SPEKTROFOTOMETRI

I. Judul Praktikum : SPEKTROFOTOMETRI

II. Prinsip Praktikum :

Cahaya yang dipancarkan melalui media transparan akan diserap, besarnya

penyerapan sebanding dengan kepekatan suatu zat. Dengan dibuatnya deret

standar dan berdasarkan kurva kalibrasi maka kadar suatu zat dapat diketahui.

III. Maksud dan Tujuan Praktikum :

Praktikan memahami konsep spektrofotometri

Menghitung kadar Mn berdasarkan kurva kalibrasi

IV. Landasan Teori

Spektrofotometri adalah suatu metode analisis yang berdasarkan pada

pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna

pada panjang gelombang yang spesifik dengan menggunakan monokromator

prisma atau kisi difraksi dan detector vacuum phototube atau tabung foton

hampa. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, yaitu sutu alat yang

digunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun

kualitatif dengan mengukur transmitan ataupun absorban dari suatu cuplikan

sebagai fungsi dari konsentrasi.

Spektrometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang

gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang

ditransmisikan atau diabsorbsi. Kelebihan spectrometer dibandingkan

fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan

ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating, atau celah optis.

Pada fotometer filter berbagai filter dari berbagai warna yang mempunyai

spesifikasi melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer

filter tidak mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar

monokromatis, melainkan suatu trayek panjang gelombang 30-40 nm.

Sedangkan pada spektrofotometer, pnjang gelombang yang benar-benar

terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma.

Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu,

monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu

alat untuk mengukur perbedaan absorbsi antara sampel dan blanko ataupun

pembanding.

Keuntungan dari spektrofotometer untuk keperluan analisis kuantitatif

adalah :

Dapat digunakan secara luas

Memiliki kepekaan yang tinggi

Keseletifannya cukup baik

Tingkat ketelitian tinggi

Syarat larutan yang dapat digunakan untuk analisis campuran dua

komponen adalah

Komponen-komponen dalam larutan tidak boleh saling

bereaksi

Penyerapan komponen-komponen tersebut tiak sama

Komponen harus menyerap pada panjang gelombang tertentu.

Senyawa-senyawa yang diukur dengan metoda spektrofotometri harus

memenuhi hukum Lambert-Beer, yaitu

Bila suatu sinar monokromatis dilewatkan pada medium

pengabsorbsi, maka berkurangnya intensitas cahaya per unit

tebal medium sebanding dengan intensitas cahaya tersebut.

Berkurangnya intensitas cahaya per unit konsentrasi akan

berbanding lurus dengan intensitas cahaya

Dari hukum Lambert Beer didapat rumus sebagai berikut

A = a.b.c A = -log T

Rumus yang digunakan untuk analisis dua komponen adalah :

A1 = ax1. b. cx + ay1 . b . cy

A2 = ax2 . b. cx + ay2 . b . cy

Dimana :

A1 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum pertama

A2 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum kedua

C = konsentrasi larutan

Keabsahan Hukum Beer

Kondisi berikut adalah keabsahan hukum Beer. Cahaya yang

digunakan harus monokromatis, bila tidak demikian maka akan diperoleh dua

nilai absorbansi pada dua panjang gelombang. Hukum tersebut tidak diikuti

oleh larutan yang pekat. Konsentrasi lebih tinggi untuk beberapa garam tidak

berwarna justru mempunyai efek absorbsi yang berlawanan. Larutan yang

bersifat memancarkan pendar-fluor atau suspensi tidak selalu mengikuti

hukum Beer. Jika selama pengukuran pada larutan encer terjadi reaksi kimia

seperti polimerisasi, hidrolisis, asosiasi atau disosiasi, maka hukum Beer tidak

berlaku.

Cara Kerja Spektrofotometer

Cara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut.

Tempatkan larutan pembanding, misalnya blanko dalam sel pertama

sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih fotosel

yang cocok 200-650 nm ( 650-1100 nm ) agar daerah λ yang diperlukan dapat

terliputi. Dengan ruang fotosel dalam keadaan tertutup ” nol ” galvanometer

dengan menggunakan tombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buk

fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blanko dan ” nol ” galvanometer

didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakn tombol

transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100 %. Lewatkan berkas cahaya

pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan

absorbansi larutan sampel.

Faktor-faktor yang menyebabkan absorbansi dan konsentrasi tidak

linear:

1. Adanya serapan oleh pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan

blangko, yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan

dianalisis termasuk zat pembentuk warna.

2. Serapan oleh kuvet. Kuvet yang ada biasanya dari bahan gelas atau

kuarsa, namun kuvet dari kuarsa memiliki kualitas yang lebih baik.

3. Kesalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi

sangat rendah atau sangat tinggi, hal ini dapat diatur dengan

pengaturan konsentrasi, sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat

yang digunakan (melalui pengenceran atau pemekatan).

Beberapa jenis spektrofotometer :

1. Spektrofotometer UV-Vis

2. Spektrofotometer Infra merah

3. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)

4. Spektrofotometer Resonansi Magnetik (NMR)

5. Spektrofotometer Pendar Molecular (pendar fluor/pendar fosfor).

6. Spektrofotometer dengan metode hamburan cahaya ( nefelometer,

turbidimeter dan spektrofotometer Raman)

Spektrofotometri juga terdiri dari beberapa jenis berdasarkan sumber cahaya

yang digunakan. Diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Spektrofotometri Vis (Visible)

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang

dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia.

Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang

gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol.

Elektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi

terendah disebut keadaan dasar (ground-state). Energi yang dimiliki sinar

tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit

atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi.

Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap

oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam

kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan

berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan

suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada

spektrum sinar tampak.

Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut :

Panjang gelombang

(nm)

Warna warna yang

diserap

Warna komplementer

(warna yang terlihat)

400 – 435 Ungu Hijau kekuningan

435 – 480 Biru Kuning

480 – 490 Biru kehijauan Jingga

490 – 500 Hijau kebiruan Merah

500 – 560 Hijau Ungu kemerahan

560 – 580 Hijau kekuningan Ungu

580 – 595 Kuning Biru

595 – 610 Jingga Biru kehijauan

610 – 800 Merah Hijau kebiruan

2. Spektrofotometri  UV (Ultraviolet)

Berbeda dengan spektrofotometri  visible, pada spektrofotometri UV

berdasarkan interaksi sampel dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang

gelombang 190-380 nm. Sebagai sumber sinar dapat digunakan lampu

deuterium. Deuterium disebut juga heavy hidrogen. Dia merupakan isotop

hidrogen yang stabil yang terdapat berlimpah dilaut dan daratan. Inti atom

deuterium mempunyai satu proton dan satu neutron, sementara hidrogen hanya

memiliki satu proton dan tidak memiliki neutrron. Nama deuterium diambil

dari bahasa Yunani, deuteras yang berarti dua, mengacu pada intinya yang

memiliki 2 partikel. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi dengan mata kita

maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini terkadang merupakan senyawa

yang tidak memiliki warna, bening dan transparan. Oleh karena itu, sampel

tidak berwarna tidak perlu dibuat berwarna dengan penambahan reagen

tertentu. Bahkan sampel dapat langsung dianalisa meskipun tanpa preparasi.

Namun perlu diingat, sampel keruh tetap harus dibuat jernih dengan filtrasi

atau sentifungi. Prinsip dasar pada spektrofotometri adalah sampel harus jernih

dan larut sempurna. Tidak ada partikel koloid/ suspensi.

3. Spektrofotometri UV-Vis

Merupakan alat dengan teknik spektrofotometer pada daerah ultra-violet

dan sinar tampak. Alat ini digunakan mengukur serapan sinar ultra violet atau

sinar tampak oleh suatu materi dalam bentuk larutan. Konsentrasi larutan yang

dianalisis sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat

dalam larutan tersebut. Dalam hal ini, hukum Lamber beer dapat menyatakan

hubungan antara serapan cahaya dengan konsentrasi zat dalam larutan.

4. Spektrofotometri Inframerah

Dari namanya sudah bisa dimengerti bahwa spektrofotometri ini

berdasarkan pada penyerapan panjang gelombang inframerah. Cahaya

inframerah terbagi menjadi inframerah dekat, inframerah pertengahan dan

jauh. Inframerah pada spektrofotometri adalah inframerah jauh dan

pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 25-1000 µm. Pada spektro

IR bisa digunakan untuk mengidentisifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa,

terutama senyawa organik.

Berdasarkan system optiknya terdapat 2 jenis spektrofotometer :

1. Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)

Pada spektrofotometer ini hanya terdapat satu berkas sinar yang

dilewatkan melalui cuvet, blanko standard dan contoh diperiksa secara

bergantian.

2. Spektrofotometer double team (berkas ganda)

Pada alat ini sinar dari sumber cahaya dibagi menjadi dua berkas oleh

cermin yang berputar (chopper).

Berkas pertama melalui cuvet berisi blanko

Berkas kedua melalui cuvet berisi standar atau contoh.

Blanko dan contoh diperiksa secara bersamaan. Blanko berguna untuk

menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase atau Io dari sumber

cahaya. Dengan adanya blanko dalam alat, kita tidak lagi mengontrol titik

nol nya pada waktu-waktu tertentu.

V. Alat dan Bahan

A. Alat :

1. Labu ukur 100 ml dan 50 ml

2. Teklu / hot plat

3. Labu semprot

4. Instrument spektrofotometer UV-VIS double team

B. Bahan :

KMnO4 serbuk

Aquadest

VI. Prosedur

Penbuatan kurva kalibrasi :

Buat satu seri standar mangan yang mengandung 0.2 ; 0.4 ; 0.6 ; 0.8 ;

1.0 mg/l dengan menyediakan 6 buah labu ukur 100 ml.

Isi masing-masing labu dengan 50 ml aquadest

Tambahkan berturut-turut larutan standar Mn ( 1 ml = 50 mg)

Tambahkan 50 ml reagen khusus ( 75 g HgSO4dalam 200 ml aquadest

dan 400 ml HNO3pekat + 200 ml asam posfat 85 % + 0.35 g perak

nitrat diencerkan 100 ml dengan aquadest

Encerkan dengan aquadest sampai tanda batas

Pindahkan larutan ke dalam labu erlenmeyer

Didihkan sampai volume larutan menjadi kira-kira 90 ml

Tambahkan lebih kurang 1 gr ammonium persulfat

Didihkan sekitar 1 menit atau sampai ammonium persulfat larut

sempurna.

Angkat labu dari pemanas, biarkan kira-kira 1 menit

Dinginkan dengan cara merendam di dalam air dingin atau dengan air

keran yang mengalir

Pindahkan ke dalam labu ukur atau tabung nessler 100 ml

Tepatkan volumenya menjadi 100 ml dengan aquadest

Ukur intensitas warna yang terjadi dengan spektro pada panjang

gelombang 525 nm

Buat kurva kalibrasi antara absorbansi dengan konsentrasi Mn dalam

gr/l

Pemeriksaan Mn dalam contoh :

Ukur 100 ml contoh masukkan ke dalam labu erlenmeyer

Tambahkan 5 ml reagen khusus dan 1 tetes H 2 O2 jika perlu

Didihkan hingga volume menjadi kira-kira 90 ml

Tambahkan 1 g ammonium persulfat

Panaskan kembali 1 menit atau sampai ammonium persulfat larut

sempurna

Angkat labu dari pemanas, biarkan kira-kira 1 menit

Dinginkan dengan cara merendam di dalam air dingin atau dengan air

keran yang mengalir

Pindahkan ke dalam labu ukur atau tabung nessler 100 ml

Tepatkan volumenya menjadi 100 ml dengan aquadest

Ukur intensitas warna yang terjadi dengan spektro pada panjang

gelombang 525 nm

Bandingkan hasil pengukuran (absorban) contoh dengan kurva

kalibrasi untuk menentukan konsentrasi mangan dalam contoh.

VII. Data Pengamatan

Konsentrasi (ppm) Abosrban (abs)

0,2 0,006

0,4 0,014

0,6 0,032

0,8 0,052

1,0 0,039

0 0.2 0.4

0.600000000000001 0.8 10

0.010.020.030.040.050.06

Kurva Kalibrasi

abs

Konsentrasi (ppm)

Abs

orba

n (a

bs)

VIII. Pembahasan

Pada prinsipnya spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik

maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar

masuk akan dipantulkan, sebagian diserap dalam medium itu, dan sisanya

diteruskan. Nilai yang keluar dari cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam

nilai absorbansi karena memiliki hubungan dengan konsentrasi sampel.

Dalam percobaan spektrofotometri kali ini dibuat konsentrasi dari

suatu sampel dengan besarnya yaitu 0,2 ppm ; 0,4 ppm ; 0,6 ppm ; 0,8 ppm ;

1,0 ppm. Kemudian dilakukan absorbansi pada kelima larutan dengan panjang

gelombang 525 nm. Dari hasil pengamatan dengan Spektrofotometer UV-Vis

didapat hasil absorbansi berturut-turut yaitu 0,006 ; 0,014 ; 0,032 ; 0,052 ;

0,039.

IX. Kesimpulan

Dari hasil percobaan spektrofotometri yang telah dilakukan dengan

larutan sampel besarnya yaitu 0,2 ppm ; 0,4 ppm ; 0,6 ppm ; 0,8 ppm ; 1,0

ppm didapat hasil absorbansi berturut-turut yaitu 0,006 ; 0,014 ; 0,032 ; 0,052;

0,039.

X. Tugas

1. Sebutkan jenis-jenis spektrofotometri?

Jawaban :

1. Jenis-jenis spektrofotometri yaitu :

Spektrofotometri UV-Vis

Spektrofotometri Infra merah

Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

Spektrofotometri Resonansi Magnetik (NMR)

Spektrofotometri Pendar Molecular (pendar fluor/pendar fosfor).

Spektrofotometri dengan metode hamburan cahaya ( nefelometer,

turbidimeter dan spektrofotometer Raman)

XI. Daftar Pustaka

http://wanibesak.wordpress.com/2011/07/04/spektrofotometri-sinar-tampak-visible/

http://wwwzarna.blogspot.com/2009/05/laporan-spektrofotometri.html