MAKALAH SPEKTROSKOPI

SPEKTROFLUOROMETRI

Disusun Oleh :

Tirzayana A. Tarawatu (108114028)

Anggun Amalia Margita (108114029)

Pande Putu Krisna W (108114030)

Ella Puspitasari (108114031)

Angelina Pangala (108114032)

LABORATORIUM KIMIA ANALISIS INSTRUMENTAL

FAKULTAS FARMASIUNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA2011

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Spektrofluorometer Luminesen merupakan salah satu alat analisis

kimia kuantitatif yang dapat menganalisis unsur berkadar rendah, dalam hal

ini alat spektrofluorometer Luminesen ini mempunyai kemampuan untuk

menganalisis Boron hingga kandungan 0,5 –10 mg dalam 50 ml sampel atau

sekitar 0,01-0,2 ppm. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode

standar eksternal dan metoda addisi standar atau metode standar internal,

dengan memasukkan hasil pengukuran intensitas fluoresen dari sampel ke

dalam persamaan garis regresi linear yang diperoleh dari pengukuran

intensitas deret larutan standar maka kandungan Boron dalam sampel

tersebut dapat diketahui.

Boron merupakan salah satu unsur pengotor yang terdapat dalam

serbuk U3O8, karena Boron mempunyai tampang lintang/serapan netron

yang besar yaitu 4020 Barn, sehingga keberadaannya dalam bahan bakar

nuklir sangat dibatasi, biasanya hingga kandungan 10 ppm. Serbuk U3O8,

merupakan salah satu bahan baku untuk pembuatan elemen bakar nuklir.

Elemen bakar nuklir adalah material nuklir yang sangat vital dalam

suatu operasi reaktor nuklir, sehingga produksi elemen bakar nuklir harus

sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Untuk memperolehnya maka

terlebih dahulu dilakukan uji kualitas bahan baku untuk pembuatan elemen

bakar nuklir tersebut. Uji kualitas bahan baku tersebut antara lain adalah

analisis kadar pengotor.

Timbal atau plumbum (Pb) adalah salah satu unsur pengotor yang

biasa terdapat dalam uranil nitrat. Keberadaannya yang sangat dibatasi tidak

boleh lebih dari 200ppm, sehingga untuk menganalisisnya diperlukan suatu

metoda analisis yang mampu untuk menga-nalisis Pb hingga kandungan ppm.

Alat spektrofluorometer Luminesen dan spektrometri ICP-AES adalah alat

analisis kimia unsur yang dapat menganalisis unsur hingga kandungan part

per billion (ppb), namun penggunaan spektrometri ICP-AES untuk analisis

satu unsur Pb adalah kurang efektif dan tidak ekonomis dibanding

penggunaan alat spektrofluorometri luminesen yang cukup sederhana dan

tidak menggunakan gas argon yang harganya relatif mahal, sehingga

spektrofluorometri luminesen dapat menjadi salah satu alternatif alat untuk

menganalisis Pb yang terdapat dalam uranil nitrat.

2. MASALAH

1. Bagaimana mekanisme kerja spektrofluorometer dalam membaca

absorbansi ?

2. Gangguan apa yang bisa yang mempengaruhi pengukuran dengan metode

spektrofluorometer ?

3. Bagaimana hasil kalibrasi alat Luminesen dengan bahan standar kalibrasi

ovalen ?

4. Bagaimana menentukan batas pengukuran alat untuk analisis boron-curcumin dan daerah kerja alat untuk analisis boron-curcumin ?

5. Bagaimana menentukan daerah kerja analisis Pb menggunakan

spektrofluorometri Luminesen ?

3. TUJUAN

Untuk mencari kondisi analisis yang efektif untuk analisis boron yang

terdapat dalam bahan bakar U3O8 dengan metode spektrofluorometri

luminesen menggunakan pengomplek curcumin.

Untuk menganalisis unsur Pb dalam larutan Uranil Nitrat menggunakan

Spektrofluorometri Luminisense.

4. MANFAAT

Dari penelitian ini maka diharapkan akan didapatkan gambaran metode

analisis yang efektif untuk digunakan sebagai analisis boron yang terdapat

dalam bahan bakar nuklir U3O8.

Dari penelitian diharapkan dapat diketahui unsur Pb dalam Uranil Nitrat.

BAB II

PEMBAHASAN

1. Penentuan Boron dalam Bahan Bakar Nuklir dengan Pengomplekan

Curcumin

a. Kalibrasi alat Luminesen

Pada kalibrasi alat Luminesen dengan bahan standar kalibrasi ovalen

menunjukkan bahwa alat masih dalam keadaan terkalibrasi dengan baik. Hal

ini ditunjukkan dari hasil pengukuran panjang gelombang Eksitasi dan Emisi

untuk bahan standar ovalen, sesuai dengan spesifikasi bahan standar kalibrasi

ovalen yaitu 482 nm untuk panjang gelombang Emisi, dan 342 nm untuk

panjang gelombang eksitasi, seperti tampak pada kurva dibawah ini :

b. Penentuan daerah kerja alat untuk analisis boron-curcumin

Untuk menentukan daerah kerja alat untuk analisis boron-curcumin,

dilakukan dengan penyapuan panjang gelombang eksitasi pada panjang

gelombang 230-720 nm dan untuk daerah kerja emisi dilakukan dengan

penyapuan panjang gelombang 250-800nm. Dari hasil penyapuan tersebut

diperoleh intensitas optimal dari boron-curcumin pada daerah panjang

gelombang eksitasi 230 nm dan untuk daerah kerja emisi pada panjang

gelombang 388nm. Sehingga daerah panjang gelombang tersebut digunakan

untuk pengukuran intensitas boron-curcumin berikutnya.

c. Penentuan batas pengukuran alat untuk analisis boron-curcumin

Pada penentuan batas pengukuran alat untuk analisis boron-curcumin

yang dilakukan terhadap larutan boron-curcumin dengan konsentrasi masing-

masing 0 ppm; 0.5 ppm; 1.0 ppm, 3,0 ppm; 5,0 ppm; 7,0 ppm diperoleh bahwa

batas pengukuran optimum terjadi pada konsentrasi 5 ppm sedangkan untuk

konsentrasi diatas 5 ppm sudah terjadi penurunan intensitas. Sehingga untuk

analisa boron-curcumin menggunakan spektofluorometri luminesen sebaiknya

digunakan.

Spektofluorometri luminesen sebaiknya digunakan untuk konsentasi

larutan dibawah 5 ppm. Seperti yang ditunjukan pada Tabel 1 dan Gambar 2

hubungan antara konsentrasi terhadap intensitas sinar yang diukur terlihat linier

pada konsentrasi 0.5 hingga 5 ppm dengan standar deviasi 0.5442 Sampai

dengan 0,7828.

d. Penentuan boron dalam bahan bakar nuklir U3O8

Dari hasil penentuan boron dalam bahan bakar nuklir U3O8

menggunakan metoda deret standar eksternal dengan kurva kalibrasi yang

ditunjukkan dalam Gambar 3 terlihat bahwa kurva kalibrasi yang terbentuk

cukup linear hal ini terlihat dari besarnya koefisien korelasi yang mendekati

nilai 1 yaitu 0.994, sehingga nilai perhitungan sampel yang terukur akan

mendekati nilai sebenarnya.

Dari persamaan linear kurva kalibrasi standar dilakukan perhitungan

besarnya kandungan boron yang terdapat dalam larutan sampel U3O8, pada

perhitungan tersebut diperoleh hasil perhitungan negatif, hal ini menunjukkan

bahwa boron yang terdapat di dalam sampel tersebut tidak dapat dideteksi.

Sedangkan untuk blanko sampel dalam hal ini menggunakan larutan standar

boron 5 ppm, hasil yang diperoleh mendekati hasil yang sebenarnya. Hasil

tersebut ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut :

Dengan demikian metode yang digunakan untuk analisis boron

menggunakan alat spektrofluorometri luminsen dapat digunakan, namun

untuk preparasi sampel pada analisis boron didalam bahan bakar U3O8

menggunakan spektrofluorometri luminesen perlu di kaji ulang, karena

pengaruh unsur lain yang kandungan cukup besar dalam sampel, terbukti

sangat mempengaruhi pengukuran intensitas sampel. Terutama dengan

adanya kandungan Fe dengan konsentrasi sekitar 100 ppm dalam sampel.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.

Gambar 4. tersebut menunjukkan bahwa keberadaan unsur Fe ini menurunkan

intensitas sinar fluoresen Boron, dimana semakin besar kandungan Fe yang

terdapat dalam larutan sampel Boron intensitas yang dihasilkan akan semakin

kecil. Sehingga keberadaan unsur Fe dalam pengukuran intensitas sinar fluoresen

Boron ini sangat mengganggu analisis. Penurunan intensitas dari Boron yang

diakibatkan oleh keberadaan unsur Fe adalah karena ikatan yang terjadi antara Fe

dengan benzoin tidak berfluoresen sedangkan ikatan Boron dengan benzoin

menghasilkan fluoresensi.sehingga melemahkan intensitas fluoresen yang

dihasilkan benzoin. [5] Hal ini terlihat dari scanning panjang gelombang intensitas

dari Fe-benzoin pada Gambar-5

Sedangkan persentase penurunan intensitas sinar fluoresen Boron-

curcumin akibat dari keberadaan pengotor Fe ditunjukkan dalam Tabel 2.

Dari Tabel 3 diatas terlihat bahwa semakin besar konsentrasi dari

pengotor Fe maka persentase penurunan intensitas yang terjadi akan semakin

besar pula, bahkan padakonsentrasi 125 ppm persentase penurunan intensitas

fluoresen Boron yang terjadi hampir 100%. Dengan demikian dapat dikatakan

bahwa fluoresen dari Boron sudah tidak terlihat lagi akibat adanya faktor self

quenching karena konsentrasi unsur yang besar.

2. Analisis unsur Pb dalam Uranil Nitrat menggunakan Spektrofluorometri

Luminesens

Pada penentuan daerah kerja analisis Pb menggunakan

spektrofluorometri Luminesen yang dilakukan dengan penyapuan panjang

gelombang eksitasi dari 270 – 700 nm dan panjang gelombang emisi dari 290

– 900 nm, diperoleh daerah kerja analisis Pb pada panjang gelombang 320 nm

untuk daerah eksitasi dan pada panjang gelombang 357 nm untuk daerah

emisi. Daerah kerja panjang gelombang yang diperoleh digunakan untuk

pengukuran intensitas sinar fluoresen Pb.

Tabel 2. Data pengaruh konsentrasi Morin terhadap pengukuran

intensitas Pb

Selanjutnya untuk meningkatkan intensitas Pb, maka Pb tersebut dikom-

plekskan dengan larutan pengompleks Morin. Untuk mengetahui berapa besar

pengaruh konsentrasi Morin terhadap intensitas Pb, dilakukan penentuan

pengaruh konsentrasi Morin terhadap intensitas Pb dengan cara memvariasikan

konsentrasi Morin terhadap larutan standar Pb 5 ppm. Hasil analisis tersebut

menunjukkan bahwa keberadaan Morin ini dapat menaikkan intensitas sinar

fluoresen dari Pb hingga kandungan Morin 30 ppm dengan standar deviasi 0,7647

seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Pada konsentrasi diatas 30 ppm terlihat bahwa keberadaan Morin dapat

menurunkan intensitas sinar fluoresen Pb seperti yang ditunjukkan pada Gambar

1. Dari hasil tersebut dapat dinyatakan bahwa untuk penentuan intensitas Pb

selanjutnya, dilakukan pengompleksan larutan Pb dengan larutan Morin 30 ppm.

Pada Tabel 2 terlihat hasil pengukuran intensitas Pb setelah ditambah dengan

pengompleks Morin kurang baik karena pengukuran intensitas tidak stabil. Hal ini

ditunjukkan dari besarnya perbedaan kisaran pengukuran yang menggambarkan

bahwa sebaran data tidak terpusat, sehingga akan mempegaruhi rata-rata hasil

analisa.

Ketidakstabilan pengukuran intensitas terse-but disebabkan oleh pengaruh

sinar UV dan oksigen yang ada diudara, oleh karena itu maka perlu dilakukan

penambahan larutan penstabil dalam hal ini digunakan larutan Glysin.[2]

Untuk mengetahui berapa besar pengaruh konsentrasi Glysin terhadap

kestabilan pengukura intensitas Pb-Morin, maka dilakukan penentuan pengaruh

konsentrasi Glysin terhadap intensitas Pb-Morin dengan memvariasikan

konsentrasi Glysin terhadap larutan standar Pb Morin 5 ppm. Hasil analisis

ditunjukkan dalam Tabel 3 dan Gambar 2.

Tabel 3. Data pengaruh konsentrasi glysin terhadap pengukuran intensitas

sinar fluoresen Pb-Morin

Kons.

Pb

(ppm)

Kons.

Morin

(ppm)

Kons. Glysin

(ppm)

Intensitas

Pb rerata

Standar

Deviasi

1

2

3

4

5 6 7

5 30 0 42,7 42,5 42,5 42,2 42,1 41,9 42,0 42,2

7

0,29

84

5 30 10 28,3 28,0 28,1 28,2 28,1 28,1 28,2 28,1

4

0,09

76

5 30 20 32,1 32,5 32,4 32,6 32,8 32,6 32,5 32,5

0

0,21

60

5 30 30 38,9 39,0 38,9 38,8 38,8 38,9 38,0 38, 0,08

9**) 16

5 30 40 38,2 38,4 38,0 38,3 38,4 38,5 38,1 38,3

6

0,44

29

5 30 50 38,6 38,7 38,6 38,9 38,0 37,8 37,9 38,2

7

0,17

99

Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa hasil pengukuran intensitas Pb-Morin

terlihat cukup baik, hal ini dapat dilihat dari kecilnya kisaran pengukuran

intensitas. Kisaran pengukuran menggambarkan bahwa sebaran data terpusat pada

suatu daerah sehingga tidak akan mempengaruhi rata-rata hasil analisis.

Sedangkan konsentrasi glysin yang mem-berikan hasil yang optimal terjadi pada

konsentrasi Glysin 30 ppm dengan standar deviasi 0.0816 sebagaimana

ditunjukkan dalam Gambar 2.

Selanjutnya dilakukan analisis Pb standar dalam uranil nitrat. Analisis dilakukan

dengan menggunakan metode deret standar eksternal. Sedangkan pemisahan Pb

dari larutan uranium nitrat dilakukan dengan cara ektraksi. Hasil pengukuran

intensitas larutan deret standar ditunjukkan dalam Tabel 4 dan Gambar 3. 121

Tabel 4. Data pengukuran intensitas larutan standar Pb-Morin untuk pembuatan

deret larutan standar

No. Konsentrasi Pb

(ppm)

Intensitas Fluoresen Pb

1.

2.

3.

4.

5.

6.

0

0,1

0,25

0,5

1

2

18,1

19,3

20,9

23,9

27,2

35,7

Dari Tabel 4 dan Gambar 3 diatas terlihat bahwa hasil pengukuran intensitas

larutan standar cukup linier hal ini dapat dilihat dari regresi yang diperoleh yaitu

0.994. Dengan demikian penentuan kandungan Pb standar dalam uranil nitrat

dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan regresi linier. Sedangkan hasil

analisis larutan standar Pb dalam uranil nitrat ditunjukkan dalam Tabel 5.

Pada Tabel 5 di atas terlihat bahwa besarnya kandungan Pb terukur hampir

mendekati besarnya kandungan Pb terhitung dengan persentase kesalahan berksar

antara 0.24% sampai dengan 5,5% sehingga dengan demikian dapat dinyatakan

bahwa penggunaan metode analisis ini cukup baik untuk digunakan pada analisis

Pb dalam uranil nitrat menggunakan spektrofluorometri.

N

o.

Konsentrasi

sampel terhitung

(ppm)

Intensitas

sampel

terukur

Konsentra

si sampel

terukur

(ppm)

%

Kesalahan

1.

2.

3.

4.

5.

0,15

0,25

0,5

1

2

19,9

20,8

22,9

26,8

35,2

0,1450

0,2494

0,4929

0,9450

1,9189

3.33

0,24

1.42

5.50

4.05

BAB III

KESIMPULAN dan SARAN

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang dapat disimpulkan bahwa :

1. Unsur – unsur dalam sampel yang berpengaruh terhadap pengukuran

intensitas sinar fluoresen Boron yaitu terjadinya penurunan yang

disebabkan oleh peristiwa peredaman (self quenching). Pengaruh Fe

terhadap penurunan intensitas sangat besar.

2. Untuk analisis boron dalam bahan bakar nuklir menggunakan

spektrofluorometer luminesen harus melalui tahapan pemisahan boron dari

unsur-unsur lain yang terdapat di dalam sampel.

3. Penggunaan metode analisis menggunakan spektrofluorometri luminesen

ini cukup baik untuk dipakai sebagai alat untuk analisis Pb dalam uranil

nitrat.

SARAN

Untuk kesempurnaan hasil pengukuran disarankan untuk melakukan

validasi metode sesuai dengan ISO 17025 agar memenuhi kualifikasi standar

hasil uji laboratorium. Uji validasi tersebut meliputi: konfirmasi daerah kerja

analisis, konfirmasi penggunaan bahan pengomplek dan bahan penstabil,

perhitungan limit deteksi, limit kuantitasi, linieritas standar serta ripitabilitas

untuk setiap konsentrasi unsur standar.

DAFTAR PUSTAKA

Boybul, Analisis Bahan Bakar Nuklir, ISSN 0852- 4777 No.9-10/Thn III Januari

1997 – April 1997, 35 - 37, Buletin Daur Bahan Bakar Nuklir Urania,

Jakarta

Clement J. Rodden, 1964, Analysis of Essential Nuclear Reactor Materials,

Laboratory U.S. Atomic Energy Commission, New Brunswick

Anonim, 1991, New Brunswick Laboratory Certified Reference Materials

Certificate of Analysis , CRM 123 (1-7)

Noviarty, 2005, Pengaruh Pengotor U3O8 Pada Penentuan Boron Menggunakan

Spektrofluorometri Luminesen, Tugas Akhir Sekolah Tinggi Teknologi

Nuklir , Yogyakarta

R.A. Day, J.R. and A.L. Underwood, 1983, Analisa Kimia Kuantitatif, edisi ke-4,

Penerjemah Drs. R. Soendoro, Universitas Airlangga-Surabaya, Penerbit

Erlangga, Jakarta

Perkin-Elmer, 1981, Operator’s Manual Luminesence Spectrofluorometer LS-5,

Perkin-Elmer Ltd., Beaconsfield, Buckinghamshire, England