1 1.G44110043
PENENTUAN PANJANG GELOMBANG MAKSIMUM DAN KONSENTRASI CAMPURAN MENGGUNAKAN DUA JENIS
SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
Norma Nur Azizah 1, Wulan Suci P, Mohamad Rafi
1 Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor IPB
Abstrak
Spektrofotometer UV-Vis merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur serapan yang dihasilkan dari interaksi kimia antara radiasi elektromagnetik dengan molekul atau atom dari suatu zat kimia pada daerah UV- Vis. Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah spektronik 20D+ dan spektrofotometer UV-VIS Shimadzu 1700 PC. Panjang gelombang maksimum ditentukan dengan larutan KMnO4 0,001 M dan K2Cr2O7 0,01 M pada rentang panjang gelombang 400-700 nm. Panjang gelombang maksimum yang diperoleh digunakan untuk mengukur konsentrasi larutan standar dan sampel. Nilai k dari pengukuran larutan KMnO4 pada panjang gelombang 535 (spektronik 20D+) dan 525,6 (Uv-Vis Shimadzu 1700 PC) masing-masing -424,7 dan 586. Nilai k dari pengukuran larutan K2Cr2O7 pada panjang gelombang 430,0 (spektronik 20D+) dan 431,0 (Uv-Vis Shimadzu 1700 PC) masing-masing 100,3 dan 83,86.
Kata kunci : spektrofotometer UV-Vis, Spektronik 20D+,panjang gelombang maksimum, KMnO4, K2Cr2O7
Pendahuluan
Spektrofotometri adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang yang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dan detektor vakum phototube atau tabung foton hampa. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, yaitu suatu alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa secara kualitatif maupun kuantitatif dengan mengukur transmitan ataupun absorban dari suatu senyawa sebagai fungsi konsentrasi.
Spektrofotometri ini hanya terjadi bila terjadi perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi (Khopkar 2003). Metode analisisnya didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu laju larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik (Setiono dan Dewi 2013).
Serapan dinyatakan dengan nilai intensitas absorbansi pada panjang gelombang maksimal. Pengukuran konsentrasi cuplikan didasarkan pada hukum Lambert- Beer, yang menyatakan hubungan antara banyaknya sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi unsur dalam cuplikan, dengan rumus sebagai berikut:
A = log I/Io atau A = a.b.c dengan :
A = absorbansi,
a = koefisien serapan molar,
b = tebal media cuplikan yang dilewati sinar, c = konsentrasi unsur dalam larutan cuplikan, Io = intensitas sinar mula-mula,
2 1.G44110043
I =intensitas sinar yang diteruskan
Aplikasi rumusan tersebut dalam pengukuran kuantitaf dilaksanakan dengan cara komparatif menggunakan kurva kalibrasi dari hubungan konsentrasi deret larutan standar dengan nilai absorbansinya. Konsentrasi cuplikan ditentukan dengan substitusi nilai absorban cuplikan ke dalam persamaan regresi dari kurva kalibrasi (Fatimah 2009)
Percobaan ini bertujuan mengetahui panjang gelombang maksimum untuk larutan KMnO4 0.001 M dan K2Cr2O4 0.001 M dengan menggunakan spektronik 20D+ dan spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC dan membuat kurva kalibrasi dari masing-masing deret standar tersebut serta menentukan konsentrasi sampel berdasarkan kurva yang diperoleh, serta membandingkan hasil dari kedua alat tersebut.
Metode percobaan Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan yaitu larutan KMnO4 0.001 M, KMnO4 0.01 M, K2Cr2O4 0.001 M, K2Cr2O4 0.01 M, dan H2SO4 0.5M. Alat yang digunakan yaitu spektronik 20D+ dan spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC, dan alat-alat gelas.
Prosedur percobaan
Spektrum Absorpsi KMnO4 dan K2Cr2O7 (Spektronik 20D+)
Kuvet diisi dengan larutan KMnO4 0.001 M atau K2Cr2O7 0.001 M. Kuvet blanko diisi H2SO4 0.5 M. Absorbans larutan dibaca pada kisaran panjang gelombang 400-700 nm, dengan interval 5 nm, pada setiap pergantian panjang gelombang serapan dinolkan menggunakan larutan blanko. Kurva hubungan antara panjang gelombang dengan absorbans dibuat untuk menentukan panjang gelombang pada masing-masing zat.
Spektrum Absorpsi KMnO4 dan K2Cr2O7 (Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC)
Kuvet diisi dengan larutan KMnO4 0.001 M atau K2Cr2O7 0.001 M. Kuvet blanko diisi H2SO4 0.5 M. spektrum absorpsi dibuat pada daerah Vis (400-700 nm) dengan menggunakan beberapa parameter yang ada dalam alat yang digunakan.
Penentuan Kurva Kalibrasi
Masing-masing larutan standar KMnO4 dan K2Cr2O7 dibuat secara terpisah. Larutan standar KMnO4 dibuat dengan mengencerkan 1.00, 2.00, 3.00, 4.00, dan 5.00 mL larutan baku tersebut dengan larutan H2SO4 0.5M dalam labu takar 25 mL. Larutan standar K2Cr2O7 dibuat dengan mengencerkan 3.00, 5.00, 7.00, 9.00, dan 11.00 mL larutan baku tersebut dengan larutan H2SO4 0.5 M dalam labu takar 25 mL. Absorbans kedua set larutan tersebut dibaca pada panjang gelombang yang tepat untuk KMnO4 dan K2Cr2O7 dengan H2SO4 sebagai blanko. kurva standar masing-masing larutan dibuat pada panjang gelombang
3 1.G44110043
(430 dan 535 nm) menggunakan spektronik 20D+ serta pada panjang gelombang 525,6 dan 431,0 nm menggunakan spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC.
Hasil dan Pembahasan
Penentuan panjang gelombang maksimum dilakukan dengan larutan standar KMnO4 0.01 M dan larutan standar K2Cr2O7 0.01 M menggunakan kisaran panjang gelombang 400-700 nm dengan alat spektronik 20D+ dan Spektofotometer UV-VIS Shimadzu 1700 PC dengan melihat nilai absorban tertinggi maka panjang gelombang maksimum dipilih. Panjang gelombang maksimum untuk larutan standar KMnO4 0.01 M menggunakan spektronik 20D+
dan UV-VIS 1700 PC masing-masing 535 nm dan 525,60 nm (Tabel 1 dan Tabel 3). Sedangkan panjang gelombang maksimum untuk larutan standar K2Cr2O7 0.01 M menggunakan spektronik 20D+ dan UV-VIS 1700 PC masing-masing 430 nm dan 431 nm (Tabel 2 dan Tabel 4). Menurut Xu and Thomson (2008) panjang gelombang serapan maksimum larutan KMnO4 sebesar 525 nm, sedangkan panjang gelombang serapan maksimum pada larutan K2Cr2O7 sebesar 434 nm.
Hasil panjang gelombang maksimum pada kedua alat tidak berbeda nyata dan mendekati.
Setelah panjang gelombang maksimum diperoleh, dilanjutkan dengan menentukan kurva standar masing-masing larutan standar, yaitu KMnO4 dan K2Cr2O7 dengan berbagai konsentrasi berjumlah 5 larutan standar. Pembuatan larutan standar berasal dari larutan induk KMnO4 0.01 M diencerkan menjadi 25 mL labu takar dengan volume 1.00;2,00;3.00;4.00; dan 5.00 mL. Sedangkan larutan induk K2Cr2O7 0.01 M diencerkan menjadi 25 mL labu takar dengan volume 5.00;7.00;9.00;11.00; dan 13.00 mL. Pengukuran absorban deret standar menggunakan spektronik 20D+ untuk larutan KMnO4 menghasilkan kurva persamaan linear antara absorban terhadap [KMnO4] adalah y = -424.74x + 5.4918 dan koefisien korelasi (R²) sebesar 0.9473 sehingga menghasilkan nilai k sebesar -424.74 (Gambar 5). Nilai k merupakan kemiringan kurva standar. Deret standar K2Cr2O7 menghasilkan persamaan linear y=100.37x-0.0582 dan koefisien korelasi (R²) sebesar 0.9785 sehingga menghasilkan nilai k 100.37 (Gambar 6).
Pengukuran absorban deret standar menggunakan spektrofotometer UV-VIS 1700 PC, untuk larutan KMnO4 dan K2Cr2O7 menghasilkan persamaan linear dan koefisien korelasi (R2) berturut-turut adalah y=586x-0.0268, R²=0.9996 dan y=83.866x-0.0392 , R² = 0.9815, serta nilai k berturut-turut sebesar 586 dan 83.866 (Gambar 7&8).
Persamaan linear kurva standar digunakan untuk menentukan konsentrasi campuran sampel 1-6, yang sebelumnya diukur nilai absorbans masing-masing sampel tersebut pada panjang gelombang yang sesuai yang ditentukan, yaitu 525,60 nm (UV-VIS 1700 PC) dan 535 nm (spektronik 20 D+) dengan larutan standar KMnO4, menghasilkan rerata konsentrasi campuran masing-masing sebesar 2.5833x10-4 M dan 0.01027 M, sedangkan nilai absorbans pada sampel campuran dengan larutan standar K2Cr2O7 pada panjang gelombang 431,00 nm (UV-VIS 1700 PC) dan 430,00 nm (spektronik 20D+) menghasilkan rerata
4 1.G44110043
konsentrasi campuran masing-masing sebesar 0.00377 M dan 0.00386 M (Tabel 9-Tabel 12).
Menentukan konsentrasi campuran dengan membandingkan hasil menggunakan alat berbeda perlu dilakukan pengujian secara statistika, yaitu menggunakan uji T dan uji F untuk membandingkan apakah hasil dari kedua alat tersebut tidak berbeda nyata atau berbeda nyata ( Miller 2005). Penentuan uji F diperoleh dengan membandingan nilai standar deviasi (sd) kuadrat pengukuran menggunakan alat 1 terhadap sd kuadrat pengukuran menggunakan alat 2 sehingga nilai F hitung dapat dibandingkan dengan Ftabel pada selang kepercayaan 95% (P=0,05). Penentuan uji T diperoleh dengan membedakan nilai konsentrasi dari perolehan kedua alat, kemudian ditentukan reratanya lalu T hitung diperoleh dengan mengkali rerata terhadap akar kuadrat jumlah sampel per sd. Nilai Thitung dibandingkan dengan Ttabel pada selang kepercayaan 95%
(P=0,05). Hasil percobaan diperoleh untuk uji T konsentrasi campuran mengunakan larutan standar KMnO4 maupun K2Cr2O7 , nilai Thit<Ttabel maka H1 diterima , H0 ditolak, sedangkan uji F menghasilkan Fhit<Ftabel maka hasil tidak berbeda nyata. Artinya baik menggunakan alat Spektronik 20D+ maupun spektrofotometer UV-VIS 1700 PC hasil pengukuran akan baik, meskipun pada percobaan ini, ketelitian menggunakan Spektronik 20D+ lebih teliti dibandingkan dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS 1700 PC. Menurut Skoog (2008) ketelitian spektrofotometer UV-VIS 1700 PC lebih besar daripada spektronik 20D+.
Simpulan
Panjang gelombang maksimum pada larutan KMnO4 dan K2Cr2O7 merupakan panjang gelombang yang memberikan nilai absorbans terbesar. Dapat dilihat dari spektrum masing-masing larutan tersebut yang menghasilkan puncak spektrum serapan maksimum. Panjang gelombang maksimum yang diperoleh dari spektronik 20D+ maupun spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC untuk masing-masing larutan nilainya tidak berbeda jauh. Berdasarkan kurva kalibrasi hubungan antara konsentrasi standar dan absorbans dapat ditentukan konsentrasi sampel. Nilai k pada masing-masing panjang gelombang dapat diperoleh dari kemiringan kurvanya. Konsentrasi sampel dari kedua alat tidak berbeda nyata.
Ketelitian hasil pengukuran menggunakan spektronik 20D+ lebih teliti dibandingkan menggunakan Spektrofotometer UV-VIS Shimadzu 1700 PC.
5 1.G44110043
Daftar Pustaka
Fatimah S.2009.Pengaruh uranium terhadap analisis menggunakan spektrofotometer UV-VIS.[Seminar Nasional].Serpong(ID) BATAN
Khopkar SM. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta (ID): UI Press.
Miller JC.2005.Statitics And Chemometric For Analitycal Chemistry.London (USA): Ellis Harwoord Imprint.
Setiono M dan Dewi avriliana. 2013. Penentuan jenis solven dan pH optimum pada analisis senyawa delphinidin dalam kelopak bunga rosela dengan metode spektrofotometri UV-VIS. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri 2(2):91-96.
Skoog.2008.Principle And Instrumental For Analitycal Chemistry.England(ENG):
MC.will
Xu X and Thomson N. 2008. Estimation of the maximum consumption of permanganate by aquifer solids using a modified chemical oxygen demand test. J. Environ. Eng. 134(5):353–361.
6 1.G44110043
Lampiran
Tabel 1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum pada Larutan KMnO4 0.001M (Spektronik 20D+)
Panjang gelombang
(nm)
%T Absorbans
Panjang gelombang
(nm)
%T Absorbans
400 63.5 0.1972 555 10.6 0.9747
405 69.6 0.1574 560 13.0 0.8861
410 72.8 0.1379 565 15.8 0.8013
415 76.2 0.1180 570 19.6 0.7077
420 76.2 0.1180 575 28.2 0.5498
425 76.6 0.1158 580 34.8 0.4584
430 77.0 0.1135 585 42.6 0.3706
435 76.8 0.1146 590 53.8 0.2692
440 75.0 0.1249 595 60.2 0.2204
445 73.8 0.1319 600 68.2 0.1662
450 71.0 0.1487 605 71.4 0.1463
455 68.4 0.1649 610 74.2 0.1296
460 57.0 0.2441 615 75.6 0.1215
465 57.8 0.2381 620 77.4 0.1113
470 52.4 0.2807 625 78.2 0.1068
475 47.2 0.3261 630 78.2 0.1068
480 39.8 0.4001 635 79.0 0.1024
485 34.2 0.4660 640 80.4 0.0947
490 27.8 0.5560 645 81.6 0.0883
495 22.4 0.6498 650 83.0 0.0809
500 18.2 0.7399 655 84.2 0.0747
505 14.4 0.8416 660 85.2 0.0696
510 12.0 0.9208 665 85.8 0.0665
515 9.4 1.0269 670 86.8 0.0615
520 8.6 1.0655 675 88.6 0.0526
525 7.4 1.1308 680 89.0 0.0506
530 6.8 1.1675 685 90.0 0.0458
535 6.6 1.1805 690 91.0 0.0410
540 6.8 1.1675 695 91.2 0.0400
545 7.4 1.1308 700 93.2 0.0306
550 8.2 1.0862
Absorbans = (- log T/100) = (- log 63.5 /100) = 0.1972
7 1.G44110043
0,0000 0,2000 0,4000 0,6000 0,8000 1,0000 1,2000 1,4000
350 450 550 650 750
Absorban (A)
Panjang gelombang (nm)
Gambar 1 Spektrum absorpsi KMnO4 0.001 M (Spektronik 20D+)
Tabel 2 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum pada Larutan K2Cr2O7 0.001 M (Spektronik 20D+)
Panjang gelombang
(nm)
%T Absorbans
Panjang gelombang
(nm)
%T Absorbans
425 80.8 0.0926 570 99.6 0.0017
430 80.4 0.0947 575 85.6 0.0675
435 80.8 0.0926 580 99.4 0.0026
440 81.2 0.0904 585 99.4 0.0026
445 81.2 0.0904 590 99.4 0.0026
450 82.2 0.0851 595 100.2 -0.0009
455 83.0 0.0809 600 99.8 0.0009
460 81.0 0.0915 605 100.0 0.0000
465 85.2 0.0696 610 99.4 0.0026
470 86.6 0.0625 615 100.2 -0.0009
475 88.2 0.0545 620 99.8 0.0009
480 89.4 0.0487 625 100.8 -0.0035
485 90.8 0.0419 630 100.6 -0.0026
490 92.6 0.0334 635 101.8 -0.0077
495 93.8 0.0278 640 99.4 0.0026
500 94.2 0.0259 645 99.8 0.0009
505 95.2 0.0214 650 100.0 0.0000
510 96.4 0.0159 655 99.2 0.0035
515 96.0 0.0177 660 100.4 -0.0017
520 98.2 0.0079 665 100.4 -0.0017
525 99.0 0.0044 670 100.4 -0.0017
530 99.2 0.0035 675 100.8 -0.0035
535 99.0 0.0044 680 110.4 -0.0430
540 98.8 0.0052 685 99.8 0.0009
545 99.6 0.0017 690 100.0 0.0000
550 99.4 0.0026 695 100.4 -0.0017
555 100.2 -0.0009 700 100.6 -0.0026
560 99.8 0.0009
565 99.6 0.0017
λmaks
8 1.G44110043
-0,0600 -0,0400 -0,0200 0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200
400 450 500 550 600 650 700 750
Absorban (A)
Panjang gelombang (nm)
Absorbans = (- log T/100) = (- log 80.8/100) = 0.0926
Gambar 2 Spektrum absorpsi K2Cr2O7 0.001 M (Spektronik 20D+)
Tabel 3 Penentuan panjang gelombang maksimum pada larutan KMnO4 0.001 M (Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC)
No Panjang gelombang (nm) Absorban
1 545.4 0.875
2 525.6 0.921
3 507.0 0.722
Rerata 0.839
Sd 0.104
Contoh Perhitungan:
Rerata = ∑𝑛𝑖=0𝑋𝑖/𝑛
= (0.875 + 0.921 + 0.722)/3 = 0.839
SD= ∑𝑛𝑖=1(𝑋𝑖 − X)2/(n-1)
= (0.875 – 0.839)2 + (0.921 – 0.839)2 + (0.772 – 0.839)2 / (3 -1 )
= 0.104
λmaks
9 1.G44110043
Gambar 3 Spektrum absorpsi KMnO4 0.001 M (Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC)
Tabel 4 Penentuan panjang gelombang maksimum pada larutan K2Cr2O7 0.001 M dengan Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC
No Panjang gelombang (nm) Absorban
1 437 0.228
2 430 0.229
Rerata 0.229
Sd 0.001
Contoh perhitungan:
Rerata = ∑𝑛𝑖=0𝑋𝑖/𝑛 = (0.228+ 0.229)/2 = 0.229
SD= ∑𝑛𝑖=1(𝑋𝑖 − X)2/(n-1)
= (0.228 – 0.229)2 + (0.229 – 0.229)2 / (2 -1 )
= 0.001
λmaks
λmaks
10 1.G44110043
y = -424,74x + 5,4918 R² = 0,9473
4,6000 4,8000 5,0000 5,2000 5,4000 5,6000
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025
Absorban (A)
[KMnO4] (M)
Gambar 4 Spektrum absorpsi K2Cr2O7 0.01M (Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu 1700 PC)
Tabel 5 Standar larutan KMnO4 0.01 M pada panjang gelombang 535 nm (spektronik 20D+)
Larutan Transmitan Absorban Konsentrasi (M)
Standar 1 0.8 2.0969 0.0004
Standar 2 0.4 2.3979 0.0008
Standar 3 0.2 2.6990 0.0012
Standar 4 0.2 2.6990 0.0016
Standar 5 0.1 3.0000 0.0020
Gambar 5 Hubungan antara [KMnO4] dengan absorbans (spektronik 20D+)
