Tujuan:
1. Mahasiswa menguasai
cara – cara pengoperasian spektrofotometer cahaya tampak untuk sampel dengan
efek matrik yang bisa diabaikan.
2. Mahasiswa bisa menetapkan
limit deteksi dan bisa membedakan antara kurva kaibrasi dan kurva standar.
Teori dasar
Besi
dalam jumlah kecil dapat ditetapkan secara spektrofotometri dengan mengubahnya
menjadi senyawa kompleks berwarna. Kemudian absorbansi dari larutan ini ditetapkan pada daerah
visible dengan spektrofotometer. Dengan membandingkannya terhadap kurva standar
dapat ditentukan kadar besi dalam contoh.
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 cahay dengan panjang gelombang 40-800 nm dan memilikienergi
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 dasarmenuju kulitatom 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
|
Pada spektrofotometer sinar tampak sumber cahaya biasanya mengguanakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram. Wolfram digunakan sebagai lampu pada spektrofotometri tidak lepas dari sifatnya yang memiliki titikdidih sangat tinggi (5930oC).
Absorbansi
|
blanko
|
0,008
|
|
0,007
|
|
0,001
|
|
0,002
|
|
0,006
|
|
0,009
|
|
0,005
|
|
0,001
|
|
0,001
|
|
0,009
|
|
0,008
|
|
0,009
|
pengenceran
|
absorbansi
|
0,00
|
0,06
|
0,25
|
0,61
|
0,50
|
0,198
|
1,00
|
0,296
|
1,50
|
0,932
|
2,00
|
0,460
|
2,50
|
0,656
|
3,00
|
0,694
|
4,00
|
1,025
|
5,00
|
1,160
|
X
|
y
|
X2
|
Y2
|
X.Y
|
0,0
|
0,06
|
0
|
3,6x10-3
|
0
|
0,25
|
0,61
|
0,0625
|
0,3721
|
0,1525
|
0,50
|
0,198
|
0,25
|
0,0392
|
0,099
|
1,00
|
0,296
|
1
|
0,0876
|
0,296
|
1,50
|
0,992
|
2,25
|
0,9841
|
1,488
|
2,00
|
0,460
|
4
|
0,2116
|
0,92
|
2,50
|
0,656
|
6,25
|
0,4303
|
1,64
|
3,00
|
0,694
|
9
|
0,4816
|
2,082
|
4,00
|
1,025
|
16
|
1,0506
|
4,1
|
5,00
|
1,160
|
25
|
1,3456
|
5,8
|
∑
= 19,75
|
∑=
6,151
|
∑=
63,8125
|
∑=
5,0063
|
∑=
16,5775
|
x1
|
||
0,008
|
0,0082
|
6,724 . 10-5
|
0,007
|
0,0072
|
|
-0,001
|
-0,0008
|
6,4 . 10-7
|
-0,002
|
0,00
|
0,00
|
-0,006
|
-0,0058
|
3,36 . 10-5
|
0,009
|
0,092
|
8,464 . 10-5
|
0,005
|
0,0052
|
2,7 . 10-5
|
-0,001
|
-0,0008
|
6,4 . 10-5
|
0,001
|
0,0012
|
1,44 . 10-5
|
-0,009
|
-0,0088
|
7,744 . 10-5
|
-0,008
|
-0,0078
|
6,084 . 10-5
|
0,009
|
0,0092
|
8,464 . 10-5
|
-0,001
|
-0,0008
|
6,4 . 10-5
|
-0,005
|
-0,0048
|
2,3 . 10-5
|
-0,009
|
-0,0088
|
7,744 . 10-5
|
∑= -0,003
|
Gambar 2 jenis
spektronic-20 yang bekerja pada rentang panjang gelombang sinar tampak. Gambar
diatas merupakan spectronic-20 lama yang sudah jarangbahkan mungkin tidak
diproduksi lagi. Sedangkan gambar kedua adalah spectronic-20 terbaru.
Panjang
gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis adalah panjang gelombang
dimana suatu zat memberikan penyerapan paling tinggi yang disebut panjang
gelombang maksimum. Hal ini disebabkan jika pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang yang sama, maka data yang diperoleh makin akurat atau kesalahan yang
muncul makin kecil.
Zat
yang dapat dianalisis menggunakan
spektrofotometri
sinar tampak adalah zat
dalam bentuk larutan dan zat tersebut harus tampak berwarna, sehingga analisis
yang didasarkan pada pembentukan larutan berwarna disebut juga metode
kolorimetri. Jika tidak berwarna maka larutan tersebut harus dijadikan bewarna
dengan cara memberi reagent
tetentu
yang spesifik karena hanya bereaksi dengan spesi yang akan dianalisis.
Linearitas
menunjukkan kemampuan suatu metode analisis untuk memperoleh hasil pengujian
yang sesuai dengan konsentrasi analit dalam contoh pada kisaran konsentrasi
tertentu. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membuat kurva kalibrasi dari
beberapa set larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya.
Limit
deteksi adalah kepekatan analit minimum yang bisa dideteksi oleh alat pada
suatu tingkat kepercayaan tertentu yang diketahui. Limit ini tergantung pada
rasio perbesaran sinyal analitik terhadap ukuran fluktuasi statistical sinyal
larutan blanko (yang dipengaruhi oleh galat acak). Berarti pengukuran mendekati
limit deteksi akan menghasilkan sinyal analitik dengan besaran mendekati rata –
rata sinyal blanko.
Kurva
kalibrasi merupakan yang dibentuk oleh sinyal analitis vs kepekatan analit
dengan rentang lebar dan digunakan untuk
mengetahui daerah kerja instrumen ukur. Kurva kalibrasi tidak dilinierkan,
belum tentu linier dan belum tentu lengkung mengikuti fungsi persamaan
tertentu. Karena itu harus dibuat apa adanya.
Dari
kurva kalibrasi dapat ditentukan titik – titik limit deteksi, limit kuantitasi,
dan limit linearitas. Kurva standar dibuat pada batas – batas tertentu sesuai
dengan kebutuhan pengukuran analitik. Kurva ini belum tentu linier, umumnya
berbentuk lengkung, namun masih boleh dilinierkan. Kurva standar mutlak di
perlukan jika pengukuran itu tidak mengikuti ketentuan teoritis tertentu
(seperti pada fotometri nyala atau pada spektrofotometri jika pengukuran sudah
keluar dari batas pemberlakuan hukum beer).
Alat dan bahan
- · Spektrofotometer cahaya tampak berkas tunggal spectronik-20 D
- · Seperangka cuvet
- · Seperangkat labu takar 100 ml
- Larutan KCNS 20%
- - larutan standar induk Fe 100 µg/ml
Prosedur kerja
·
Pembuatan larutan
standar induk 100 µg/ml Fe
Larutan
standar induk 100 µg/ml Fe dapat dibuat
dengan melarutkan 0,0702 gr (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O atau 0,0864 g (NH4)2Fe(SO4)2.12H2O tambahkan 5 ml H2SO4 4 N
kemudian encerkan dengan air suling dalam 100 ml.
·
Penetapan linearitas
1. menghidupkan
spektrofotometer dengan mengoperasikan tombolpower.
Biarkan alat menstabilkan
temperatur bagian dalam (warming up) selama 15 menit
2. membersihkan
cuvet dan lingkungan kerja. (perhatikan cuvet bulat selalu memiliki tanda
berupa garis atau bulatan kecil ketika dimasukkan kedalam spektrofotometer)
3. mengatur
panjang gelombang ke posisi yang diperlukan (490 nm) atur saklar pilih mode
absorbansi (abs) jika relativ tidak berubah dalam 2 menit alat siap digunakan.
4. Membuat
deret standar 0,00 ; 0,5; 1,00; 2,00; 3,00; 4,00; 5,00; 6,00; 7,00; 8,00; 9,00
dan 10,00 µg/ml kedalam labu takar 50 ml dengan cara dipipet masing-masing
larutan standar induk 100 µg/ml sejumlah 0,00; 0,25; 0,50; 1,00; 1,50; 2,00;
2,50; 3,00; 4,00 dan 5,00 ml kemudian masing-masing masukkan kedalam labu takar
50 ml dan tambahkan 2,5 ml HNO3 1:3 dan 2,5 ml KCNS 20% tera dengan air suling
sampai tanda batas homogenkan.
5. Membaca
absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm.
·
Penetapan limit deteksi
(LD)
Untuk
memperkirakan limit deteksi (LD) ukur larutan blanko dengan 6-30 ulangan
(disarankan tidak kurang dari 20 ulangan) tanpa melakukan zero set. Pada
praktikum ini lakukan 15 kali ulangan pembacaan skala ukur dengan rentang waktu
1 menit. Perhatikan bahwa pengertian ulangan disini,seharusnya bukanlah ulangan
membaca skala pada alat karena pekerjaan ini hanya dipengaruhi oleh noise
instrumental.
Ulangan disini seharusnya dimulai dengan
pembuatan blanko dan mengukur absorbansinya.
1. Membuat
larutan blanko sebanyak 15 menggunakan tabung reaksi
2. Membaca
serapannya pada panjang gelombang 490 nm
Blanko pereaksi
Pipet 0,25 ml HNO3 1:3 , 0,25 ml KCNS
20% dan 9,5 ml aquadest masukkan kedalam tabung reaksi
Data pengamatan
Perhitungan
·
Linieritas
persamaan
regresi :
√{n (∑x2) – (∑x)2} {n (∑y2) – (∑y)2}
√[10(63.81) – (19.75)2} {10(5.002781) - (6.09)2]
√(248.0375)(12.93971)
56.6527
= 0.80309
Pembahasan
praktikum
ini bertujuan menetapkan limit deteksi dan dapat membedakan kurva kalibrasi dan
kurva standar. Pada praktikum ini yaitu penetapan lineritas limit deteksi
larutan besi (Fe) kita menetapkan kepekatan larutan fe/analit minimum yang
dapat dideteksi oleh suatu alat dengan tingkat kepercayaan tertentu yang
diketahui.
Pada
praktikum ini menggunakan blanko yang bertujuan untuk membuat titik nol
konsentrasi dari grafik kalibrasi, larutan ini hanya berisi pengencer dalam
pembuatan larutan standar. Pada praktikum
ini blanko yang digunakan sebanyak15 tabung, tetapi seharusnya menurut
teori blanko tidak boleh kurang dari 20 tabung karena semakin banyak blanko
yang diukur maka semakin baik karena blanko sendiri sebagai penentu zero set
danbertujuan untuk melihat kepresisian atau kita dapat melihat seberapa dekat
perbedaan nilai pada saat pengulangan dilakukan.
Pada
pembuatan larutan induk labu takar yang digunakan harus benar-benar bersih
sehingga pada saat pembuatan larutan induk larutan berwarna bening jika larutan
bewarna maka labu takar yang digunakan masih kotor. Dari larutan induk ini
dibuat deret standar larutan besi ini bertujuan untuk memperlihatkan hasil
larutan deret standar yang linier atau tidak. Pada penetapan kadar besi di praktikum ini menggunakan spektrofotometer
uv-visible (sinar tampak) dimana sampel atau larutan harus dalam kondisi
berwarna yang biasanya dalam keadaan senyawa kompleks. Dalam hal ini larutan
ditambah dengan KCNS 20% yang bertujuan agar menjadi larutan kompleks [Fe(CNS)3]
yang berwarna merah.
Pada percobaan ini spektrofotometri
yang digunakan tepatnya adalah spektrofotometri cahaya tampak, karena logam
besi mempunyai panjang gelombang lebih dari 400 nm, sehingga jika menggunakan
spektrofotometri UV, logam besi dalam sampel tidak terdeteksi. Syarat analisis
menggunakan visible adalah cuplikan yang dianalisis bersfat stabil membentuk
kompleks dan larutan berwarna.
Pada
praktikum ini membuat kurva kalibrasi yang dibentuk oleh sinyal analisis dengan
kepekatan analit terhadap rentang lebar dan digunakan untuk menegetahui daerah
kerja instrumen ukur. Pada grafik ini grafik tidak dilinierkan karena kurva
kalibrasi tidak boleh dilinierkan atau ditarik garis lurus harus mengikuti
titik.titik yang ada dan dari titik – titik tersebut diketahui limit
deteksinya, limit kuantitas dan limit linearitasnya.
Hubungan
konsentrasi dengan nilai absorbansi suatu larutan adalah dimana semakin tinggi
konsentrasi suatu sampel maka nilai absorbansi yang diperoleh juga semakin
tinggi.
Kesimpulan
Pada
praktikum ini diperoleh data:
·
Larutan standar yang
dapat linier karena harga regresi liniernya tinggi yaitu nilai koefisien
relasinya 0,8043
·
Konsentrasi
larutan berbanding lurus dengan nilai absorbansinya, jadi “Semakin
tinggi konsentrasi sampel maka nilai absorbansinya yang diperoleh juga semakin
besar.”
Daftar pustaka
Tidak ada komentar:
Posting Komentar