warna larutan suatu standar, maka konsentrasi analit sama dengan konsentrasi larutan standar tersebut. Jika intensitas sinar pada cuplikan yang tidak diketahui konsentrasinya dibandingkan dengan suatu larutan standar, maka konsentrasi larutan cuplikan itu dapat diketahui. Larutan yang akan ditentukan konsentrasinya harus diperlakukan sama dengan larutan standar. Hubungan antara intensitas yang diserap dengan konsentrasi ditunjukkan oleh hokum Lambert-Beer.
Hukum dasar spektroskopi adalah apabila suatu radiasi elektromagnetik melewati suatu medium homogeny dengan intensitas radiasi semula (Io), maka sebagian radiasi tersebut diteruskan (It), dipantulkan (Ir), dan diabsorbsi (Ia), sehingga:
Io= (It) + (Ir) + (Ia)
Harga Ir (±4%) sehingga dapat diabaikan, maka:
Io= (It) + (Ia)
Hukum Lambert-Beer:
      Bouger, Lambert, dan Beer menunjukkan hubungan antara transmittan dan absorban terhadap intensitas radiasi atau konsentrasi zat yang dianalisis dan tebal larutan yang mengabsorbsi sebagai:
T =  = 10 -εbc
A = log 1/T = εbc
Dimana:
T = transmitan
Io = intensitas radiasi yang datang
It = intensitas radiasi yang diteruskan
ε = absorbansi molar (L/mol.cm)
c = konsentrasi (mol/L)
b = tebal larutan (cm)
A = absorbansi
Hukum Lambert-Beer memiliki keabsahan diantaranya adalah:
1.      Cahaya yang digunakan harus monokromatis
2.      Larutan yang digunakan harus encer
3.      Larutan yang bersifat memancarkan pendar-fluor dan suspensi tidak selalu mengikuti hukum Beer
4.      Tidak terjadi reaksi kimia selama pengukuran, seperti polimerisasi, hidrolisis, asosiasi atau disosiasi
Jika suatu system mengikuti Hukum Beer, grafik antara absorbansi terhadap konsentrasi akan menghasilkan garis lurus.
(Sitorus M, 2009: 9)
D.    METODOLOGI PERCOBAAN
1)      Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah:
§  Cawan arloji
§  Spatula
§  Labu ukur 100 ml
§  Labu ukur 10 ml
§  Pipet volume/ukur
§  Pipet tetes
§  Beaker glass
§  Corong gelas
§  Botol vial 5 buah
§  Kuvet spektroskopi UV-Vis
§  Spektroskopi UV-Vis cary 50
Bahan yang digunakan adalah:
§  larutan K2CrO4
§  kertas tissue
§  air akuades
§  kertas label

2)      Skema Kerja
1)      Pembuatan Larutan Baku
                       
     


·    
·   Di buat lima larutan standar 10 ml dengan konsentrasi 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1 g/L dengan pengenceran



2)      Pembuatan Larutan Blanko


 

                                   
                                                      

3)      Penentuan Panjang Gelombang Maksimum


Kuvet blanko
 
 

· Dibersihkan dari debu & pengotor lainya
 
                                                                                     


Kuvet blanko bersih
 
 

· Dimasukan larutan blanko (aquades ) hingga 1/3 tinggi kuvet
 
                                                        
                                                                                                             








 




 














4)      Penentuan Konsentrasi Senyawa yang tidak diketahui konsentrasinya: Metode 1


 


















E.     HASIL PENGAMATAN (terlampir)
F.     PERHITUNGAN
·         Kurva Kalibrasi
·         Perhitungan harga slope dan intersep
Tabel 1. Tabel Perhitungan Harga Slope dan Intersep Hasil Percobaan
Sampel
Konsentrasi
Absorbansi
λmaks
Zero (blanko)
-
0,0475
377,1
1
0,05
2,2108
377,1
2
0,1
3,4539
377,1
3
0,3
3,7919
377,1
4
0,5
3,8768
377,1
Sampel
x
0,892
371
 Dari perhitungan menggunakan kalkulator, diperoleh persamaan linear:
y = 2,878x + 2,65
maka, slope = 2,878 dan intersep = 2,65

·         Perhitungan konsentrasi K2CrO4
y = 2,878x + 2,65
ó 0,892 = 2,878x + 2,65
ó1,758 = 2,878x
ó x =0,61 ppm
G.    PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini, yaitu percobaan penentuan konsentrasi K2CrO4 yang belum diketahui, dilakukan dengan menggunakan instrument spektroskopi UV-Vis Carry 50 melalui beberapa tahapan proses yaitu mulai dari pembuatan larutan, penentuan panjang gelombang maksimum, pembuatan kurva kalibrasi, dan pengukuran konsentrasi K2CrO4 yang belum diketahui.
Sebelum dilakukan penentuan panjang gelombang maksimum untuk larutan K2CrO4, maka dilakukan terlebih dahulu penyiapan larutan sampel. Dalam hal ini, adalah larutan K2CrO4 yang dibuat secara kuantitatif dalam berbagai konsentrasi yaitu 0,05 ppm, 0,1 ppm, 0,3 ppm, dan 0,5 ppm. Pembuatan larutan K2CrO4 ini dilakukan dengan menggunakan pipet ukur dan labu ukur yang memiliki ketelitian tinggi agar diperoleh data yang teliti dan tepat. Larutan K2CrO4 dibuat dalam berbagai konsentrasi agar dapat terlihat perbedaan transmisi panjang gelombang yang dianalisis. Dalam proses pembuatan larutan ini dilakukan dengan system pengenceran bertingkat yang menggunakan larutan K2CrO4 dengan konsentrasi 0,5 ppm sebagai larutan induk. Pada pembuatan larutan sampel ini, larutan yang dibuat tidak boleh terlalu pekat (harus encer) supaya penyerapan sinar yang diberikan alat spektroskopi UV-Vis dapat terserap dengan maksimum sehingga absorbansi maksimumnya mudah diperoleh.  Dalam pembuatan sampel K2CrO4, digunakan aquades sebagai pelarut karena aquades dapat melarutkan padatan  dan transparan sehingga memenuhi syarat sebagai pelarut untuk sampel pada uji menggunakan spektroskopi UV-Vis. Karena apabila digunakan pelarut yang memiliki warna, pelarut tersebut akan ikut mengabsorbsi λ pada daerah pengukuran sehingga mempengaruhi panjang gelombang maksimum senyawa K2CrO4. Kemudian, pelarut aquades yang digunakan tersebut dijadikan sebagai blanko dengan tujuan untuk mengkalibrasi alat instrumentasi spektroskopi UV-Vis agar dapat meminimalisir kesalahan pada pemakaian instrumentasi spektroskopi UV-Vis sehingga diperoleh besar absorbansi dan panjang gelombang maksimum sampel dengan teliti.
Setelah larutan sampel telah dibuat, maka dilakukan penentuan panjang gelombang maksimum untuk larutan K2CrO4 menggunakan instrument spektroskopi UV-Vis carry 50 pada rentang panjang gelombang 200-800 nm. Penentuan panjang gelombang ini dengan tujuan untuk mengetahui pada daerah mana larutan K2CrO4 akan memberikan serapan (absorbansi) maksimum. Dipilih panjang gelombang 200-800 nm karena panjang gelombang sinar UV berkisar dari 200-350 nm dan panjang gelombang sinar tampak berkisar dari 350-800 nm, dengan penggunaan panjang gelombang 200-800 nm maka diharapkan panjang gelombang maksimum sampel dapat teramati.
Percobaan ini dilakukan berdasarkan adanya transisi electron yang dapat terjadi pada senyawa K2CrO4 akibat adanya penyerapan sebagian radiasi yang diberikan dari suatu instrument spektroskopi UV-Vis yang merupakan sinar monokromatis yang dilewatkan pada sisi bening dari kuvet. Elektron-elektron yang terdapat pada senyawa K2CrO4 dapat mengalami transisi electron atau tereksitasi dari tingkat energy tertentu dikarenakan adanya sebagian energy yang diserap oleh senyawa K2CrO4 yang dalam larutannya memberikan warna kuning. Dalam hal ini, pada panjang gelombang tertentu senyawa K2CrO4 akan menyerap energy yang diberikan padanya sehingga electron-elektron ikatannya mengalami eksitasi.
Kuvet yang digunakan pada alat instrumentasi spektroskopi UV-Vis ini terbuat dari kuarsa karena dapat melewatkan radiasi daerah ultraviolet < 350 nm. Pada pemasangan kuvet pada alat instrumentasi, kuvet ini harus dipasang tegak lurus terhadap arah sinar, tujuannya untuk meminimalkan pengaruh pantulan radiasi. Dalam penggunaan kuvet juga harus diperhatikan, yaitu kuvet ini harus dipegang pada bagian buram supaya tidak ada noda yang berasal dari jari menempel pada bagian bening kuvet tersebut, tujuannya supaya dapat mentransmisikan semua cahaya yang melewati kuvet.
Setelah alat spektroskopi UV-Vis dikalibrasi, larutan sampel dimasukkan ke dalam alat instrument spektroskopi UV-Vis untuk mengukur absorbansi sampel sehingga diketahui panjang gelombang maksimumnya. Setelah sampel dimasukkan ke dalam kuvet, cahaya monokromatik yang melewati sampel akan diserap sehingga menyebabkan electron pada sampel tereksitasi dari tingkat energy dasar ke tingkat energy yang lebih tinggi. Kemudian, electron tersebut mengalami perpindahan kembali dari tingkat energy yang lebih tinggi ke tingkat energy yang lebih rendah (mengalami emisi) dengan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Cahaya yang dipancarkan ini akan diteruskan ke detector untuk diubah menjadi signal listrik. Dan signal listrik akan diterima oleh amplifier. Amplifier ini berfungsi untuk memperkuat hasil pembacaan detector dalam hal panjang gelombang. Selanjutnya panjang gelombang tersebut dilanjutkan ke rekorder untuk mengubah ke dalam bentuk sinyal-sinyal listrik dalam bentuk spectrum. Jadi fungsi rekorder disini yaitu mengubah panjang gelombang hasil deteksi dari detector yang diperkuat oleh amplifier menjadi sinyal-sinyal listrik dalam bentuk spectrum. Sinyal-sinyal listrik dalam bentuk spectrum ini dilanjutkan ke tahap berikutnya yaitu dibawa ke monitor sehingga dapat dibaca dan dapat di print.
Dari hasil pengukuran spektroskopi UV-Vis, diperoleh absorbasni maksimum untuk larutan K2CrO4 0,05 ppm adalah 2,2108, larutan K2CrO4 0,1 ppm adalah 3,4539, larutan K2CrO4 0,3 ppm adalah 3,7919, dan larutan K2CrO4 0,5 ppm adalah 3,8768 dengan panjang gelombang maksimum masing-masing yaitu 377,1 nm. Berdasarkan kurva kalibrasi, dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi larutan K2CrO4, semakin tinggi harga absorbansinya. Hal ini menandakan bahwa larutan K2CrO4 akan menyerap lebih banyak radiasi cahaya yang diberikan jika konsentrasi larutannya ditingkatkan.
Dari data yang ada pada kurva linear dapat dihitung slope dan intersepnya untuk mengetahui konsentrasi larutan K2CrO4 yang belum diketahui. Adapun persamaan yang diperoleh baik dari hasil pengukuran maupun dari hasil perhitungan adalah adalah y = 2,878x + 2,65. Dengan slope = 2,878 dan intersep = 2,65, menunjukkan terdapat kemiringan sebesar 2,878. Dengan adanya persamaan ini, maka konsentrasi larutan K2CrO4 yang belum diketahui dapat ditentukan dengan persamaan Lambert-Beer. Perhitungan dapat dilakukan dengan menggunakan harga absorbansi larutan K2CrO4 yang belum diketahui konsentrasinya yang terukur pada spektroskopi UV-Vis yaitu 0,892. Dengan dilakukannya perhitungan ini, maka diperoleh konsentrasi larutan K2CrO4 tersebut adalah 0,61 ppm.
Berdasarkan hasil perhitungan dengan absorbansi 0,892 diperoleh konsentrasi larutan sebesar 0,61 ppm, seharusnya absorbansi pada konsentrasi ini lebih besar dari larutan yang konsentrasinya 0,05 ppm, 0,1 ppm, 0,2 ppm, 0,3 ppm karena semakin besar konsentrasi larutan, semakin banyak ia menyerap radiasi dari sumber cahaya sehingga semakin tinggi harga absorbansinya. Dari tabel terlihat bahwa absorbansi pada sampel dengan konsentrasi 0,61 ppm (0,892) hampir mendekati dengan konsentrasi blanko (0,0475). Kesalahan ini dapat terjadi karena pada saat memasukkan larutan K2CrO4 yang tidak diketahui konsentrasinya ke dalam kuvet tidak mencapai 2/3 tinggi kuvet sehingga hanya sedikit sinar yang diserap oleh larutan.

H.    KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan ini adalah:
1.      Persamaan linear pada percobaan ini adalah y = 2,878x + 2,65 dengan slope = 2,878 dan intersep = 2,65
2.      Konsentrasi larutan K2CrO4 yang belum diketahui adalah 0,61 ppm
3.      Semakin besar konsentrasi larutan sampel, semakin tinggi harga absorbansinya


I.       DAFTAR PUSTAKA
Widyaningsih E dan Faiqoh CE. 2009. Spektroskopi UV-Vis. Online.File:///H:/TUGAS% 20

Anonim. 2011. Spektofotometri. Online. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_ analisis/spektrofotometri/ (diakses 6 Mei 2011)

Sastroamidjojo H. 1991. Spektroskopi. Yogyakarta: Liberty. Hlm 11.

Sitorus M. 2009.Spektroskopi Eludasi Struktur Molekul Organik.Yogyakarta:Graha Ilmu. Hlm 7 dan 9.

Krisnandi IH. 2002. Pengantar Analisis Instrumental. Bogor: Sekolah Menengah Analisis Kimia Bogor. Hlm 23 dan 35.
                                            

Tidak ada komentar:

Posting Komentar