Penentuan Kadar Kromium Secara Spektrofotometer Serapan Atom (AAS)

Tanggal Percobaan : 18 Nopember 20141. Tujuan : a. Mempelajari prinsip pengukuran ion logam dengan menggunakan alat AAS b. Menentukan kadar kromium dalam sampel senyawa kompleks heksaurea kromium (III) klorirda trihidrat.

2. Teori DasarSpektrometri merupakan suatu metode analisis kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan banyaknya radiasi yang dihasilkan atau yang diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian dari spektrometri ialah Spektrometri Serapan Atom (SSA), merupakan metode analisis unsur secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog et. al., 2000). Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka sebagian cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas logam yang berada dalam sel. Hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi diturunkan dari: 1. Hukum Lambert : Bila suatu sumber sinar monokromatik melewati medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorpsi. 2. Hukum Beer : Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap sinar tersebut. Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan :A = - Log It/Io = bc Dimana : Io = Intensitas sumber sinar It = Intensitas sinar yang diteruskan = Absortivitas molar b = Panjang medium c = Konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar A = Absorbans. Untuk keperluan analisis kuantitatif, maka persamaan n-Beer disederhanakan lagi dengan cara mengukur absorban menggunakan kuvet yang tebalnya sama , sehingga :A = k.CDari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day & Underwood, 1989)Dalam metode AAS, sebagaimana dalam metode spektrometri atomik yang lain, contoh harus diubah ke dalam bentuk uap atom. Proses pengubahan ini dikenal dengan istilah atomisasi, pada proses ini contoh diuapkan dan didekomposisi untuk membentuk atom dalam bentuk uap. Terdapat dua tahap utama yang terjadi dalam sel atom pada alat SSA dengan sistem atomisasi nyala. Pertama, tahap nebulisasi untuk menghasilkan suatu bentuk aerosol yang halus dari contoh. Kedua, disosiasi analit menjadi atom-atom bebas dalam keadaan gas. Berdasarkan sumber panas yang digunakan maka terdapat dua metode atomisasi yang dapat digunakan dalam spektrometri serapan atom : a. Atomisasi menggunakan nyala. b. Atomisasi tanpa nyala (flameless atomization). Pada atomisasi menggunakan nyala, digunakan gas pembakar untuk memperoleh energi kalor sehingga didapatkan atom bebas dalam keadaan gas. Sedangkan pada atomisasi tanpa nyala digunakan energi listrik seperti pada atomisasi tungku grafit (grafit furnace atomization). Diperlukan nyala dengan suhu tinggi yang akan menghasilkan atom bebas. Untuk alat SSA dengan sistem atomisasi nyala digunakan campuran gas asetilen-udara atau campuran asetilen-N2O. Pemilihan oksidan bergantung kepada suhu nyala dan komposisi yang diperlukan untuk pembentukan atom bebas.Sumber cahaya yang digunakan dalam alat AAS ialah lampu katoda berongga (hollow cathode lamp). Lampu ini terdiri dari suatu katoda dan anoda yang terletak dalam suatu silinder gelas berongga yang terbuat dari kwarsa. Katoda terbuat dari logam yang akan dianalisis. Silinder gelas berisi suatu gas lembam pada tekanan rendah. Ketika diberikan potensial listrik maka muatan positif ion gas akan menumbuk katoda sehingga tejadi pemancaran spektrum garis logam yang bersangkutan.

3. Alat dan Bahan :

ALAT

BAHAN

Spektrofotometer Serapan Atom (AAS)Lampu hollow cathode kromMikro buretLabu takar 100 mLPipet volum 10 mL

Larutan standar induk krom 100 ppmLarutan asam nitrat 2,0MSampel senyawa kompleks

4. Cara Kerja :Bagian 1 : Penyiapan larutan reagen1. Larutan standar kromium 100 ppm.1. Larutan asam nitrat 2,0MBagian 2 : Penyiapan larutan standar Cr untuk kurva standar1. Disiapkan 6 labu takar 100 mL.1. Dipipet berturut-turut larutan standar baku krom 100 ppm sebanyak 3; 6; 7,5;9,0; dan 12 mL.1. Ditambahkan 5 mL larutan HNO3 2,0M.1. Diencerkan dengan air bebas mineral hingga tanda batas.1. Dibiarkan masing-masing labu takar tersebut selama 2-3 menit dan ukur serapannya pada panjang gelombang maksimumnya.1. Digambarkan grafik kurva standar larutan krom, dengan mengalurkan absorbansi terhadap konsentrasi.Bagian 3 : Penyiapan larutan Sampel1. Ditimbang 1 gr sampel senyawa kompleks dan masukkan kedalam labu takar 100 mL.1. Ditambahkan 5 mL larutan HNO3 2,0M.1. Diaduk, sampai senyawa kompleks larut.1. Diencerkan dengan air bebas mineral sampai tanda batas.1. Dibiarkan masing-masing labu takar tersebut selama 2-3 menit dan ukur serapannya pada panjang gelombang maksimumnya.1. Diplotkan turbidans larutan sampel pada kurva larutan standar krom diatas, guna mengetahui konsentrasi kromium dalam larutan sampel senyawa kompleks hasil sintesis.1. Dihitung kadar (%) kromium dalam sampel.1. Dibandingkan kadar kromium (%) hasil percobaan dengan perhitungan teoritis.

5. Data Pengamatan : Bagian 1 : Penyiapan larutan reagena. Larutan standar kromium 100 ppm. Tersedia larutan kromium 1000 ppm Volume yang dipipet = 10 mL Volume pengenceran = 100 mL Warna larutan : Hijau birub. Larutan asam nitrat 2,0MLarutan asam nitrat yang tersedia = 6 MVolume pengenceran = 100 mLVolume asam nitrat yang dipipet = 33,3 mLWarna larutan : bening tidak bewarna Bagian 2 : Penyiapan larutan standar Cr untuk kurva standar 1. Penambahan larutan standar sebanyak 0, 3; 6; 7,5, 9,0; dan 12 mL terhadap 6 labu takar 100 mL. 1. Lalu masing-masing ditambahkan HNO3 dan diencerkan sampai tanda batas, warna larutan bening hamper tidak berwarna. Bagian 3 : Penyiapan larutan Sampel1. Massa padatan sampel = 0,0553 gr1. Volum larutan = 50 mL1. Larutan dipipet = 10 mL1. Volume pengenceran = 50 mL

Data pengukuran absorbansi pada maks = KONSENTRASI (ppm)ABSORBANSI

30,0410

60,0750

7,50,0906

90,1057

120,1415

Sampel0,0748

Kurva Standar larutan Cr(III)

6. Perhitungan : Bagian 1 : Larutan reagen1. Pembuatan larutan standar kromium 1000 ppm dalam 50 mLMassa Cr(NO3)3.9 H2O = Mr Cr(NO3)3.9 H2O x 0,05 mg Ar Cr = 399,94 g/mol x 0,05 g 52 g/mol = 0,3846 gDari larutan standar kromium 1000 ppm, dipipet 10 mL dan diencerkan sampai 100 mL sehingga terbentuk larutan standar kromium 100 ppm.1000 ppm x 10 mL = X x 100 mL, maka X = 100 ppm.1. Pembuatan larutan HNO3 2M dalam 100 mLKonsentrasi HNO3 yang tersedia 6 M V1.M1 = V2M2 V1. 6 M = 100 mL. 2 M V1 = 33,33 mLVolume HNO3 yang harus dipipet = 33,333 mL Bagian 2 : Larutan Standar untuk Kurva Kalibrasi1. Konsentrasi larutan Cr(III)1 = 0 ppm1. Konsentarsi larutan Cr(III)2 = (3 mL x 100 ppm)/100 mL = 3 ppm 1. Konsentarsi larutan Cr(III)3 = (6 mL x 100 ppm)/100 mL = 6 ppm 1. Konsentarsi larutan Cr(III)4 = (7,5mL x 100ppm)/100 mL = 7,5ppm 1. Konsentarsi larutan Cr(III)5 = (9 mL x 100 ppm)/100 mL = 9 ppm 1. Konsentarsi larutan Cr(III)6 = (12 mL x 100ppm)/100 mL = 12 ppm Bagian 3 : Larutan Sampel1. Konsentrasi sampel secara teoritis ;Massa sampel yang ditimbang = 0,0553 grMr sampel Cr(H2NCONH2)6Cl.3H2O = 572,5 gr /mol, Ar Cr = 52 gr/molMassa Cr secara teoritis : Massa Cr = ArCr x massa sampel MrCr(H2NCONH2)6Cl.3H2O = 52 gr/mol x 0,0553 gr 572,5 gr /mol = 0,0050229 g = 5,023 mg % Cr = Ar Cr x 100% MrCr(H2NCONH2)6Cl.3H2O = 52 gr/mol x 100% 572,5 gr /mol = 9,08%

1. Kadar Cr (III) berdasarkan percobaan;Berdasarkan kurva kalibrasi larutan standar Cr (III), dengan persamaan garis lurus y = 0,0111x + 0,0077 dimana A = nilai absorban dan x = konsentarasi dalam ppm. Diperoleh absorbansi sampel 0,0748 maka : 0,0748 = 0,0111x + 0,0077x = 6,045 ppmKonsentrasi Cr = 6,045 ppm x 50 mL x 50 mL 10 10 mL = 151,125 ppmMassa Cr dalam 50 mL = 151,125 mg x 50 mL 1000 mL = 7,556 mg % yield = massa Cr x 100% Massa Cr teoritis = 7,556 mg x 100% 5,023 mg = 150,4330 % 7. Pembahasan :Spektrometri merupakan suatu metode analisis kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan banyaknya radiasi yang dihasilkan atau yang diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian dari spektrometri ialah Spektrometri Serapan Atom (SSA), merupakan metode analisis unsur secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas. Pada percobaan ini ditentukan kadar Cr(III) menggunakan metode AAS, sebagai hollow catodenya digunakan kromium sesuai dengan logam yang dianalisis. Pada analisis AAS sampel yang diukur kadarnya harus dalam bentuk larutan, senyawa kompleks heksaurea kromium (III) klorida trihidrat dilarutkan dalam asam nitrat (HNO3 2M ) yang tujuannya untuk memutuskan ikatan dalam garam kompleks sehingga terbentuk ion Cr3+ dan untuk menstabilkan larutan dalam bentuk Cr3+. Sampel dalam bentuk larutan dimasukkan kedalam AAS, setelah larutan Cr3+ menyerap sinar, maka electron yang terdapat pada Cr3+ akan tereksitasi membentuk atom Cr (netral), perubahannya adalah: Cr3+(aq) Cr(s) Cr(g) yang menyerap energy pada maks. Energi yang diserap terbaca pada alat sebagai jumlah absorbansi. Dari data absorbans dibuat kurva kalibrasi larutan standar Cr(III), dari persamaan garis yang dihasilkan pada kurva kalibrasi diperoleh absorbansi sampel : 0,0748 setelah dihitung maka konsentrasi sampel 6,045 ppm ( harga x ) berdasarkan hasil perhitungan setelah diencerkan 25 kali maka ditentukan massa Cr(III) hasil sintesis yaitu sebesar 7,556 mg. Hasil ini lebih besar dibandingkan dengan hasil perhitungan secara teoritis yaitu sebesar 5,023 mg. Kesalahan ini dimungkinkan pada saat dimulai dari penyiapan pada pembuatan larutan standar sampai pembuatan larutan sampel yang akan diukur , yaitu pada :1. Penggunaan alatPada saat akan membuat larutan sampel dengan menggunakan alat seperti labu takar, pipet ukur, gelas kimia dan batang pengaduk mungkin kurang bersih saat pencucian dan pembilasan sehingga masih ada zat pengotor yang menempel pada alat-alat tersebut sedangkan pada kimia analitik hal ini sangat penting, alat yang digunakan harus benar-benar bersih.2. Saat penimbangan zat padat/sampel mungkin kurang akurat hal ini sangat menentukan konsentrasi larutan yang berpengaruh dalam pengukuran absorbansi sampel .3. Pada saat pengenceran menggunakan labu takar mungkin melihat tanda batas yang kurang tepat juga pada saat memipet larutan sampel.4. Sampel yang dihasilkan mungkin tidak murni sehingga kadar krom yang dihasilkan menjadi lebih besar. Ketidak murnian garam kompleks dapat disebabkan adanya pengotor yang masuk kedalam kristal pada saat pembentukan kristal garam komplek berlangsung.8. Kesimpulan :1. Massa Cr(III) yang diperoleh dalam sampel adalah 7,556 mg dengan kadar % krom 13,66% 2. % yield Crom yang diperoleh sebesar 150,43 %

9. Daftar Pustaka :- Catherine E, housecroft and Alan G. Sharpe, Inorganic Chemistry 3th ed., Pearson Prentise-Hall, 2008- Day, RA dan Underwood, A.L, Analisa Kimia Kuantitatif, edisi keenam, Erlangga, Jakarta 1989.- Skoog. D. A., Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch, 2000. Fundamentals of Analytical Chemistry .Hardcover: 992 pages, Publisher: Brooks Cole