spektrofotometri

 

         

SPEKTROFOTOMETRI UV/VIS 2

1.     Tujuan percobaaan

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat:

ü  Menggunakan alat spektrofotometer sinar tampak (VIS) dan ultraviolet;

ü  Menganalisis cuplikan secara spektrofotometri.

2.     Alat dan bahan yang digunakan

Alat yang digunakan

ü  Spektrofotometer agilent

ü  Kuvet/sel

ü  Labu takar  

ü  Gelas kimia

ü  Pipet ukur

ü  Batang pengaduk/ spatula

ü  Corong

ü  Pipet tetes

ü  Bola hisap

Bahan yang digunakan

ü  Kristal HCL 0,1 M

ü  Asam benzoat

ü  Pocari sweat

ü  Sprite

3.     Gambar alat (terlampir)

4.     Teori

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer merupakan gabungan dari alat optik dan elektronika serta sifat-sifat kimia fisiknya dimana detektor yang digunakan secara langsung dapat mengukur intensitas dari cahaya yang dipancarkan (it) dan secara tidak lansung cahaya yang diabsorbsi (ia), jadi tergantung pada spektrum elektromagnetik yang diabsorb (serap) oleh benda. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawaan atau warna terbentuk. Yang perlu dikalibrasi adalah panjang gelombang dan absorbansi

Secara sederhana instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari : Sumber cahaya – monokromator – sel sampel – detektor – read out (pembaca).

Macam-macam detektor :

·         Detektor foto (photo detector)

·         Photocell, misalnya cds.

·         Phototube

·         Hantaran foto

·         Dioda foto

·         Detektor panas 

 Proses absorbsi cahaya pada spektrofotometri

ketika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang (cahaya polikromatis) mengenai suatu zat, maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. Elektron-elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah (eksitasi), berputar (rotasi) dan bergetar (vibrasi) jika dikenai suatu energi. jika zat menyerap cahaya tampak dan uv maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar (vibrasi). Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi misalnya pada gelombang radio. atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. Dimana zat yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan. pada spektrofotometri, cahaya datang atau cahaya masuk atau cahaya yang mengenai permukaan zat dan cahaya setelah melewati zat tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah i_t/i₀ atau i₀/i_t (perbandingan cahaya datang dengan cahaya setelah melewati materi (sampel)).

            Faktor-faktor yang sering menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer dalam mengukur konsentrasi suatu analit:

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).

Spektrum uv-vis dari suatu zat umumnya tidak mempunyai derajat spesifikasi yang tinggi. Walaupun demikian, spektrum tersebut sesuai untuk pemeriksaan kuantitatif dan untuk berbagai zat spektrum tersebut bermanfaat sebagai tambahan pada identifikasi. Penggunaan kualitatif sangat terbatas karena rentang daerah radiasi yang relatif sempit (500 nm) hanya dapat mengakomodasi sedikit sekali puncak absorpsi maksimum dan minimum, karena itu identifikasi senyawa yang tidak diketahui tidak memungkinkan.

Alasan pemilihan metode

Suatu senyawa dapat dianalisis dengan spektrofotometer uv-vis jika mempunyai kromofor pada strukturnya, seperti:

1. Ikatan rangkap terkonjugasi: dua ikatan rangkap terkonjugasi memberikan suatu kromofor, seperti dalam butadien akan mengabsorbsi pada 217nm. Panjang gelombang serapan maksimum ₍l_max) dan koefisien ekstingsi molar (e) akan bertambah dengan bertambahnya jumlah ikatan rangkap terkonjugasi.
2. Senyawa aromatik: cincin aromatik mengabsorbsi dalam daerah radiasi uv. Misal : benzen menunjukkan serapan pada panjang gelombang sekitar 255nm, begitu juga asam asetil salisilat.
3. Gugus karbonil: pada gugus karbonil aldehida dan keton dapat dieksitasi baik dengan peralihan n®p* atau p®p*.
4. Auksokrom: gugus auksokrom mempunyai pasangan elektron bebas, yang disebabkan oleh terjadinya mesomeri kromofor. Yang termasuk dalam gugus auksokrom ini adalah substituen seperti –oh, -nh2, -nhr, dan –nr2. Gugus ini akan memperlebar sistem kromofor dan menggeser absorbsi maksimum ₍l_max) ke arah l yang lebih panjang
5. Gugus aromatik: adalah yang mempunyai transisi elektron n®pseperti nitrat (313 nm), karbonat (217 nm), nitrit (360 dan 280 nm), azida (230 nm) dan tritiokarbonat (500 nm).

Asam Benzoat

Asam benzoat adalah zat pengawet yang sering dipergunakan dalam saos dan sambal. Asam benzoat disebut juga senyawa antimikroba karena tujuan penggunaan zat pengawet ini dalam kedua makanan tersebut untuk mencegah pertumbuhan khamir dan bakteri terutama untuk makanan yang telah dibuka dari kemasannya. Jumlah maksimum asam benzoat yang boleh digunakan adalah 1000 ppm atau 1 gram per kg bahan (permenkes No 722/Menkes/per/1X/1988). Pembatasan penggunaan asam benzoat ini bertujuan agar tidak terjadi keracunan. Konsumsi yang berlebihan dari asam benzoat dalam suatu bahan makanan tidak dianjurkan karena jumlah zat pengawet yang masuk ke dalam tubuh akan bertambah dengan semakin banyak dan seringnya mengkonsumsi. Lebih-lebih lagi jika dibarengi dengan konsumsi makanan awetan lain yang mengandung asam benzoat. Asam benzoat mempunyai ADI 5 mg per kg berat badan (hanssen, 1989 dalam Warta Konsumen, 1997). Asam benzoat berdasarkan bukti-bukti penelitian menunjukkan mempunyai toksinitas yang sangat rendah terhadap manusia dan hewan. Pada manusia, dosis racun adalah 6 mg/kg berat badan melalui injeksi kulit tetapi pemasukan melalui mulut sebanyak 5 sampai 10 mg/hari selama beberapa hari tidak mempunyai efek negatif terhadap kesehatan.

3.   Prosedur percobaan

1.      Penentuan panjang gelombang maksimum

ü  Menghidupkan alat spektrofotometer UV/VIS

ü  Menekan F1 (Tasks) pilih Single WL (χ tunggal),tekan enter

ü  Memasukkan χ minimum (450 nm),tekan F6 (done)

ü  Memasukkan kuvet₁ (larutan blanko) pada tempat kuvet pada alat spektrofotometer,tekan F8 (blank)

ü  Memasukkan kuvet₁ dengan kuvet₂ (larutan  standar, misal Cs = 100 ppm), tekan F7 (sampel). Mencatat absorbansi pada 450 nm tersebut.

ü  Menekan F2 (setting), memilih 1 wavelength, tekan enter.

ü  Memasukkan χ berikutnya (misal 460 nm, dengan interval 10 nm), tekan F6 (done).

ü  Mengulangi langkah  (d) hingga langkah (g) hingga χ = 750 nm.

2.      Pembuatan kurva kalibrasi

ü  Menekan F1 (Tasks) pilih quantification,tekan enter

ü  Memasukkan χ maks, ttekan F6 (done)

ü  Memasukkan kuvet₁ (larutan blanko), tekan F8 (blank)

ü  Mengganti dengan kuvet₂ (larutan standar 1), tekan F7 (std)

ü  Mengulangi langkah (c) dan (d) hingga seluruh larutan standar telah diukur.

ü  Menekan enter, memasukkan nama standar, konsentrasi dan analit. (gunakan tombol → dan ← untuk berganti subjek).

ü  Menekan F6 (done) apabila telah selesai. Grafik akan tampil di layar monitor bersama dengan persamaan.

3.      Menganalisa sampel

ü  Menekan F4/sampel

ü  Memasukkan kuvet, (larutan blanko), menekan F8 (blank)

ü  Mengganti dengan kuvet 2 (larutan sampel 1), menekan F7 (sampel)

ü  Mengulangi langkah 2 dan 3 untuk keseluruhan sampel

ü  Menekan F6 (done)

ü  Menekan/graphic/ F6

ü  Menekan merk/F6, memilih peaks, menekan enter

ü  Menekan print/F6, memilih set up, menekan enter

ü  Menekan serial, memilih bandrate 38400, bits8 dan parity even

ü  Menekan F6/done 2x

ü  Menekan F6.

4.      Kalibrasi larutan

ü  Menyiapkan larutan asam benzoat yang mengandung 2 4 6 8 dan 10 mg/L dalam 0,10 M HCL. Untuk mempersiapkan 2 mg/L larutan, mencampurkan 1 ml asam benzoat standar ditambah 5 ml 0,10 M HCL dalam labu takar 50 ml sampai tanda batas. Menggunakan cara yang sama untuk larutan standar yang lain.

ü  Soft drink

Menghangatkan 20 ml soft dalam beaker gelas diatas hot plate untuk membuang CO₂ dan menyaring cairan hangat menggunakan kertas saring untuk menyaring partikel yang mungkin ada. Setelah mendinginkan kesuhu ruang, memipet 4 ml kedalam labu takar 100 ml, menambahkan 10 ml 0,10 M HCL dan menambahkan air aquadest sampai tanda batas. Menyiapkan sampel kedua yang mengandung 4 ml soft drink dengan cara yang sama.

ü  Mencatat baseline ultraviolet dari 200 nm sampai ke 400 nm menggunakan air dalam sampel dan kuvet referensi. Emcatat spektrum ultraviolet dari 5 larutan standar benzoat dalam air. Mengukur absorbansi setiap standar setiap standar dan mengurangkan dengan baseline (apabila alat tidak bisa melakukan langsung secara otomatis). Mempersiapkan grafik kalibrasi absorbansi terhadap konsentrasi melewati garis nol.

ü  Sampel

Mengukur spektrum absorbansi 2:100 dan 4:100 pengenceran softdrink.

5.      Analisis benzoat dan kafein dalam soft drink

Larutan stock = larutan asam benzoat (100mg asam benzoat/L dalam air).

6.      Cara mematikan alat

ü  Menekan system (FS)

ü  Menekan tombol m

ü  Memilih restart, menekan enter

ü  Memilih yes

ü  Menunggu proses inisialisasi selesai

ü  Menekan tombol power ke off

4. Data pengamatan

a.       panjang gelombang maksimum

Panjang gelombang maksimum	Absorbansi
210	0.1055
220	-0,1367
230	0,2910
240	0,1285
250	-0,1133
260	-0,0295
270	-0,0242
280	0,0330
290	0,0056
300	-0,0111
310	-0,0087

b.      larutan standar

Larutan standar (ppm)	absorbansi
2	0,0265
4	0,2162
6	0,1377
8	0,1539
10	0,1679

c. sampel

Nama sampel	absorbansi
sprite	0,1117
Pocari sweat	0,1365

5.   Perhitungan

1.      pembuatan larutan

gr=M.V.BM

M         =gr/v

            =10mg/0,1L

            =100 ppm

2.      perhitungan untuk masing-masing larutan standar

·         2 ppm

M₁.V₁=M₂.V₂

100 mg/L.V₁=2 mg/L.0,05L

V₁=0,001L=1 ml

·         4 ppm

M₁.V₁=M₂.V₂

100 mg/L.V₁=4 mg/L.0,05L

V₁=0,002L=2 ml

·         6 ppm

M₁.V₁=M₂.V₂

100 mg/L.V₁=6 mg/L.0,05L

      V₁=0,003L=3 ml

·         8 ppm

M₁.V₁=M₂.V₂

100 mg/L.V₁=8 mg/L.0,05L

      V₁=0,004L=4 ml

·         10 ppm

M₁.V₁=M₂.V₂

100 mg/L.V₁=10 mg/L.0,05L

      V₁=0,005L=5 ml

3.      Menentukan slope dan intersep secara teori

X	Y	X Y	­
2	0,0265	0,053	4
4	0,2162	0,8648	16
6	0,1377	0,8262	36
8	0,1539	1,2312	64
10	0,1679	1,679	100

1. slope (m) =          n.

                     n. ²

                        =          5(4,6542)-(30.0,7022)

                                    5(220)-(30)²

                  =          2,205

                              200

                  =          0,011025

2. intersep (c) =      

                       n. ²

                  =          220.0,7022-30.4,6542

                                    5(220)-(30)²

                  =          14,858

                              200

                  =          0,011025

3.Mencari konsentrasi sampel

a.       Sprite y=0,1117

Y=0,011025x + 0,07429

0,1117-0,07429=0,011025x

X=3,39319 ppm

b.      Pocari sweat Y=0,1365

Y=0,011025x+0,07429

0,1365-0,07429=0,011025x

X=5,64263 ppm

6.       Analisis percobaan

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan untuk spektrofotometri uv/vis 2  bahwa hal yang dilakukan pertama mencari perhitungan nilai yang akan dipakai. Maka didapatkan nilai volume 1 sampai 5  ml. Ada 2 sampel yang digunakan yaitu sprite dan pocari sweat. Untuk mendapatkan kurva kalibrasi yang sesuai maka harus diperhatikanya pembuatan larutan, dari pemerhatian terhadap zat yang dipakai yaitu asam benzoat, serta larutan HCL nya. Jika larutan termasuk dalam syarat-syarat zat yang baik, maka akan didapatkan kurva yang sesuai yaitu berupa garis lurus. Pada pengukuran panjang gelombang, nilai yang dipakai untuk pertama dimulai dari 210 sampai 310.

7.       Kesimpulan

        Data yang didapatkan, untuk panjang gelombang maksimum yang didapatkan pada nilai absorbansi 0,2910 panjang gelombang 230, untuk larutan standar dari 2 ppm sampai 10 ppm didapatkan nilai Y dan R² didapatkan Nilai Y=0,011025x + 0,07429 , R² =0,247. Pada sampel pun didapatkan nilai absorbansinya, untuk sprite 0,1117, dan untuk pocari sweat 0,1365.

8.     Daftar pustaka

____________, Manual Instruction Book Spektrofotometer Lambda 3

Barset. J. at all, Vogel’s, Textbook of Quantitative Inorganic Analysis, 4^th  editor The English Language Book Society and Longman, london, 1982.

Underwood. Day Jr. Quantitative, 4^th edition. Prentice Hall, London

Skoog D.A & West D., Principles of Instrumental Analysis, Hlt. Pinenart and Wisnton.inc, London, 1982.

http://catatankimia.com/catatan/kaliberasi-spektrofotometer-uv-vis.htmlPengertian Dasar Spektrofotometer Vis, UV, UV-Vis

http://storiku.wordpress.com/2010/07/02/spektrofotometri-uv-vis/