Laporan Spektrometri Ultraviolet

Uji Kadar Fe dalam Susu Kedelai dan Sumber Mata Air di Desa Sambangan dengan Spektrofotometer UV-Vis Metode Kurva Kalibrasi dan Metode Adisi StandarI. TUJUANTujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:1) Menentukan kadar Fe pada susu kedelai dengan metode kurva kalibrasi dengan instrumen spektrofotometer UV-Vis.2) Menentukan kadar Fe pada sumber mata air di Desa Sambangan dengan metode kurva adisi standar dengan instrumen spektrofotometer UV-Vis.

II. DASAR TEORISpektrometri ultraviolet-tampak merupakan metode analisa yang didasarkan atas serapan molekul dengan menggunakan radiasi sinar ultraviolet dan sinar tampak, dengan panjang gelombang antara 160 780 nm. Metode ini banyak dipakai dalam pengukuran kuantitatif berbagai senyawa organik dan anorganik. Sinar ultraviolet memiliki panjang gelombang antara 160-400 nm dan sinar tampak yang bisa dilihat memiliki rentang panjang gelombang antara 400-800 nm.

Gambar 1. Spektrum sinar tampakSpektroskopi serapan molekul didasarkan pada pengukuran transmitansi T atau absorbansi A suatu larutan dengan konsentrasi C dalam sel transparan dengan panjang b cm. biasanya konsentrasi analit penyerap radiasi berbanding langsung dengan absorbansi yang dinyatakan dengan persamaan:

dimana P0 dan P adalah tenaga radian, energi radiasi yang mengenai permukaan seluas 1 cm2 per detik, sebelum dan sesudah melewati sampel dan adalah molar absorpsivitas atau koefisien ekstingasi molar.Secara eksperimen pengukuran transmitansi dan absorbansi dilakukan dengan mengukur energi radiasi ultraviolet-tampak setelah melewati larutan (P) dibandingkan dengan energi radiasi setelah melewati pelarut yang digunakan dalam larutan tersebut (P0) yang ditempatkan dalam sel transparan . dimana transmitansi (T) dinyatakan oleh:

absorbansi(A) dinyatakan oleh persamaan:

Energi radiasi yang diserap oleh spesies dalam larutan berbanding langsung dengan jumlah spesies yang ada atau konsentrasi larutan dan panjang larutan yang dilaluinya. Dengan demikian absorbansi berbanding langsung dengan konsentrasi dan panjang (b) larutan yang dilalui radiasi dan dinyatakan dengan persamaan:

Persamaan ini dikenal dengan Hukum Beer (Mudewaran 2009).Spektrofotometer UV-Vis sering digunakan untuk mengidentifikasi dan menentukan senyawa-senyawa organik dan anorganik. Instrumen ini dapat digunakan untuk analisis kualitatif maupun analisis kuantitatif. Pada analisis kualitatif, spektrofotometer UV-Vis memiliki keterbatasan yang disebabkan oleh adanya beberapa serapan puncak meksimum dan minimum. Serapan maksimum dan minimum ini juga dapat bergeser akibat pengaruh pelarut yang digunakan. Spektofotometer UV-Vis sangat bermanfaat untuk digunakan dalam analisis kuantitatif. Hal ini disebabkan karena metode ini dapat digunakan untuk sampel organik dan anorganik, memiliki sensitivitas 10-4 10-5 M dan masih dapat ditingkatkan, selektivitas sedang sampai tinggi, akurari yang baik dan mudah digunakan serta menghasilkan data yang baik. Uji kuantitatif dengan spektrofotometer UV-Vis dapat digunakan untuk mengukur kadar logam dalam suatu sampel tertentu dengan menggunakan absorbansi dari sampel. Metode yang biasa digunakan untuk menentukan kadar logam adalah metode kurva kalibrasi dan metode adisi standar. Metode kurva kalibrasi dilakukan dengan membuat persamaan garis lurus. Sumbu X merupakan konsentrasi bahan (dapat berupa larutan) standar dan sumbu Y adalah respon hasil pengukuran bahan standar atau absorbansi. Dengan mengacu pada Hukum Lambert Beer yaitu A = b C, dengan nilai A adalah absorbansi, adalah absorptivitas molar, b adalah tebal media dan C adalah konsentrasi. Nilai dan b adalah suatu tetapan, maka yang merupakan variabel yang berubah adalah A dan C atau dengan kata lain bahwa A (absorbansi) berbanding lurus dengan konsentrasi (C). Apabila terdapat beberapa larutan standar, yang kemudian diukur absorbansinya, maka adan didapatkan gambar grafik garis lurus seperti dibawah ini.

Gambar 2. Kurva kalibrasiJika garis horizontal (C) dianggap sebagai sumbu X dan garis vertikal dianggap sumbu Y, maka akan diperoleh persamaan garis lurus Y = BX A, dimana: Y = absorbansi X = Konsentrasi B = Slope A = Intersep Untuk mengetahui kadar suatu zat dalm suatu sampel tertentu, maka dilakukan pengukuran absorbansi pada sampel yang belum dikethui kadarnya kemudian di konsentrasi dicari dengan menggunakan persamaan garis lurus yang telah diketahui.Metode adisi standar merupakan menambahkan larutan standar ke dalam sampel. Volume sampel tetap sedangkan volume dari larutan standar berbeda. Volume akhir yang diukur dengan menggunakan alat instrumentasi adalah sama. Jadi yang memiliki variasi adalah konsentrasi larutan standar. Bentuk garik dari metode adisi standar adalah sebagai berikut:

Gambar 3. Kurva adisi standarKadar logam seperti Fe dalam sampel alam maupun produk yang tersebar dimasyarakat dapat ditentukan dengan menggunakan instrumen ini. Penentuan kandungan besi dalam suatu sampel dilakukan secara spektrofotometri UVVis menggunakan pengompleks orto fenantrolin yang memerlukan zat pereduksi untuk mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+. Pereduksi yang sering digunakan NH2OH.HCl 4Fe3+ + 2NH2OH 4Fe2+ + N2O + 6H+ + H2O Hydroxylamine Analisis spektrofotometri campuran Fe2+ dan Fe3+ secara umum merupakan metode tidak langsung yang dilakukan secara bertahap. Orthofenantrolin atau o-fenantrolin sebagai agen pengompleks dapat berikatan dengan Fe2+ dan Fe3+ membentuk kompleks berwarna berbeda, sehingga diharapkan Fe2+ dan Fe3+ dalam campuran bisa ditentukan secara langsung sebagai senyawa kompleks dengan metode spektrofotometri. Senyawa kompleks berwarna merah-orange yang dibentuk antara besi (II) dan 1,10-phenantrolin (ortophenantrolin) dapat digunakan untuk penentuan kadar besi dalam susu kedelai yang dijual dipasaran. Reagen yang bersifat basa lemah dapat bereaksi membentuk ion phenanthrolinium, phen H+ dalam medium asam. Pembentukan kompleks besi phenantrolin dapat ditunjukkan dengan reaksi:3C12H8N2 + Fe2+ [(C12H8N2)3Fe]2+ Orange-red Fe2+ + 3 phen H+ Fe(phen)32+ + 3H+

Gambar 4. Pembentukan kompleks besi phenantrolin

Tetapan pembentukan kompleks adalah 2.510-6 pada 25oC. Besi (II) terkomplekskan dengan kuantitatif pada pH 3-9. pH 3,5 biasa direkomendasikan untuk mencegah terjadinya endapan dari garam garam besi, misalnya fosfat. Kelebihan zat pereduksi, seperti hidroksilamin diperlukan untuk menjamin ion besi berada pada keadaan tingkat oksidasi 2+ (Hendayana et al, 1994).Pada praktikum ini akan dilakukan penentuan kadar zat besi dalam susu kedelai dengan metode kurva kalibrasi dan penentuan kadar Fe pada air minum yang diambil di daerah Sambangan.

III. ALAT DAN BAHAN 3.1 AlatNama AlatJumlah

Kaca arloji2 buah

Pipet volumetri 1 mL1 buah


Labu ukur 100 mL2 buah


Spatula 1 buah

Pipet tetes2 buah

Tabung reaksi1 buah


Spektrofotometer UV-Vis 1 set

3.2 BahanNama BahanJumlah

Padatan Fe0,07 gr

Larutan hidroksilaminklorida 10%10 mL

Padatan o-phenantrolin 0,25%0,25 gr

Sampel mengandung besi (susu kedelai)10 mL

Sampel sumber mata air150 mL

IV. PROSEDUR KERJA DAN HASIL PENGAMATANA. Untuk sampel susu kedelaiNoProsedur KerjaHasil Pengamatan

1Pembuatan Larutan Induk 100 ppm

Larutan induk dibuat dari garam Mohr dengan melarutkan garam Mohr ke dalam 100 mL akuades.Massa garam Mohr yang digunakan untuk pembuatan larutan induk 100 ppm yaitu sebesar 0,07 gram. Larutan yang terbentuk berwarna kuning muda.

Gambar 5. Larutan standar Fe 100 ppm

2Pembuatan Larutan Fe 1 ppm

Larutan standar baku Fe (II) 100 ppm diambil sebanyak 1 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan tersebut kemudian ditambahkan 5 mL larutan hidroksilaminklorida 10% dan larutan o-phenantrolin 0,25% setelah itu diencerkan menggunakan akuades hingga tanda batas labu ukur 100 mL. Larutan standar yang berwarna kuning muda diambil sebanyak 1 mL kemudian ditambahkan dengan larutan hidroksilaminklorida 10% dan larutan o-phenantrolin 0,25% yang menghasilkan terbentuknya larutan berwarna oranye.

Gambar 6. Larutan standar baku Fe (II) 1 ppm


Dimasukkan 5 mL larutan hidroksilaminklorida 10% dan larutan o-phenantrolin 0,25% kemudian tersebut diencerkan menggunakan akuades hingga tanda batas labu ukur 100 mL.Larutan hidroksilaminklorida 10% berupa larutan yang tidak berwarna dituangkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan tersebut dicampurkan dengan larutan o-phenantrolin yang berupa larutan tidak berwarna yang akan digunakan untuk membentuk larutan standar baku Fe (II) 0 ppm yang menghasilkan larutan yang tidak berwarna.



Larutan standar baku Fe (II) 100 ppm diambil sebanyak 2 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan tersebut kemudian ditambahkan 5 mL larutan hidroksilaminklorida 10% dan larutan o-phenantrolin 0,25% setelah itu diencerkan menggunakan akuades hingga tanda batas labu ukur 100 mL. Larutan standar yang berwarna kuning muda diambil sebanyak 2 mL kemudian ditambahkan dengan larutan hidroksilaminklorida dan larutan o-phenantrolin yang menghasilkan larutan berwarna oranye kecokelatan.



Larutan standar baku Fe (II) 100 ppm diambil sebanyak 3 mL dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan tersebut kemudian ditambahkan 5 mL larutan hidroksilaminklorida 10% dan larutan o-phenantrolin 0,25% setelah itu diencerkan menggunakan akuades hingga tanda batas labu ukur 100 mL. Larutan standar yang berwarna kuning muda diambil sebanyak 3 mL kemudian ditambahkan dengan larutan hidroksilaminklorida dan larutan o-phenantrolin yang menghasilkan larutan berwarna oranye kecokelatan namun larutan tersebut lebih pekat dibandingkan dengan larutan standar baku Fe (II) 2 ppm.








8Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

Larutan standar Fe (II) 3 ppm diambil kemudian diukur absorbansi dan panjang gelombang maksimum dari larutan tersebut menggunakan spektrofotometer UV-Vis.Nilai absorbansi dari larutan standar baku Fe (II) 3 ppm yaitu 0,741 dan panjang gelombang maksimum larutan tersebut yaitu 511 nm.

Gambar 12. Hasil pengukuran absorbansi standar baku Fe (II)

9Penentuan Fe pada Sampel Susu Kedelai

Larutan sampel susu kedelai diambil sebanyak 10 mL kemudian dituangkan ke dalam labu ukur 100 mL. Larutan sampel tersebut ditambahkan dengan larutan hidroksilaminklorida 10% sebanyak 5 mL dan larutan o-phenantrolin 0,25% sebanyak 5 mL. Larutan kemudian diencerkan menggunakan akuades sampai tanda batas labu ukur 100 mL. Larutan tersebut diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Sampel susu kedelai setelah penambahan hidroksialamin dan o-phenantrolin menghasilkan larutan yang berwarna merah muda pudar. Setelah didiamkan beberapa lama mengalami penggumpalan, kemudian disaring. Filtrat hasil penyaringan diuji absorbansinya dengan spektrofotometer UV-Vis.

B. Untuk sampel mata airNoProsedur KerjaPengamatan

1Larutan Fe 10 ppm dibuat dengan melarutkan garam Mhor dalam 250 mL akuades.

Larutan Fe 10 ppm dibuat dari garam Mhor dengan massa 0,0175 gram dalam 250 mL akuades Larutan yang terbentuk berwarna kuning muda.

Gambar 13. Larutan standar Fe 10 ppm.

26 buah labu ukur 50 mL disiapkan, kemudian ditambahkan larutan Fe 10 ppm, sampel, Frenatrolin, Hidroksilaminklorida, KSCN sesuai dengan Tabel 1.

Setelah dilakukan penambahan bahan sesuai Tabel 1 terbentuk larutan berwarna merah yang tidak tampak dengan signifikan, sehingga ditambahkan 2 tetes o-phenantrolin dan menghasilkan larutan bening agak kemerahan.

3Absorbasi diukur dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang 511 nm.Hasil absorbansi diperoleh sebagai berikut.Konsentasi (ppm)Absorbansi

00,055

0,20,068

0,40,121

0,60,140

0,80,156

10,168

Tabel 1. TabungFe (mL)Sampel (mL)FrenatrolinHidroskilaminklorida (mL)KSCN (mL)

10253 tetes55

21253 tetes55

32253 tetes55

43253 tetes55

54253 tetes55

65253 tetes55

V. HASIL DAN PEMBAHASANPada praktikum uji kandungan Fe pada sampel dengan spektrofotometer UV-Vis dapat dilakukan dengan metode kurva kalibrasi dan metode kurva adisi standar.Metode Kurva KalibrasiDalam praktikum uji kandungan Fe pada susu kedelai dengan kurva kalibrasi dibuat terlebih dahulu larutan standar. Yang dijadikan larutan standar adalah larutan garam mhor (NH4)2Fe(SO4)2 dengan konsentrasi 100 ppm. Larutan tersebut kemudian diencerkan ke dalam berbagai konsentrasi yaitu 0 ppm, 1 ppm, 2 ppm, 3 ppm, 4 ppm, dan 5 ppm. Pembuatan larutan uji dengan berbagai konsentrasi ini bertujuan untuk mempermudah pembuatan kurva kalibrasi serta dapat diketahui persamaan garisnya yang akan digunakan untuk menghitung konsentrasi sampel susu kedelai. Selanjutnya dilakukan penambahan hidroksialamin pada larutan sampel dan standar yang berfungsi sebagai zat pereduksi yaitu untuk mereduksi besi (III) menjadi besi (II). Reaksinya adalah sebagai berikut.

HidroksilaminSebelum penentuan besi secara spektrofotometri UVVis, larutan sampel dan standar ditambahkan pengompleks orto fenantrolin. Penambahan pengompleks orto penantrolin ini secara teori didasarkan atas reaksi ion besi(II) dengan fenantrolin membentuk kompleks jingga merah yang terbentuk pada pH 39. Kompleks yang terjadi sangat stabil dan intensitas warna tidak berubah dalam kurun waktu yang lama. Penggunaan fenantrolin untuk mengomplekan Fe karena fenantrolin bersifat selektif terhadap Fe, artinya hanya dengan ion Fe2+ fenantrolin dapat membentuk kompleks jingga merah. Reaksinya sebagai berikut.3C12H8N2 + Fe2+ [(C12H8N2)3Fe]2+ Pada penentuan kadar besi secara spektrofotometer UV-VIS diperoleh data sebagai berikut.

Tabel 2. Absorbansi Larutan Standar dan SampelNoKonsentrasiAbsorbansi

10,00000,000

21,00000,220

32,00000,581

43,00000,743

54,00000,956

65,00001,184

7Sampel0,038

Panjang gelombang maksimal511,0 nm

Dari data di atas dapat dibuat kurva kalibrasi untuk larutan standar sebagai berikut.

Gambar 14. Kurva kalibrasi hubungan antara absorbansi dengan konsentrasiDengan menggunakan kurva kalibrasi di atas dapat ditentukan intersep (a) dan slope (b) nya. Intersepnya sebesar 0,2369 dan slopenya adalah 0,0219. Dengan diketahuinya nilai a dan b maka dapat dibuat persamaan: y = ax + b y = 0,2369x + 0,02190,038 = 0,2369x + 0,0219x = 0,06796 ppm Jadi konsentrasi Fe pada susu kedelai setelah mengalami pengenceran 10x adalah 0,06796 ppm. Konsentrasi Fe sebenarnya dalam susu kedelai adalah konsentrasi pengenceran dikalikan dengan faktor pengenceran yaitu 0,06796 ppm x 10 = 0,6796 ppm. Sehingga konsentrasi Fe pada susu kedelai yaitu sebesar 0,6796 ppm.

Metode Kurva Adisi StandarDalam analisis kadar besi dengan metode kuva adisi standar, sampel yang diguanakan adalah sampel air dari sumber air yang biasa dimanfaatkan oleh warga sebagai sumber air minum langsung yang tempatnya di Desa Sambangan. Sebelumnya dibuat larutan standar besi dengan konsentasi 10 ppm dari garam Mohr (NH4)2Fe(SO4)2. Selanjutnya, enam buah labu ukur 50 mL masing-masing diisi 25 mL sampel air. Kelima buah labu berturut-turut diisi larutan besi (II) standar sebanyak 1 mL, 2 mL, 3 mL, 4 mL, dan 5 mL, sedangkan satu buah labu tidak ditambahkan larutan besi (II) standar. Campuran larutan tersebut selanjutnya ditambahkan dengan 5 mL hidroksilaminklorida 10% dan 5 mL KSCN ke dalam masing-masing larutan. Tujuan penambahan hidroksilaminklorida adalah untuk mereduksi Fe3+ yang ada dalam larutan sampel menjadi Fe2+. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:4Fe3+ + 2NH2OH 4Fe2+ + N2O + 6H+ + H2OFe2+ yang terbentuk selanjutnya direaksikan dengan KSCN agar dapat membentuk kompleks besi (II) KSCN yang berwarna merah yang dapat ditentukan kadar besinya menggunakan UV-Vis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:Fe2++KSCN Fe(SCN)2 + 2K+ Akan tetapi warna merah tidak tampak dengan signifikan, sehingga ditambahkan 2 tetes o-phenantrolin membentuk kompleks besi (II) phenantrolin berwarna jingga merah. Reaksi yang terjadi sebagai berikut.3C12H8N2 + Fe2+ [(C12H8N2)3Fe]2+ Kemudian ditambahkan aquades sampai tanda batas labu dan diperoleh warna larutan bening agak kemerahan. Dimana, dengan perbedaan penambahan volume larutan besi (II) tersebut diperoleh konsentrasi yang berbeda pada masing-masing labu, dengan perhitungan sebagai berikut. Labu I :Tidak dilakukan penambahan larutan besi (II), konsentrasi = 0 ppm Labu II:

x 10 ppm = 0,2 ppm Labu III:

x 10 ppm = 0,4 ppm Labu IV:

x 10 ppm = 0,6 ppm Labu V:

x 10 ppm = 0,8 ppm Labu VI:

x 10 ppm = 1 ppm Sebelum menentukan absorbansi masing-masing larutan, ditentukan panjang gelombang maksimum yang digunakan, yaitu 511 nm. Melalui pengukuran absorbansi larutan pada panjang gelombang maksimum 511 nm, diperoleh absorbansi pada masing-masing konsentrasi larutan sebagai berikut.

Tabel 3. Absorbansi pada Adisi StandarKonsentasi (ppm)Absorbansi

00,055

0,20,068

0,40,121

0,60,140

0,80,156

10,168

Dari tabel di atas dapat dibuat kurva hubungan absorbansi terhadap konsentrasi. Kurva yang diperoleh adalah sebagai berikut.Gambar 15. Kurva Adisi Standar Penentuan Fe pada Sampel Air

Konsentasi sampel yang didapatkan dari hasil ekstrapolasi sebesar 0,485 ppm. Konsentrasi sampel juga dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:Cx = Cs Dimana: Cx = konsentrasi sampelCs = konsentrasi standarAx = absorbansi sampelAT = absorbansi sampel + standarCx = Cs Cx = 1Cx = 0,486 ppmBerdasarkan hasil dari ekstrapolasi garis pada kurva adisi standar dan dengan perhitungan rumus Cx = Cs maka didapatkan hasil konsentrasi sampel air dari sumber mata air di Desa Sambangan dengan ekstrapolasi adalah sebesar 0,485 ppm dan rumus Cx = Cs sebesar 0,486 ppm. Jadi konsentrasi Fe dalam sumber mata air Desa Sambangan sekitar 0,4855 ppm

VI. SIMPULANBerdasarkan hasil praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa konsentrasi Fe pada susu kedelai dengan metode kurva kalibrasi sebanyak 0,6796 ppm dan konsentrasi Fe pada sumber mata air di Desa Sambangan dengan metode kurva adisi standar adalah 0,4855 ppm.

DAFTAR PUSTAKAHendayana, S., Kadarohman, A., Sumarna, A., dan Supriatna, A., 1994. Kimia Analitik Instrumen, edisi ke-1 . Semarang:IKIP Press Muderawan, I Wayan. 2009. Analisis Instrumen. Singaraja: Jurusan Pendidikan Kimia, UNDIKSHA.

Laporan Spektrometri Ultraviolet

Documents