LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI KIMIA MA

LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI KIMIA

MATERI :

Analisis Kadar Fe(II) dalam Sampel Bayam

Menggunakan Spektrofotometri UV-VIS

Disusun Oleh :

Nama : Risha Diah Rhamadhani

NIM : 011100299

Jurusan : Teknokimia Nuklir

Kelompok : A

Rekan Kerja : 1. Mustaufiqoh

2. Tino Umbar

Tanggal Praktikum : 27 November 2012

Asisten : Kartini Megasari, S.ST

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

YOGYAKARTA

2012

Pa

ge

Analisis Kadar Fe(II) dalam Sampel Bayam

Menggunakan Spektrofotometri UV-VIS

A. TUJUAN

1. Menentukan kadar Fe(II) dalam Bayam

2. Mempelajari penggunaan spektrofotometri UV-VIS

B. DASAR TEORI

Spektrofotometri adalah ilmu yang mempelajari tentang penggunaan spektrofotometer.

Gambar 1. Prinsip Kerja Spektrofotometri

Spektofotometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur energi secara relative jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.

Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu. Fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Spektrofotometri UV-Vis adalah anggota teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber REM (radiasi elektromagnetik) ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif.

Absorbsi cahaya UV-Vis mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi electron-electron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Energi yang terserap kemudian terbuang sebagai cahaya atau tersalurkan dalam reaksi kimia. Absorbsi cahaya tampak dan radiasi ultraviolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul, artinya energi yang disumbangkan oleh foton-foton memungkinkan electron-electron itu mengatasi kekangan inti dan pindah_Page

keluar ke orbital baru yang lebih tinggi energinya. Spektrum UV tampak terdiri dari pita absorbsi, lebar pada daerah panjang gelombang yang lebar. Ini disebabkan terbaginya keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah molekul dalam sub tingkat rotasi dan vibrasi.

Transisi elektronik dapat terjadi dari sub tingkat apa saja dari keadaan dasar ke sub tingkat apa saja dari keadaan eksitasi. Karena keadaan transisi ini berbeda energi sedikit sekali, maka panjang gelombang absorpsinya juga berbeda sedikit dan menimbulkan pita lebar yang tampak dalam spectrum itu. Di samping pita-pita spectrum visible disebabkan terjadinya tumpang tindih energy elektronik dengan energi lainnya (translasi, rotasi, vibrasi) juga disebabkan ada faktor lain sebagai faktor lingkungan kimia yang diberikan oleh pelarut yang dipakai. Pelarut akan sangat berpengaruh mengurangi kebebasan transisi elektronik pada molekul yang dikenakan radiasi elektromagnetik. Dengan demikian spectrum visibel dapat dipakai untuk tujuan analisis kualitatif (data sekunder) dan kuantitatif. Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi electron akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang menyerap energi lebih sedikit akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang. Senyawa yang menyerap cahaya dalam daerah tampak, memiliki electron yang lebih mudah dipromosikan daripada senyawa yang menyerap cahaya pada panjang gelombang UV yang lebih pendek.

Gambar 1. Spektrofotometri UV-VIS

 Bagian-bagian Spektrofotometer UV-Vis

1. Sumber cahaya

Sumber cahaya pada spektrofotometer harus memiliki panacaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber cahaya pada spektrofotometer UV-Vis ada dua

macam : _Page

a. Lampu Tungsten (Wolfram)

Lampu ini digunakan untuk mengukur sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip dengna bola lampu pijar biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm. Spektrum radiasianya berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000jam pemakaian.

Gambar 3. Lampu Tungsten

b. Lampu Deuterium

Lampu ini dipakai pada panjang gelombang 190-380 nm. Spektrum energy radiasinya lurus, dan digunakan untuk mengukur sampel yang terletak pada daerah uv. Memiliki waktu 500 jam pemakaian.

2. Monokromator

Monokromator adalah alat yang akan memecah cahaya polikromatis menjadi cahaya tunggal (monokromatis) dengan komponen panjang gelombang tertentu. Bagian-bagian monokromator, yaitu :

a. Prisma

Prisma akan mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya di dapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis.

b. Grating (kisi difraksi)

Kisi difraksi memberi keuntungan lebih bagi proses spektroskopi. Dispersi sinar akan disebarkan merata, dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akanPa

ge

lebih baik. Selain itu kisi difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum.

c. Celah optis

Celah ini digunakan untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diharapkan dari sumber radiasi. Apabila celah berada pada posisi yang tepat, maka radiasi akan dirotasikan melalui prisma, sehingga diperoleh panjang gelombang yang diharapkan.

d. Filter

Berfungsi untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih.

3. Kompartemen sampel

Kompartemen ini digunakan sebagai tempat diletakkannya kuvet. kuvet merupakan wadah yang digunakan untuk menaruh sampel yang akan dianalisis. Pada spektrofotometer double beam, terdapat dua tempat kuvet. Satu kuvet digunakan sebagai tempat untuk menaruh sampel, sementara kuvet lain digunakan untuk menaruh blanko. Sementara pada spektrofotometer single beam, hanya terdapat satu kuvet.

Kuvet yang baik harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut :

a. Permukaannya harus sejajar secara optis

b. Tidak berwarna sehingga semua cahaya dapat di transmisikan

c. Tidak ikut bereaksi terhadap bahan-bahan kimia

d. Tidak rapuh

e. Bentuknya sederhana

Pa

ge

Gambar 4. Kuvet Kuarsa

Terdapat berbagai jenis dan bentuk kuvet pada spektrofotometer. Umumnya pada pengukuran di daerah UV, digunakan kuvet yang terbuat dari bahan kuarsa atau plexiglass. Kuvet kaca tidak dapat mengabsorbsi sinar uv, sehingga tidak digunakan pada saat pengukuran di daerah UV. Oleh karena itu, bahan kuvet dipilih berdasarkan daerah panjang gelombang yang digunakan. Gunanya agar dapat melewatkan daerah panjang gelombang yang digunakan.

• UV : fused silika, kuarsa

• Visible : gelas biasa, silika atau plastik

• IR : KBr, NaCl, IRTRAN atau kristal dari senyawa ion

Bahan Panjang gelombang

Silika 150-3000

Gelas 375-2000

Plastik 380-800

Tabel 2 Bahan Kuvet Sesuai Panjang Gelombang

4. Detektor

Detektor akan menangkap sinar yang diteruskan oleh larutan. Sinar kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh amplifier dan dalam rekorder dan ditampilkan dalam bentuk angka-angka pada reader (komputer).

Terdapat beberapa jenis detector pada spektrofotometer :

Jenis detector λ range (nm) Sifat pengukuran Penggunaan

Phototube 150 – 1000 arus listrik UV

Photomultiplier 150 – 1000 arus listrik UV/Vis

Solid state 350 – 3000

Thermocouple 600 – 20.000 arus listrik IR

Pa

ge

Thermistor 600 – 20.000 hambatan listrik IR

Tabel 3 Jenis-jenis detektor berdasarkan panjang gelombang

Syarat-syarat ideal sebuah detector adalah :

- Mempunyai kepekaan tinggi

- Respon konstan pada berbagai panjang gelombang

- Waktu respon cepat dan sinyal minimum tanpa radiasi

- Sinyal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi

5. Visual display

Merupakan system baca yang memperagakan besarnya isyarat listrik, menyatakan dalam bentuk % Transmitan maupun Absorbansi.

Gambar 4. Diagram Kerja Spektrofotometri UV-Vis

C. ALAT DAN BAHAN 1. ALAT

a. Perangkat kerja spektrometri UV-VIS b. Kuvet Kuarsa

c. Gelas beker d. Pipet tetes e. Pipet gondok

f. Labu takar _Page

g. Sendok sungu

1. Sampel yang berupa serbuk bayam ditimbang 0,4 gram.

2. Serbuk bayam dimasukkan kedalam beker Teflon, kemudian ditambahkan 2 ml H2SO4 pekat dan 2 ml HNO3 pekat. Beker Teflon ditutup dengan gelas

arloji, kemudian dipanaskan dengan hati-hati diatas kompor listrik.

3. Setelah semua sampel bayam larut dan larutan berubah warna menjadi bening, beker Teflon kemudian diangkat dari kompor listrik dan didinginkan.

4. Larutan sampel diencerkan kedalam labu takar 100 ml. Kemudian, diencerkan kembali kedalam labu takar 50 ml dengan ditambahkan 2 ml larutan tiosianat 2M.

4.2. Penyiapan larutan standar

1. Larutan standar FeCl3 100 ppm sebanyak 50 ml dengan cara dipipet larutan

standar FeCl3 1000 ppm sebanyak 5 ml kemudian ditandabataskan sampai 50

ml.

2. Dari larutan standar Fe 100 ppm kemudian dibuat larutan standar Fe dengan konsentrasi 50 ppm dalam 50 ml, 25 ppm dalam 25 ml, dan 10 ppm dalam 100 ml. Sedangkan larutan standar 10 ppm kemudian dibuat larutan standar Fe dengan konsentrasi 5 ppm dalam 25 ml dan 1 ppm dalam 25 ml.

3. Larutan standar Fe ditambahkan 2 ml larutan tiosianat dan 2 ml HNO3 0,1 N

terlebih dahulu, kemudian ditandabataskan. 4.3. Pengukuran

1. Panjang gelombang kerja atau panjang gelombang maksimum dicari.

Pa

ge

2. Pengukuran standar dilakukan dan absorbansinya dicatat. 3. Pengukuran pada sampel dilakukan dan absorbansinya dicatat.

4. Kurva kalibrasinya dibuat dan cuplikan diintderpolasi dalam kurva kalibrasi.

E. DATA PENGAMATAN

a. Penyiapan larutan cuplikan

1. Massa cuplikan bayam = 0,4 gram 2. Volume cuplikan awal = 100 ml 3. Pengenceran

0,4gram

100ml x

1ml

50ml

b. Penyiapan larutan standar

 Pembuatan larutan standar FeCl 100 ppm

V1 C1 V2 C2

5 ml 1000 ppm 50 ml 100 ppm

 Pembuatan larutan standar 50 ppm,25 ppm, 10 ppm, 5 ppm, dan 1

ppm.

No .

C1 V1 C2 V2

1. 100 ppm 25 ml 50 ppm 50 ml

2. 100 ppm 6,5 ml 25 ppm 25 ml

3. 100 ppm 10 ml 10 ppm 100 ml

4. 10 ppm 12,5 ml 5 ppm 25 ml

5. 10 ppm 2,5 ml 1 ppm 25 ml

c. Pengukuran

 Larutan standar Page

λ = 472,0 nm

No. Konsentrasi Absorbansi

1. 0 ppm 0,015

2. 1 ppm 0,020

3. 5 ppm 0,200

4. 10 ppm 0,587

5. 25 ppm 0.891

6. 50 ppm -0,010

 Sampel

No. Λ Absorbansi

1. 472,0 nm 0,054

F. PERHITUNGAN

a. Penyiapan larutan standar FeCl3

V1 . C1 = V2 . C2

V1 . 1000 ppm = 50 ml . 100 ppm

V1 = 5 ml

 Jadi, untuk membuat larutan standar FeCl3 100 ppm sebanyak 100 ml

diperlukan larutan standar FeCl3 1000 ppm sebanyak 5 ml yang kemudian

diencerkan kembali.

b. Larutan FeCl3 100 ppm diencerkan menjadi 50 ppm dalam 50 ml V1 . C1 = V2 . C2

V1 . 100 ppm = 50 ml . 50 ppm V1 = 25 ml

Pa

ge

 Jadi, untuk membuat larutan standar FeCl3 50 ppm sebanyak 50 ml

diperlukan larutan FeCl3 100 ppm sebanyak 25 ml kemudian diencerkan

menjadi 50 ml.

Dengan cara yang sama, diperoleh :

No. V1 (ml) C1 (ml) V2 (ml) C2 (ml)

1. 25 100 50 50

2. 6,5 100 25 25

3. 10 100 100 10

4. 12,5 10 25 5

5. 2,5 10 25 1

c. Penentuan kurva kalibrasi λ = 472,0 nm

No. konsentrasi Absorbansi

1. 0 ppm 0,015

2. 1 ppm 0,020

3. 5 ppm 0,200

4. 10 ppm 0,587

5. 25 ppm 0,891

6. 50 ppm -0,010_Page

0 5 10 15 20 25 30

d. Penentuan kadar Fe dalam Bayam

Berdasarkan grafik konsentrasi vs absorbansi pada panjang gelombang 472,0 nm diperoleh persamaan garis :

y = 0,036x + 0,043

dimana y adalah absorbansi dan x adalah konsentrasi

 Dari hasil pengukuran diperoleh Absorbansi pada sampel bayam Sebesar 0,054

Faktor pengenceran = 50ml

1ml = 50

Kandungan Fe dalam cuplikan bayam = 0,305 ppm x 50

Pa

ge

= 15,25 ppm

 Jadi, kandungan Fe dalam cuplikan bayam sebesar 15,25 ppm

G. PEMBAHASAN

Spektrofotometri adalah suatu metode analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator plasma atau kisi difraksi dengan fototube atau foton hampa. Sedangkan alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan atau absorbansi dari suatu cuplikan sebagai fungsi suhu dari konsentrasi. Spektrofotometer merupakan gabungan dari alat optik dan elektronik, serta sifat-sifat kimia fisiknya dimana detektor yang digunakan secara langsung dapat mengukur intensitas dari cahaya yang dipancarkan (ρ) dan secara tidak langsung cahaya yang diabsorbsikan (ℓo), jadi tergamtung pada spektrum elektromagnetik yang diabsorbsi oleh benda. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa atau warna yang terbentuk. Pada titrasi spektrofotometri sinar yang digunakan merupakan suatu berkas yang panjangnya tidak berbeda banyak antara satu dengan yang lain, sedangkan dalam kalorimetri. Perbedaan panjamg geolmbangnya dapat lebih besar. Dalam hubungan ini dapat disebut juga spektrofotometri adsorbsi atomik.

Praktikum kali ini bertujuan untuk memahami cara kerja spektrofotometri uv-vis dan menentukan kandungan Fe dalam cuplikan. Spektrofotometri ini merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber cahaya visible. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik untuk sample berwarna juga untuk sample tak berwarna.

Pada praktikum kali ini, sampel cuplikan yang digunakan yaitu bayam dengan massanya sebesar 0,4 gram.spektrofotometri uv-vis tidak dapat digunakan untuk menganalisis sampel padat. Oleh karena itu, Salah satu cara untuk mengubah partikel padat menjadi partikel cair adalah dengan cara destruksi. Proses destruksi dikatakan selesai apabila larutan yang di destruksi terlihat jernih hal ini menandakan semua partikel padat bahan telah terdestruksi menjadi bentuk partikel yang larut tanpa ada partikel padat yang tersisa. Untuk itu, bayam harus didestruksi karena bayam partikel padat.proses destruksinya dengan cara melarutkan sampel bayam dengan asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat secara bertetes tetes hingga larut masing-masing sebanyak 2 ml. Sampel dikatakan larut apabila serbuk bayamnya sudah benar-benar tidak ada (larut semua) dan tidak ada lagi warna hijau dari bayam tersebut melainkan berwarna agak kekuningan. ketika selesai destruksi dilakukan pengenceran dari 100 ml menjadi 50 ml dimana 1 ml

Pa

ge

dari 100 ml sampel yang telah diencerkan dan ditambahkan larutan tiosianat sebanyak 2 ml . larutan sampel diencerkan dengan factor pengenceran sebesar 50 kali. Larutan sampel perlu diencerkan karena konsentrasi yang terlalu tinggi akan memberikan hasil yang tidak linier karena pengaruh hamburan. Namun, larutan sampel juga tidak boleh terlalu encer karena akan memberikan serapan yang tidak linier karena pengaruh background. Pada praktikum ini, prinsip spektofotometri yang digunakan,yaitu hukum lambert beer . Dimana, konsentrasi dari analit di dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorban pada panjang gelombang tertentu. Hukum Lambert-Beer menyatakan hubungan linieritas antara absorban dengan konsentrasi larutan analit dan berbanding terbalik dengan transmitan.

Dalam praktikum, larutan sampel dan larutan standar ditambahkan larutan asam nitrat 0,1 N dan larutan tiosianat 2 M sebelum ditandabataskan. Karena pada asam nitrat berfungsi untuk mencegah terjadinya hidrolisis Fe3+ _{menjadi Fe(OH)}

3.

Fe3+ _{+ 3H}

2O Fe(OH)3 + 3H+

Sedangkan penambahan larutan tiosianat digunakan untuk memantapkan warna larutan karena larutan yang akan dianalisis harus merupakan larutan yang berwarna. Larutan tiosianat yang ditambahkan kedalam larutan akan bereaksi dengan besi (III) membentuk kompleks yang berwarna merah tua.

Fe3+ _{+ SCN}- _Fe(SCN)2+

Merah tua

Larutan tiosianat dipilih sebagai pereaksi pembuat warna karena stabil dalam larutan, serta tidak menyerap cahaya dalam spectrum dimana ketika akan melakukan pengukuran dan proses pembentukan warna dengan sampel atau cuplikan dapat berlangsung cepat.

Pada pembuatan standar, standar dibuat dengan 5 variasi konsentrasi dengan menggunakan larutan FeCl3 1000 ppm yang kemudian diencerkan menjadi 100

ppm, 5 variasi tersebut, yakni 50 ppm, 25 ppm, 10 ppm, 5 ppm, dan 1 ppm. Pembuatan larutan standar dibuat dengan berbagai konsentrasi dikarenakan,metode analisis yang digunakan adalah metode multipoint standar dimana dari beberapa titik pada larutan standar tersebut dapat dibuat kurva kalibrasi yang linier dan dari kurva atau grafik tersebut dapat diperoleh persamaan garis yang kemudian dapat digunakan untuk menghitung konsentrasi Fe dalam sampel bayam.

Spektofotometri uv-vis harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan. Panjang gelombang yang dipilih yaitu, panjang gelombang yang mempunyai nilaio absorbansinya paling besar. Sehingga setelah dicari dengan menggunakan salah

Pa

ge

satu larutan standar terlebih dahulu, diperoleh panjang gelombang maksimumnya sebesar 472,0 nm. Selanjutnya setelah didapatkan panjang gelombang maksimumnya diukur panjang gelombang larutan standar. Namun sebelumnya diukur nilai absorbansi dari aquadest. Disini untuk melihat adanya Fe didalam aquadest yang tidak mempunyai konsentrasi atau dianggap 0 ppm. Berdasarkan pengukuran ternyata adanya kandungan Fe didalam aquadest wlaupun sangat kecil dibandingkan dengan larutan standar dan sampel pada nilai absorbansinya.

Berdasarkan pengukuran larutan standar, didapat nilai absorbansinya dan dibuat grafik, sehingga diperoleh persamaan garis, yakni y = 0,036x + 0,043 dengan R2 _{= 0,930.}

Nilai R2 _{didapat kurang dari 1 sehingga grafik yang didapatkan kurang linier, yang}

dikatak linier yaitu ketika nilai R2 _{sama dengan 1. Kurva ini juga menunjukkan bahwa y}

merupakan fungsi dari x, dimana nilai y akan berubah jika x juga berubah.

Berdasarkan pengukuran didapatkan hasil absorbansi sampel pada panjang gelombang 472,0 nm sebesar 0,054. Ketika nilai absorbansi dimasukkan kedalam persamaan garis yang didapat, yakni y = 0,036x + 0,043 dan diperoleh konsentrasi sampel sebesar 0,305 ppm. Namun, konsentrasi harus dikalikan dengan faktor pengenceran, hal ini dikarenakan pada percobaan dilakukan pengenceran sebanyak 50 kali. Jadi, konsentrasi Fe dalam sampel bayam setelah dikali factor pengenceran sebesar 15,25 ppm.

H. KESIMPULAN

a. Spektrofotometri adalah suatu metode analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator plasma atau kisi difraksi dengan fototube atau foton hampa._Page

b. Alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan atau absorbansi dari suatu cuplikan sebagai fungsi suhu dari konsentrasi.

c. Spekttrofotrometri uv-vis , merupakan metode pengukuran radiasi sinar uv dekat samapi pada sinar tampak. Spektrofotometer uv-vis merupakan alat analisis yang digunakan untuk menentukan kadar suatu sampel dalam bentuk cairan dan berdasarkan perbedaan warnanya.

d. Konsentrasi Fe pada sampel bayam sebesar 15,25 ppm.

I. DAFTAR PUSTAKA

Christina, Maria.2006. Instrumentasi Kimia I. Yogyakarta : STTN-BATAN\ Tim Praktikum Instrumentasi Kimia.2010.Praktikum Instrumentasi Kimia 1. Yogyakarta : STTN-BATAN

Wahyu.2011. Spektrofotometri Uv-Vis. Sumber :

http://wahyoe-analisiskimia.blogspot.com/2011/03/spektrofotometer-uv-vis.html diakses pada

tanggal 29 November 2012

Ita Tri. 2012. Laporan Spektrometri Uv-Vis . Sumber :

http://itatrie.blogspot.com/2012/10/laporan-kimia-analitik-spektrofotometri.html

diakses pada tanggal 29 November 2012

Ayu, Pangestu.2011. Spektrofotometri Uv-Vis dan Refraktometri. Sumber :

http://pangestu-ayupangestu.blogspot.com/2011/12/spektrofotometer-uv-vis-dan.html . Diakses pada tanggal 30 November 2012

Yogyakarta, 16 Desember 2012

Asisten Praktikan

Kartini Megasari, S.ST Risha Diah Rhamadhani

Pa

ge