Laporan Praktikum Kimia Analisis Instrumen 1 (Mudah2an berguna yahhh)

PERCOBAAN 1

PENENTUAN PANJANG GELOMBANG MAKSIMUM SENYAWA BAHAN PEWARNA

A.    TUJUAN PERCOBAAN

·         Mempersiapkan larutan blanko dan sampel untuk digunakan pengukuran panjang gelombang maksimum larutan sampel

·         Menggunakan kuvet sebagai tempat sampel dan blanko

·         Mengoperasikan alat spektroskopi UV-Vis cary 50 untuk menentukan panjang gelombang maksimum suatu senyawa

B.     PRINSIP PERCOBAAN

Penyerapan energi radiasi elektromagnetik dari sumber cahaya dengan energy tertentu oleh molekul-molekul dalam larutan FeCl₃ sehingga elektron-elektron dalam larutan FeCl₃ mengalami eksitasi elektronik dan kemuadian elektron tersebut kembali ke keadaan dasar dengan panjang gelombang tertentu yang ditangkap oleh detektor dan ditampilkan pada layar komputer.

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 (λ_maks) 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) .

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).

D.    METODOLOGI PERCOBAAN

1)      Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah:

§  2 buah tabung reaksi

§  gelas ukur 10 ml

§  rak tabung reaksi

§  beaker glass 50 ml

§  kuvet

§  spektroskopi UV-Vis cary 50

Bahan yang digunakan adalah:

§  larutan FeCl3

§  kertas tissue

§  air akuades

2)      Skema Kerja

1)      Pembuatan Sampel

                       

                                                                                              

                                         

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

                                                        

                                                                                                             

 

 

E.     HASIL PENGAMATAN

F.     PEMBAHASAN

Pada percobaan penentuan panjang gelombang maksimum senyawa bahan warna, dilakukan dengan menggunakan instrument spektroskopi UV-Vis Carry 50 melalui beberapa tahapan proses yaitu mulai dari pembuatan larutan dan penentuan panjang gelombang maksimum. Percobaan ini dilakukan berdasarkan adanya transisi electron yang dapat terjadi pada senyawa FeCl₃ akibat adanya penyerapan sebagian radiasi yang diberikan dari suatu instrument spektroskopi UV-Vis yang merupakan sinar monokromatis yang dilewatkan pada sisi bening dari kuvet. Electron-elektron yang terdapat pada senyawa FeCl₃ dapat mengalami transisi electron atau tereksitasi dari tingkat energy tertentu dikarenakan adanya sebagian energy yang diserap oleh senyawa FeCl₃ yang dalam larutannya memberikan warna kuning. Dalam hal ini, pada panjang gelombang tertentu senyawa FeCl₃ akan menyerap energy yang diberikan padanya sehingga electron-elektron ikatannya mengalami eksitasi.

Pembuatan larutan sampel, dibuat larutan FeCl₃ karena larutan ini memiliki warna yang khas, yaitu warna kuning. Dipilih larutan sampel yang berwarna karena larutan yang berwarna ini memiliki kromofor (yaitu bagian dari molekul yang mengabsorbsi radiasi) dan ausokrom (yaitu gugus fungsional pada suatu ion atau molekul yang mengabsorbsi dimana gugus tersebut tidak dapat mengabsorbsi radiasi pada daerah UV-Vis tetapi dapat menyebabkan perubahan panjang gelombang maksimum dan serapan dari molekul) sehingga dapat di uji dengan menggunakan alat spektroskopi UV-Vis. Seperti yang diketahui bahwa spektroskopi UV-Vis digunakan untuk cairan berwarna. Sehingga sampel yang akan diidentifikasi harus berupa larutan yang berwarna. 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, digunakan aquades sebagai pelarut karena aquades dapat melarutkan padatan FeCl₃ 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 FeCl₃.

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.

 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.

Pada pengoperasian alat spektroskopi UV-Vis, 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.

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 panjang gelombang maksimum FeCl₃ yaitu 330 nm dengan absorbansi sebesar 5.509. Ternyata panjang gelombang maksimum larutan FeCl₃ yang berwarna kuning berbeda dengan teori (panjang gelombang maksimum warna kuning pada teori berkisar antara 435-480 nm). Perbedaan hasil percobaan dengan teori ini kemungkinan dikarenakan ketidaktelitian praktikan pada saat memegang kuvet sehingga menyebabkan bagian bening kuvet menjadi kotor akibatnya sinar yang diserap oleh larutan FeCl₃ tidak maksimal yang menyebabkan panjang gelombang hasil pengukuran lebih pendek dari seharusnya. Selain itu selisih nilai panjang gelombang maksimum ini dapat juga diakibatkan oleh pembuatan larutan FeCl₃ yang terlalu encer akibatnya daya absorbansi larutan menjadi sangat rendah.

G.    KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan ini adalah:

1.      Panjang gelombang maksimum larutan FeCl₃ adalah 330 nm dengan absorbansi sebesar 5.509.

2.      Panjang gelombang maksimum hasil percobaan tidak sesuai dengan teori.

H.    DAFTAR PUSTAKA

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

           SPEKTRO/UV/spektroskopi-uv-vis.html (diakses 6 Mei 2011)

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.

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