MAKALAH PRAKTIKUM INSTRUMEN SPEKTROSKOPI

PERCOBAAN II

INSTRUMEN SPEKTROSKOPI UV-Vis SERTA APLIKASINYA PADA PENENTUAN KADAR NITRIT ( N-NO2 ) DALAM AIR MINUM

O L E H

NAMA : NIA SASRIA

STAMBUK : F1C1 09 042

KELOMPOK : IV (EMPAT)

ASISTEN : HARDIN AGUSMAN, S. Si

LABORATORIUM KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUA ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO KENDARI

2011

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Penggunaan spektroskopi sebagai sarana penentuan struktur senyawa memiliki sejarah

yang panjang. Reaksi nyala yang populer berdasarkan prinsip yang sama dengan spektroskopi.

Di pertengahan abad ke-19, kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) dan

fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) berkerjasama mengembangkan

spektrometer (Gambar 13.2). Dengan bantuan alat baru ini, mereka berhasil menemukan dua

unsur baru, rubidium dan cesium. Kemudian alat ini digunakan banyak kimiawan untuk

menemukan unsur baru semacam galium, indium dan unsur-unsur tanah jarang. Spektroskopi

telah memainkan peran penting dalam penemuan gas-gas mulia.

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya,

suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi

juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi.

Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya tampak"

digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa

modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk

memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain dari

radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang

radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya.

Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk

mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat

untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan secara intensif

dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Teknik spektroskopi meliputi spektroskopi UV-

Vis, spektroskopi serapan atom, spektroskopi infra merah, spektroskopi fluorensi, spektroskopi

NMR, spektroskopi massa. Dalam makalah ini akan saya bahas mengenai salah satu teknik

spektroskopi yaitu spektroskopi UV-Vis serta salah satu aplikasinya yaitu penentuan kadar nitrit

dalam sampel air minum.

B. Rumusan masalah

Rumusan masalah yang perlu dikaji pada praktikum kali ini yaitu :

1. Bagaimana prinsip kerja spektroskopi UV-Vis ?

2. Apa saja instrumentasi dalam spektroskopi UV-Vis ?

3. Bagaimana interpretasi dan pengolahan data spektroskopi UV-Vis ?

4. Bagaimana aplikasi spektroskopi UV-Vis pada penentuan kadar nitrit dalam sampel air

minum ?

C. Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan dari praktikum ini yaitu untuk :

1. Mengetahui prinsip kerja spektroskopi UV-Vis.

2. Mengetahui instrumentasi dalam spektroskopi UV-Vis.

3. Mengetahui interpretasi dan pengolahan data spektroskopi UV-Vis.

4. Mengetahui aplikasi spektroskopi UV-Vis pada penentuan kadar nitrit dalam sampel air

minum ?

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Analisis Spektroskopi didasarkan pada interaksi radiasi dengan spesies kimia. Berprinsip

pada penggunaan cahaya/tenaga magnek atau listrik untuk mempengaruhi senyawa kimia

sehingga menimbulkan tanggapan.Tanggapan tersebut dapat diukur untuk menetukan jumlah

atau jenis senyawa. Cara interaksi dengan suatu sampel dapat dengan absorpsi, pemendaran

(luminenscence) emisi, dan penghamburan (scattering) tergantung pada sifat materi.Teknik

spektroskopi meliputi spektroskopi UV-Vis, spektroskopi serapan atom, spektroskopi infra

merah, spektroskopi fluorensi, spektroskopi NMR, spektroskopi massa (Khophar, 2003).

Metoda penyelidikan dengan bantuan spektrometer disebut spektrometri. Dengan sumber

cahaya apapun, spektrometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor dan pencatat.

Fungsi prisma adalah untuk memisahkan sinar polimkromatis di sumber cahaya menjadi sinar

monokromatis, dan dengan demikian memainkan peran kunci dalam spektrometer. Dalam

spektrometer modern, sinar yang datang pada sampel diubah panjang gelombangnya secara

kontinyu. Hasil percobaan diungkapkan dalam spektrum dengan absisnya menyatakan panjang

gelombang (atau bilangan gelombang atau frekuensi) sinar datang dan ordinatnya menyatakan

energi yang diserap sampel (Underwood, 1986).

Spektrofotometer sesuai dengan namanya merupakan alat yang terdiri dari spektrometer

dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang

tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang

diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk  mengukur energi cahaya secara relatif jika

energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang

gelombang. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum sinar tampak yang

sinambung dan monokromatis. Sel pengabsorbsi untuk mengukur perbedaan absorbsi antara

cuplikan dengan blanko ataupun pembanding (Krisnandi, 2002).

Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk cairan berwarna. Sehingga sampel yang akan

diidentifikasi harus diubah dalam senyawa kompleks. Analisis unsur berasal dari jaringan

tanaman, hewan, manusia harus diubah dalam bentuk larutan, misalnya destruksi campuran asam

(H2SO4+ HNO3 + HClO4) pada suhu tinggi. Larutan sample diperoleh dilakukan preparasi tahap

berikutnya dengan pereaksi tertentu untuk memisahkan unsur satu dengan lainya, misal analisis

Pb dengan ekstraksi dithizon pada pH tertentu. Sampel Pb direaksikan dengan amonium sitrat

dan natriun fosfit, pH disesuaikan dengan penambahan amonium hidroksida kemudian ditambah

KCN dan NH2OH.HCl dan ekstraksi dengan dithizon (Beran, 1996).

Elektron dalam ikatan rangkap dan ganda tiga agak mudah dieksitasikan ke orbital yang

lebih tinggi. Suatu transisi * bila sebuah electron pi ditingkatkan dari suatu-dilambangkan

dengan orbital bonding-pi ke suatu orbital antibonding pi. Penyerapan energy dalam transisi

semacam itu biasanya lebih intensif daripada dalam *. Dalam molekul tergonjugasi (yakni

molekul yang memiliki-transisi ikatan-ikatan rangkap berselang seling dengan ikatan

rangkap) absorbs bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang (Sastrohamidjojo, 1991).

BAB III

PEMBAHASAN

A. Prinsip Kerja UV-Vis

Spektrofotometer Uv-Vis adalah alat yang digunakan untuk mengukur transmitansi,

reflektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Prinsip kerja

spektrofotometri UV-Vis adalah interaksi yang terjadi antara energy yang berupa sinar

monokromatis dari sumber sinar dengan materi yang berupa molekul. Besar energy yang diserap

tertentu dan menyebabkan electron tereksitasi dari ground state ke keadaan tereksitasi yang

memiliki energy lebih tinggi. Serapan tidak terjadi seketika pada daerah ultraviolet-visible untuk

semua struktur elektronik tetapi hanya pada system-sistem terkonjugasi, struktur elektronik

dengan adanya ikatan  dan non bonding electron.

Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert Beer, bila cahaya

monokromatik (Io) melalui suatu media (larutan), maka sebagian cahaya tersebut diserap (Ia),

sebagian dipantulkan (Ir), dan sebagian lagi dipancarkan (It).

B. Instrumentasi

Spektroskopi UV-VIS memiliki instrumentasi yang terdiri dari lima komponen

utama, yaitu sumber radiasi, wadah sampel, monokromator, detektor, serta amplifier

dan rekorder. Secara umum diagram instrumen UV-Vis, yaitu :

1. Sumber radiasi yang digunakan oleh spektronik 20 adalah lampu wolfram atau sering

disebut lampu tungsten dan ada juga yang menggunakan lampu Deuteurium (lampu

hydrogen).

Lampu Tungsten atau Wolfram adalah sumber radiasi dengan panjang gelombang

antara 350-2500 nm. Kelebihan dari lampu wolfram adalah energy radiasi yang

dilepaskan tidak berpariasi pada berbagai panjang gelombang. Kebaikan lampu wolfarm

adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang.

Lampu deuterium (hydrogen), lampu ini menghasilkan spectrum kontinu dalam daerah

UV yang dihasilkan oleh eksitasi elektrik dan deuterium atau hydrogen pada tekanan

rendah dimana sinar timbul karena pemanasan filament dan elektroda logam. lampu

deuterium mengandung gas deuterium pada kondisi tekanan rendah dan dihubungkan

dengan tegangan tinggi. Ini menghasilkan suatu spektrum kontinu yang merupakan

spektrum UV.

2. Wadah sampel yang digunakan disebut sel atau kuvet. Kuvet yang baik untuk

spektroskopi UV-Vis yaitu kuvet dari kuarsa yang dapat melewatkan radiasi daerah

ultraviolet (< 350 nm). Sel yang baik tegak lurus terhadap arah sinar untuk

meminimalkan pengaruh pantulan radiasi. Kuvet harus memenuhi syarat- syarat sebagai

berikut :

o Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.

o Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.

o Harus tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.

o Tidak boleh rapuh.

o Mempunyai bentuk (design) yang sederhana.

Pada pengukuran di daerah UV dipakai cuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan cuvet

dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam cuvet dapat

dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).

3. Monokromator digunakan sebagai alat penghasil sumber sinar monokromatis, kata

lainnya adalah menghasilkan radiasi dengan satu panjang gelombang.

4. Detektor berfungsi untuk menangkap sinar yang merupakan sinar terusan dari larutan. Sifat-

sifat detector yang ideal, antara lain :

o Kepekaan tinggi

o Perbandingan sinyal dan nosie tinggi

o Punya respon tetap pada daerah panjang gelombang pengamatan.

o Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.

o Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

5. Amplifier dan Rekorder berfungsi untuk memperkuat hasil pembacaan detector tadi dalam

hal panjang gelombang. Selanjutnya panjang gelombang tersebut di lanjutkan kerecorder

untuk mengubah kedalam bentuk sinyal-sinyal listrik dalam bentuk spekrum.

Berdasarkan sistem optiknya terdapat 2 jenis spektrofotometer :

a. Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)

Pada spektrofotometer ini hanya terdapat satu berkas sinar yang dilewatkan melalui

cuvet. Blanko, larutan standar dan contoh diperiksa secara bergantian. Single-beam instrument

dapat digunakan untuk kuantitatif dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang

tunggal. Single-beam instrument mempunyai beberapa keuntungan yaitu sederhana, harganya

murah, dan mengurangi biaya yang ada merupakan keuntungan yang nyata.

b. Spektrofotometer double beam (berkas ganda)

Double-beam dibuat untuk digunakan pada panjang gelombang 190 - 750 nm. Double-

beam instrument dimana mempunyai dua sinar yang dibentuk oleh potongan cermin yang

berbentuk V yang disebut pemecah sinar. Sinar pertama melewati larutan blangko dan sinar

kedua secara serentak melewati sampel, mencocokkan fotodetektor yang keluar menjelaskan

perbandingan yang ditetapkan secara elektronik dan ditunjukkan oleh alat pembaca.

F. Interpretasi dan Pengolahan Data Analisis

Langkah-langkah utama dalam analisis kuantitatif adalah ;

Pembentukan warna (untuk zat yang yang tak berwarna atau warnanya kurang kuat),

Penentuan panjang gelombang maksimum,

Pembuatan kurva kalibrasi,

Pengukuran konsentrasi sampel.

Dengan membandingkan serapan radiasi oleh sampel terhadap larutan standar yang telah

diketahui konsentrasinya dapat ditentukan konsentrasi sampel. Penentuan konsentrasi zat dalam

contoh dapat ditentukan dengan dua cara, yaitu dengan cara kurva kalibrasi dan cara standar

adisi.

Cara kurva kalibrasi

Hal pertama yang dilakukan dengan menggunakan cara ini adalah pembuatan deret larutan

standar, kemudian diukur serapannya dan dibuat kurva kalibrasi antara konsentrasi dengan

serapan. Dengan mengukur serapan sampel dan memasukannya kedalam persamaan garis

yang dihasilkan dari kurva kalibrasi, maka konsentrasi sampel akan diketahui.

Gambar kurva kalibrasi

Cara standar adisi.

Hal pertama yang dilakukan adalah menambahkan sejumlah larutan sampel yang

sama ke dalam larutan standar. Cara ini menggunakan persamaan Lamber-Beer;

Dimana Ac merupakan absorbansi campuran antara sampel dan standar sedangkan Vx, Vs,

Vt adalah volume standar, volume standar dan volume total. Sedangkan Cx dan Cs adalah

konsentrasi sampel dan standar. Kurva Ac diperoleh dengan cara mengikuti persamaan di

atas. Dimana kurva Ac merupakan fungsi dari Vs dan berbentuk linier. Dengan

menggunakan persamaan tersebut juga dapat ditentukan konsentrasi sampel ( Cx ).

F. Aplikasi UV-Vis Pada Penentuan Kadar Nitrit dalam sampel Air minum

Pada umumnya spektrofotometri UV-Vis dalam analisis senyawa organik digunakan

untuk menentukan jenis khromofor, ikatan rangkap yang terkonjugasi dan ausokhrom dari suatu

senyawa organik ataupun anorganik kompleks serta untuk menjelaskan informasi dari struktur

berdasarkan panjang gelombang serapan maksimum suatu senyawa.

Salah satu senyawa organik yang dapat dianalisis oleh spektrofotometri UV-Vis ini yaitu

nitrit, dimana nitrit ini jika dalam suasana asam (pH 2,0–2,5) akan bereaksi dengan sulfanisme

dan N-1 napthyl ethylene diamnine dihydrocloride membentuk senyawa azo yang berwarna

merah keunguan. Warna yang terbentuk ini diukur absorbansinya secara spektrofotometri pada

panjang maksimum 543 nm. Pengukuran larutan sampel (air minum) dengan spektrofotometri

UV menunjukkan adanya nitrit dengan absorbansinya adalah 0,0191 mg/L. Keberadan nitrit

dalam sampel ini dapat dijadikan sebagai parameter indikator pencemaran air.

Metoda ini tidak hanya dipakai untuk penetapan kadar nitrit dalam sampel air minum

tetapi juga pada sampel air buangan industri dan rumah tanngga. Prosedur dengan

spektofotometri ini digunakan untuk pengujian kadar nitrit dalam air antara 0,001 – 0,100 mg/L.

Jika menggunakan kuvet 1 cm dalam penentuan kadar nitrit, maka akan diperoleh kadar nitrit

0,18 mg/L. Untuk meningkatkan ketelitian pembacaan dapat digunakan kuvet yang lebih panjang

lintasanya (5 cm–10 cm).

F. Kelebihan

Keuntungan dari spektrofotometer adalah :

1. Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa anorganik, organik dan biokimia

yang diabsorpsi di daerah ultra lembayung atau daerah tampak.

2. Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorpsi pada jarak 10-4 sampai 10-5 M.

Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10-6 sampai 10-7 M dengan prosedur modifikasi

yang pasti.

3. Selektivitasnya sedang sampai tinggi, jika panjang gelombang dapat ditemukan dimana

analit mengabsorpsi sendiri, persiapan pemisahan menjadi tidak perlu.

4. Ketelitiannya baik, kesalahan relatif pada konsentrasi yang ditemui dengan tipe

spektrofotometer UV-Vis ada pada jarak dari 1% sampai 5%. Kesalahan tersebut dapat

diperkecil hingga beberapa puluh persen dengan perlakuan yang khusus.

5. Mudah, spektrofotometer mengukur dengan mudah dan kinerjanya cepat dengan

instrumen modern, daerah pembacaannya otomatis.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan tujuan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Prinsip kerja spektrofotometri UV-Vis adalah interaksi yang terjadi antara energi yang

berupa sinar monokromatis dari sumber sinar dengan materi yang berupa molekul. Besar

energy yang diserap tertentu dan menyebabkan electron tereksitasi dari ground state ke

keadaan tereksitasi yang memiliki energy lebih tinggi.

2. Instrumentasi UV-Vis meliputi sumber sinar, monokromator, tempat sampel, detector,

amplifier dan rekorder.

3. Analisa kuantitatif dari data UV-Vis meliputi langkah-langkah yakni pembentukan

warna, penentuan panjang gelombang maksimum, pembuatan kurva kalibrasi dan

pengukuran konsentrasi sampel.

4. Aplikasi spektroskopi UV-Vis misalnya dalam analisis senyawa organik seperti kadar

nitrit dalam sampel air minum.

DAFTAR PUSTAKA

Beran, J.A., 1996. Chemistry in The Laboratory. John Willey & Sons.

Khophar S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press. Jakarta.

Krisnandi, I., 2002. Pengantar Analisis Instrumental. Sekolah Menengah Analis Kimia. Bogor.

Sastrohamidjojo, H., 1991. Spektroskopi. Liberty. Yogyakarta.

Underwood,A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta.