LAPORAN PRAKTIKUM SPEKTROFOTOMETRI

PENENTUAN KADAR BESI (Fe) MENGGUNAKAN SPEKTOFOTOMER LABOO

Dosen Pembimbing : Ibu Dewi Widiabudiningsih, MT

Kelompok 6

Nevy Puspitasari NIM 111431020

Nur Fauziyyah Ambar NIM 111431021

Nurul Latipah NIM 111431022

Oktaviani Ratanasari NIM 111431023

Tanggal Percobaan : 11 Desember 2012

Tanggal Penyerahan : 18 Desember 2012

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

TEKNIK KIMIA - D3 ANALIS KIMIA

Tahun Ajaran 2011-2012

Tanggal Percobaan : 11 Desember 2012

Judul Percobaan : Penentuan Kadar Fe Menggunakan Spektrofotometer

Laboo

Pembimbing : Ibu Dewi, MT

Tujuan Percobaan :

1. Untuk menentukan kadar Besi dalam sampel

2. Dapat menggunakan spektrofotometer laboo dengan benar

3. Dapat membuat kurva kalibrasi Besi (Fe) dengan benar

Prinsip percobaan : Ion besi total dalam sampel direaksikan dengan HNO3

sehingga larutan Fe2+ teroksidasi menjadi Fe3+ dan dalam suasana asam ini,

penambahan KSCN akan membentuk senyawa kompleks Fe(SCN)3 yang

berwarna merah darah. Warna senyawa kompleks yang terbentuk diukur dengan

spektrofotometer pada panjang gelombang 480 nm.

Teori DasarSpektrofotometri merupakan suatu perpanjangan dari penelitian visual

dalam studi yang lebih terinci mengenai penyerapan energi cahaya oleh spesi

kimia, memungkinkan kecermatan yang lebih besar dalam perincian dan

pengukuran kuantitatif.Pengabsorpsian sinar ultraviolet atau sinar tampak oleh

suatu molekul umumnya menghasilkan eksitasi electron bonding, akibatnya

panjang gelombang absorpsi maksimum dapat dikorelasikan dengan jenis ikatan

yang ada didalam molekul yang sedang diselidiki. Oleh karena itu spektroskopi

serapan molekul berharga untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsional yang

ada dalam suatu molekul. Akan tetapi yang lebih penting adalah penggunaan

spektroskopi serapan ultraviolet dan sinar tampak untuk penentuan kuantitatif

senyawa-senyawa yang mengandung gugus-gugus pengabsorpsi.

Metode spektroskopi sinar tampak berdasarkan penyerapan sinar tampak

oleh suatu larutan berwarna. Oleh karena itu metode ini dikenal juga sebagai

metode kalorimetri. Hanya larutan senyawa yang berwarna ynag dapat ditentukan

dengan metode ini. Senyawa tak berwarna dapat dibuat berwarna dengan

mereaksikannya dengan pereaksi yang menghasilkan senyawa berwarna.

Contohnya ion Fe3+ dengan ion CNS- menghasilkan larutan berwarna merah.

Lazimnya kolorimetri dilakukan dengan membandingkan larutan standar dengan

cuplikan yang dibuat pada keadaan yang sama. Dengan kalorimetri elektronik

(canggih) jumlah cahaya yang diserap (A) berbanding lurus dengan konsentrasi

larutan. Metode ini sering digunakan untuk menentukan kadar besi dalam air

minum. Pada metode spektroskopi ultraviolet, cahaya yang diserap bukan cahaya

tampak tapi cahaya ultraviolet. Dengan cara ini larutan tak berwarna dapat diukur,

contoh aseton dan asetaldehid. Pada spektroskopi ini energy cahaya terserap

digunakan untuk transisi electron. Karena energy cahaya UV lebih besar dari

energy cahaya tampak maka energy UV dapat menyebabkan transisi

electron s dan p.(Kimia Analitik Instrumen,1994: 4-5)

Penentuan kadar besi berdasarkan pada pembentukan senyawa kompleks

berwarna antara besi (II) dengan CNS- yang dapat menyerap sinar tampak secara

maksimal pada panjang gelombang tertentu. Kadar besi dalam suatu sample yang

diproduksi akan cukup kecil dapat dilakukan dengan teknik spektrofotometri UV-

Vis menggunakan pengompleksan CNS-. Dasar penentu kadar besi (II) dengan

CNS-. Senyawa ini memiliki warna sangat kuat dan kestabilan relatife lama dapat

menyerap sinar tampak secara maksimal pada panjang gelombang tertentu. Pada

persiapan larutan, sebelum pengembangan warna perlu ditambahkan didalamnya

pereduksi. HNO3 yang akan mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+. pH larutan harus dijaga

pada 6-7.

Dengan menggunakan penentuan kadar konsentrasi , suatu senyawa

dilakukan dengan membandingkan kekuatan serapan cahaya oleh larutan contoh

terhadap terhadap larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya. Terdapat

dua cara standar adisi , pada cara yang pertama dibuat dahulu sederetan larutan

standar, diukur serapannya, kemudian tentukan konsentrasinya dengan

menggunakan cara kalibrasi. Cara yang kedua dilakukan dengan menambahkan

sejumlah larutan contoh yang sama kedalam larutan standar. (Hendayana, S,

dkk,2001 : 12)

Instrumen pada spektrofotometri UV-Vis terdiri dari 6 komponen pokok, yaitu :

1. Sumber radiasi

- Lampu deuterium (λ= 190nm-380nm, umur pemakaian 500 jam)

- Lampu tungsten, merupakan campuran dari flamen tungsten dan gas

iodine. Pengukurannya pada daerah visible 380-900nm.

- Lampu merkuri, untuk mengecek atau kalibrasi panjang gelombang

pada spectra UV-VIS pada 365 nm.

2. Monokromator

Alat yang paling umum dipakai untuk menghasilkan berkas radiasi dengan

satu panjang gelombang. Monokromator untuk UV-VIS dan IR serupa,

yaitu mempunyai celah, lensa, cermin dan prisma atau grating.

3. Wadah sampel (sel atau kuvet)

Wadah sampel umumnya disebut kuvet. Berikut jenis-jenis kuvet yang

bisa digunakan:

a. Gelas

Umum digunakan (pada 340-1000 nm) Biasanya memiliki panjang 1

cm (atau 0,1, 0,2 , 0,5 , 2 atau 4 cm)

b. Kwarsa

Mahal, range (190-1000nm) (c) Cell otomatis (flow through cells.

c. Matched cells

d. Polystyrene range ( 340-1000nm) throw away type

e. Micro cells.

4. Detektor

Radiasi yang melewati sampel akan ditangkap oleh detektor yang akan

mengubahnya menjadi besaran terukur. Berikut jenis-jenis detektor dalam

sperktrofotometer UV-VIS.

5. Recorder

Radiasi yang ditangkap detektor kemudian diubah menjadi arus listrik oleh

recorder dan terbaca dalam bentuk transmitansi.

6. Read Out

a. Null balance, menggunakan prinsip null balance potentiometer, tidak

nyaman, banyak diganti dengan pembacaan langsung dan pembacaan

digital

b. Direct readers, %T, A atau C dibaca langsung dari skala

c. Pembacaan digital, mengubah sinyal analog ke digital dan

menampilkan peraga angka Light emitting diode (LED) sebagai A,

%T atau C. Dengan pembacaan meter seperti gambar, akan lebih

mudah dibaca skala transmitannya, kemudian menentukan absorbansi

dengan A = - log T.

 

Sumber radiasi untuk spektroskopi UV-Vis adalah lampu tungsten.

Cahaya yang dipancarkan sumber radiasi adalah cahaya polikromatik. Cahaya

polikromatik UV akan melewati monokromator yaitu suatu alat yang paling

umum dipakai untuk menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang

(monokromator). Monokromator radiasi UV, sinar tampak dan infra merah adalah

serupa yaitu mempunyai celah (slit), lensa, cermin dan perisai atau grating.

Wadah sampel umumnya disebut sel/kuvet. Kuvet yang terbuat dari kuarsa

baik untuk spektrosokopi UV dan juga untuk spektroskopi sinar tampak. Kuvet

plastik dapat digunakan untuk spektroskopi sinar tampak. Radiasi yang melewati

sampel akan ditangkap oleh detektor yang berguna untuk mendeteksi cahaya yang

melewati sampel tersebut. Cahaya yang melewati detektor diubah enjadi arus

listrik yang dapat dibaca melalui recorder dalam bentuk transmitansi absorbansi

atau konsentrasi.

Prinsip dasar yang digunakan adalah hukum Lambert-Beer

A=-Log T = a.b.c

Keterangan :

       A= absorbansi (A)

T = transmitan ( %T)

ε = absorbtivitas molar (L/cm.mol

b = panjang sel (cm)

c = konsentrasi zat penyerap sinar (mol/L) 

Alat dan Bahan:

Alat dan Bahan

Alat :

1. Spektronik Lobo

2. Pipet tetes

3. Pipet ukur 5 mL dan 10 mL

4. 7 buah labu takar 50 mL

5. Botol semprot

6. Gelas kimia 250mL dan 100mL

7. Bola hisap

8. Kuvet

9. Batang pengaduk

Bahan :

1. Larutan induk Fe3+ 100 ppm

2. Larutan H2SO4 pekat

3. Larutan HNO3 pekat

4. Larutan KCNS 10%

5. Aquadest

Langkah Kerja

1. Persiapan Bahan

a. Menyiapkan 7 buah labu takar 50 mL

b. Ke dalam masing-masing labu menambahkan larutan standar sebanyak 0 ml

; 0,5 ml ; 1 ml ; 1,5 ml ; 2 ml ; 2,5 ml ; 3 ml ; 3,5 ml

c. Menambahkan 5 ml larutan KCSN 10% dan 5 ml larutan HNO3 4N

d. Mengencerkan hingga tanda batas dan kocok

2. Pengukuran dengan Spektrofotometer Laboo

a. Menghubungkan alat dengan sumber listrik dan menyalakan alat

b. Memasukkan kuvet yang berisi larutan blanko ke dalam alat

c. Menekan tombol mode, kemudian menekan tombol 100

d. Menggeser larutan blanko dengan larutan standar 1,5 ppm dan mengubah

panjang gelombang 400nm-560nm dengan senyawa yang akan diukur

e. Mencatat nilai %T yang tertera pada alat

f. Mengulangi hingga diperoleh panjang gelombang maksimum

g. Membuat kurva panjang gelombang vs absorbansi

h. Membuat kurva kalibrasi antara konsentrasi vs absorbansi

i. Mengulangi langkah b, dan mengganti larutan blanko dengan larutan

standar

j. Setelah larutan standar diukur, kemudian mengganti larutan standar dengan

cuplikan dan menentukan konsentrasinya.

Data Pengamatan

PengamatanLarutan Standar Fe3+ 100 ppm Larutan tidak berwarnaPenambahan larutan KCNS 10 %

Warna larutan standar berubah menjadi berwarna coklat kemerahan kecuali larutan blanko yang tidak berwarna. Warna larutan standar semakin menunjukkan kepekatan seiring dengan bertambahnya konsentrasi standar Fe3+.

Penambahan larutan HNO3

4NWarna larutan standar tetap berwarna coklat kemerahan.

Penanda batasan Warna larutan menjadi tidak terlalu pekat karena penambahan aquadest.

Data Percobaan

1. Penentuan Panjang Gelombang

Panjang Gelombang % Transmitan (%T) Absorbansi (A)400 77,9 0,109410 73,9 0,132420 70,6 0,151430 67,3 0,172440 64,8 0,188450 62,8 0,202460 61,8 0,209470 62,2 0,207480 60,8 0,216490 61,3 0,213500 63,1 0,200510 65,5 0,184520 68,2 0,167530 71,4 0,146540 74,6 0,128550 78,7 0,104560 81,9 0,087

2. Pengukuran Larutan Deret Standar dan Sampel

Larutan % Transmitan (%T) Absorbansi (A)Larutan standar 0 ppm 100 0Larutan standar 0,5 ppm 81,80 0,087 Larutan standar 1 ppm 71,30 0,147Larutan standar 1,5 ppm 60,10 0,221Larutan standar 2 ppm 52,30 0,281

Larutan standar 2,5 ppm 44,90 0,348Larutan standar 3 ppm 39,80 0,400Sampel 1 64,7 0,189Sampel 2 42,4 0,373

Perhitungan

1. Pembuatan Larutan Deret Standar

Untuk konsentrasi Besi 0 ppm Untuk konsentrasi besi 0,5 ppm

N1 . V1  = N2 . V2 N1 . V1  = N2 . V2

V1 . 100 = 0 . 50 V1 . 100 = 0,5 . 50

V1 = 0 mL V1 = 0,25 mL

Untuk konsentrasi besi 1 ppm Untuk konsentrasi besi 1,5 ppm

N1 . V1 = N2 . V2 N1 . V1  = N2 . V2

V1 . 100 = 1 . 50 V1. 100 = 1,5 . 50

V1 = 0,5 mL V1 = 0,75 mL

Untuk konsentrasi besi 2 ppm Untuk konsentrasi besi 2,5 ppm

N1 . V1  = N2 . V2 N1 . V1  = N2 . V2

V1 . 100 = 2 . 50 V1. 100 = 2,5 . 50

V1 = 1 mL V1 = 1,25 mL

Untuk konsentrasi besi 3 ppm Untuk konsentrasi besi 3,5 ppm

N1 . V1  = N2 . V2 N1 . V1  = N2 . V2

V1 . 100 = 3 . 50 V1. 100 = 3,5 . 50

V1 = 1,5 mL V1 = 1,75 mL

2. Penentuan Panjang gelombang

Panjang Gelombang Absorbansi (A)400 0,109410 0,132420 0,151430 0,172440 0,188450 0,202460 0,209470 0,207480 0,216490 0,213500 0,200510 0,184520 0,167530 0,146540 0,128550 0,104560 0,087

Sehingga dapat dibuat kurva :

400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 5600.050.070.090.110.130.150.170.190.210.23

kurva penentuan panjang gelombang anal-isis Fe (besi)

panjang gelombang (nm)

abso

rban

si (A

)

Dari grafik dapat dilihat bahwa absorbansi tertinggi ada pada panjang gelombang 480 nm, sehingga untuk pengukuran larutan deret standar dan sampel digunakan panjang gelombang 480 nm.

3. Pengukuran Larutan Deret Standar dan Sampel

Larutan Absorbansi (A)Larutan standar 0 ppm 0Larutan standar 0,5 ppm 0,087 Larutan standar 1 ppm 0,147Larutan standar 1,5 ppm 0,221Larutan standar 2 ppm 0,281Larutan standar 2,5 ppm 0,348Larutan standar 3 ppm 0,400Sampel 1 0,189Sampel 2 0,373

Maka dapat dibuat kurva :

Perhitungan penentuan kadar Sulfat pada sampel

Persamaan garis dari grafik: y = 0,138 x

a. Kadar sampel 1 :

Abs sampel = 0,189

y = ax

0,189 = 0,138 x

x = 0,189 = 1,37 ppm 0,138

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

0.05

0.10.15

0.20.25

0.30.35

0.40.45

f(x) = 0.138637362637363 xR² = 0.998124199373275

Kurva Kalibrasi Larutan Standar Fe pada =480 nm

Absorban (y)Linear (Absorban (y))

Konsentrasi (ppm)

Abso

rban

b. Kadar sampel 2 :

Abs sampel = 0,373

y = ax

0,373 = 0,138 x

x = 0,373 = 2,70 ppm 0,138

Pembahasan

Pada praktikum ini, dilakukan pengukuran besi dimana besi yang terukur adalah

besi total. Besi ini dalam suasana asam akan bereaksi dengan KSCN

menghasilkan senyawa kompleks Fe(SCN)3 yang berwarna merah yang diukur

pada panjang gelombang maksimum Fe yaitu pada 480 nm. Untuk menganalisis

besi ini digunakan alat spektrofotometer laboo. Pada spektrofotometer ini

menggunakan sinar visible atau tampak (380 nm-780 nm) sehingga larutan yang

diukur harus berwarna. Langkah-langkah utama dalam analisis dengan sinar

tampak adalah :

1. Pembentukan molekul yang dapat menyerap yang dapat menyerap sinar

tampak.

2. Pemilihan panjang gelombang maksimum.

3. Pembuatan kurva kalibrasi.

Pada analisis besi ini, larutan dibuat berwarna dengan mengoksidasi Fe2+

menjadi Fe3+ karena penambahan HNO3, ion Fe3+ dari sampel dan ion Fe3+ dari

hasil oksidasi dari Fe2+ akan diukur konsentrasinya. Ion-ion Fe3+ ini membentuk

senyawa kompleks dengan KSCN, sehingga konsentrasi Fe total dapat terukur.

Penentuan konsentrasi besi dari sampel dapat ditentukan dengan

menginterpolasikan kedalam kurva kalibrasi besi.

Pada pengerjaan awal, dibuat terlebih dahulu membuat larutan deret

standar besi. Dari larutan induk 100 ppm ini dibuat larutan deret standar 0, 0,5, 1,

1,5, 2, 2,5, 3 ppm. Setelah pemipetan larutan induk, kemudian larutan

ditambahkan larutan HNO3. Penambahan HNO3 ini adalah untuk membuat

suasana asam serta untuk mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ sehingga Fe total dapat

dihitung.

NO3- + 2H+ + 2é NO2

- + H2O

Fe2+ Fe3+ + é

NO3- + 2H+ + 2 Fe2+ 2Fe3+ + NO2

- + H2O

Penambahan HNO3 juga untuk membuat suasana asam, karena dalam suasana

asam Fe3+ dapat membentuk senyawa kompleks dengan KSCN. Kemudian setelah

penambahan HNO3 ditambahkan, kemudian ditambahkan KSCN, fungsi dari

penambahan larutan ini adalah untuk membentuk senyawa kompleks Fe(SCN)3

yang berwarna merah, dimana larutan yang berwarna ini merupakan persyaratan

untuk diukur menggunakan spektrofotometer laboo karena menggunakan sinar

tampak.

Fe3+ + KSCN Fe(SCN)3

Suatu larutan dijadikan sebagai pereaksi  harus memenuhi beberapa persyaratan.

KSCN merupakan pereaksi warna, sebab :

- Reaksinya dengan zat yang dianalisis yaitu besi(Fe) selektif dan sensitif

yaitu membentuk kompleks besi (III) tiosianat yang berwarna merah bata.

- Warna yang ditimbulkan yaitu merah bata, stabil untuk jangka waktu yang

lama, sehingga serapannya tidak berubah-ubah hingga akhir analisis.

- Tidak membentuk warna dengan zat-zat lain yaitu ion H+, Cl- dan

NO3- yang ada dalam larutan.

Pada spektrofotometer ini terdapat 4 kotak tempat penyimpanan kuvet. Dimana

pada spektrofotometer labu ini dapat diisi lebih dari satu kuvet dimana

pengukuran setiap kuvetnya dapat digeser-geser kedepan dan kebelakang. Kuvet

yang akan diukur digeser hingga ke tengah-tengah, sedangkan kuvet yang ada

didepannya maupun dibelakangnya tidak akan ikut terukur. Larutan yang terukur

adalah yang berada pada kuvet yang digeser hingga ketengah tepat terlewati sinar

monokromatis. Pada percobaan ini kotak yang terisi adalah sebanyak 2 kotak yang

diisi oleh 2 kuvet.

Setelah itu langkah selanjutnya yang dilakukan dalam percobaan ini

adalah memilih panjang gelombang maksimum pada larutan standar Fe 1,5 ppm.

Semakin besar panjang gelombang maka akan semakin besar absorbansinya. Tapi

dalam kondisi tertentu, absorbansi akan kembali turun saat bertambahnya panjang

gelombang. Setiap pergantian pengukuran panjang gelombang selalu diukur

terlebih dahulu larutan blanko, dimana larutan blanko % transmitansinya haris

100. Larutan blanko yang digunakan adalah pereaksi yang digunakan (tanpa

sampel atau larutan Fe). Fungsi dari blanko sendiri adalah mengukur serapan

pereaksi yang digunakan untuk analisis kadar Fe sehingga jumlah serapan Fe

sendiri adalah nilai absorbansi larutan standar atau sampel (mengandung pereaksi

dan Fe) dikurangi serapan pereaksinya. Sehingga absorbansi yang didapat pada

pengukuran ini adalah serapan untuk Fe dalam sampel, fungsi kalibrasi juga untuk

menghilangkan efek refleksi akibat pancaran sinar radiasi menuju larutan. Larutan

yang dipilih adalah larutan standar Fe 1,5 ppm karena pada konsentrasi tersebut

absorbansinya antara 0,2 – 0,8 , dikarenakan pada daerah absorbansi tersebut

adalah daerah absorbansi yang baik. Pada panjang gelombang 420-490 nm

kemampuan zat menyerap cahaya meningkat, namun kembali turun dalam

penyerapan cahayanya pada panjang gelombang 500 nm.

Pengukuran serapan atau absorbansi spektrometri biasanya dilakukan

pada suatu panjang gelombang yang sesuai dengan serapan maksimum karena

konsentrasi besar terletak pada titik ini, artinya serapan larutan encer masih

terdeteksi. Panjang gelombang yang maksimum memiliki kepekaan maksimal

karena terjadi perubahan absorbansi yang paling besar serta pada panjang

gelombang maksimum bentuk kurva absorbansi memenuhi hukum Lambert-Beer.

Pada panjang gelombang maksimum pun apabila dilakukan pengukuran ulang

maka kesalahan yang disebabkan oleh pemasangan ulang panjang gelombang

akan kecil sekali, ketika digunakan panjang gelombang maksimal (Rohman,

Abdul, 2007). Panjang gelombang yang mempunyai absorbansi maksimal,

dilakukan dengan membuat kurva hubungan antara absorbansi dengan panjang

gelombang dari suatu larutan baku pada konsentrasi tertentu. Berdasarkan grafik

pengukuran yang dihasilkan panjang gelombang yang dikur dari 400 nm hingga

560 nm didapatkan panjang gelombang maksimalnya pada daerah 480 nm, maka

panjang gelombang yang absorbansinya terbesar yang diambil untuk pengukuran

Fe yaitu 480 nm.

Pada percobaan ini diukur larutan standar 0,5; 1; 1,5 ;2 ;2,5 dan 3 ppm

dengan regeresi yang dihasilkan adalah sebesar 0,9965. Nilai ini menunjukan

koefisien korelasi antara absorbansi dengan konsentrasi besar sehingga linearitas

dari kurva adalah baik. Dimana semakin tinggi konsentrasi maka semkain besar

pula nilai absorbansinya. Selain itu didapatkan absorbansi dari sampel 1 adalah

0,189 dan absorbansi dari sampel 2 adalah sebesar 0,373 A. Sehingga bilai

diinterpolasikan kedalam kurva dengan mensubstitusi persamaan garis, maka

konsentrasi Fe dari sampel 1 adalah sebesar 1,37 ppm dan konsentrasi Fe dari

sampel 2 adalah sebesar 2,70 ppm.

KesimpulanBerdasarkan percobaan yang dilakukan pada penentuan konsentrasi Fe secara

spektrofotometri menggunakan spektrofotometer laboo, dihasilkan konsentrasi

sampel 1 adalah 1,37 ppm dan konsentrasi sampel 2 adalah 2,70 ppm.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2012. “Spektrofotometer”, (online),

(http://roheemar.wordpress.com/2012/02/28/spektrofotometer/ diunduh 20

Sepetember 2012 pkl.16.14)

Anonim, 2011. “Cara pengoperasian Spektronic-20”, (online), (http://cheme-

learning.blogspot.com/2011/08/praktikum-kimia-analitik-instrumen-

cara_30.html diunduh 20 Sepetember 2012 pkl.16.19)

Depi, 2012. “Penentuan Besi Secara UV/VIS”, (online),

(http://depisatir.blogspot.com/2012/09/laporan-penentuan-besi-dengan-cara-

uvvis.html diunduh 20 Sepetember 2012 pkl.15.27)

Purnama,Yaktiva, 2010. “Penentuan Kadar Besi dengan Teknik Spektrofotometri

UV/VIS”, (online), (http://tivachemchem.blogspot.com/2010/10/penentuan-

kadar-besi-fe-dalam-sampel.html diunduh 20 Sepetember 2012 pkl.16.28)