TUJUAN
- Menentukan absorbtivitas molar larutan standart permanganat dan kromat secara spektronic 20
- Menentukan kosentrasi permanganat dan kromat dalam campuran secara spektronic 20 dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm.
- Mencari panjang gelombang terapan maksimum dari larutan permanganat dan kromat.
DASAR TEORI
Spektofotometri adalah pengukuran jauhnya pengabsorbsian energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi. Pada analisa spektrofotometri ini, alat yang digunakan adalah spektrofotometer. Alat ini terdiri dari spectrometer dan fotometer. Spectrometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi, spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan (Underwood, 2002).
Spektrofotometeri adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu. Sedangkan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan lalu direfleksikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Pada spektrofotmeter, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya sebagai prisma. Spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau larutan blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbs antara sampel dan blangko ataupun pembanding (Khopkar, 2014).
Tabel 1.1 Spektrum Cahaya Tampak dan Warna Komplementer
No. | λ (nm) | Warna | Warna Komplementer |
1. | 400-435 | Violet | Kuning-Hijau |
2. | 435-480 | Biru | Kuning |
3. | 480-490 | Hijau-Biru | Oranye |
4. | 490-500 | Biru-Hijau | Merah |
5. | 500-560 | Hijau | Ungu |
6. | 560-580 | Kuning-Hijau | Violet |
7. | 580-595 | Kuning | Biru |
8. | 595-610 | Oranye | Hijau-Biru |
9. | 610-750 | Merah | Biru-Hijau |
(Underwood, 2002)
Metode spektrofotometri ultra-violet ini berdasarkan hukum Lambert-Beer. Hukum tersebut menyatakan bahwa jumlah radiasi cahaya tampak, sinar UV, dan cahaya lain yang terserap oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan (Triyati, 1985).
Hubungan antara serapan radiasi dari Panjang gelombang lintasan melewati medium yang menyerap mula-mula dirumuskan oleh Bouger (1729). Penemuan Bouger dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut :
Ln = k2b ……………………..………………………….(1)
Dimana Po adalah daya radiasi masuk dan P adalah daya yang keluar dari suatu lapisan medium sebesar b satuan. Sedangkan hubungan antara konsentrasi spesies penyerap dan tingkat absorbsi dirumuskan oleh Beer (1859) yang analog dengan Bouger. Hukum Beer dapat diterapkan benar-benar hanya untuk radiasi monokromatik dengan sifat dasar spesies penyerap tidak boleh sepanjang jangka konsentrasi yang diselidiki. Hukum Beer ini dirumuskan sebagai berikut :
Log = k4C ..……………………..……………………….(2)
(Day dan Underwood, 2002)
ALAT DAN BAHAN
- Spectronic-20 ( Boucsh & Lomb )
- Kuvet
- Labu takar 100 ml
- Pipet volume 1 ml.
- Larutan KMnO4 standart 10-3M
- Larutan K2CrO4 standart 10-3M
- Larutan NaOH encer
- Aquades
PEMBAHASAN
Praktikum spektrofotometri dilakukan dengan tujuan untuk menentukan absorbtivitas molar larutan standart permanganat dan kromat secara spektronic 20, menentukan kosentrasi permanganat dan kromat dalam campuran secara spektronic 20 dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm, dan mencari panjang gelombang terapan maksimum dari larutan permanganat dan kromat.
Pada percobaan pertama, spektrofotometri dihidupkan dan ditunggu 15 menit agar tercapai kesetimbangan termal, kesetimbangan mekanik, dan juga kesetimbangan elektrik. Selanjunya spektrofotometer dikalibrasi dengan memasukkan kuvet larutan blanko yaitu aquadest. Alat harus dikalibrasi dengan larutan blanko setiap pergantian konsentrasi maupun panjang gelombang. Penggunaan aquadest untuk kalibrasi karena aquadest merupakan pelarut pada zat uji sehingga menjadi acuan nilai serapan minimum. Proses kalibrasi bertujuan menyeimbangi variasi sumber panjang gelombang maupun absorpsi oleh larutan pembanding. Kalibrasi dilakukan dengan membuat A menjadi 0 dan T menjadi 100%. Kalibrasi harus dilakukan agar hasil pengukuran yang dilakukan akurat (Underwood, 2002)
Selanjutnya membuat larutan KMnO4 dan K2CrO4 dengan variasi konsentrasi dengan cara pengenceran KMnO4 dan K2CrO4 dengan aquadest. Kemudian larutan dimasukkan ke dalam spektrofotometer dalam wadah kuvet. Pengenceran dilakukan untuk menyesuaikan konsentrasi zat terlarut agar galat hasil pengukuran absorbansi larutan dapat diminimalkan (Underwood, 2002)
Semua sampel diuji pada spektrofotometer, dilakukan pengukuran dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm dan dikalibrasi kembali dengan larutan blanko. Pemakaian panjang gelombang 450 nm dan 520 nm karena panjang gelombang tersebut sesuai dengan spektrum cahaya tampak dari zat yang diuji dan warna komplementernya. Warna komplementer dari warna yang teramati adalah warna yang diserap oleh suatu senyawa kimia. Jika larutan ditambahkan warna komplementer maka dapat memberikan serapan yang baik. Berdasarkan teori pada panjang gelombang 450 nm KMnO4 mengabsorbsi cahaya secara maksimal, begitu pula pada panjang gelombang 520 nm. Panjang gelombang optimal harus ditentukan terlebih dahulu sebelum melakukan perhitungan kadar sampel pada spektrofotometer.Pada percobaan ini didapat nilai absorbansi dan transmitansi yang akan digunakan untuk mencari absorptivitas molar. Absorptivitas molar adalah konsentrasi yang diserap oleh suatu sampel (Underwood, 2020).
V-5 |
Pada percobaan kedua, larutan tugas dmasukkan ke dalam labu takar 100 ml lalu ditambah 4 tetes NaOH 0,1 N dengan tujuan sebagai pengatur pH dan menciptakan suasana basa pada larutan. Hal tersebut dilakukan karena apabila larutan berada pada suasan asam, larutan akan cenderung tidak stabil dan ion kromat akan teroksidasi menjadi kromat sehingga akan mempengaruhi data yang akan didapat. Kemudian larutan diencerkan dengan aquadest hingga 100 ml. Penggunaan labu takar dipakai karena merupakan alat ukur volume yang memiliki tingkat ketelitian yang lebih tinggi. Selanjutnya, alat spektrofotometer dikalibrasi terlebih dahulu. Kemudian larutan tersebut dimasukkan kedalam kuvet dengan pipet mata hingga tiga perempat penuh dan memasukkannya ke dalam spektrofotometer yang telah dikalibrasi dengan larutan blanko pada panjang gelombang 450 nm dan 520 nm (Underwood, 2002)
Pada percobaan ketiga, larutan yang telah dibuat dimasukkan ke dalam kuvet kemudian ke dalam spektrofotometer. Setelah itu dilakukan percobaan pada berbagai macam panjang gelombang untuk mendapatkan panjang gelombang serapan maksimum. Pilihan panjang gelombang yang dapat digunakan untuk larutan KMnO4 berkisar 500 nm – 560 nm dan untuk larutan K2CrO4 berkisar 435-480 nm. Pilihan yang didapat diperoleh berdasarkan warna komplementer kedua larutan itu sendiri. Larutan KMnO4 berwarna ungu dan memiliki warna komplementer hijau dan K2CrO4 berwarna kuning dan memiliki warna komplementer biru. Untuk menentukan panjang gelombang serapan maksimum dapat ditentukan dengan memasukkan data yang didapat kedalam grafik absorbansi kedua larutan dan titik maksimum panjang gelombang serapan dapat ditentukan ketika nilai absorbansinya berada di titik maksimum. Menurut literatur, panjang gelombang maksimum untuk larutan KMnO4 adalah 525,40 nm (Sinurat,2009). Panjang gelombang tersebut lebih besar 5,40 nm dibandingkan dengan teori yang ada yakni sebesar 520 nm. Sedangkan panjang gelombang maksimum untuk larutan K2CrO4 menurut literatur adalah sebesar 460 nm (Azeez, 2019). Panjang gelombang tersebut lebih besar 10 nm dibandingkan dengan teori yang ada yaitu sebesar 450 nm. Panjang gelombang serapan maksimum akan berpengaruh untuk mencapai tujuan pada percobaan pertama dan kedua. Jika percobaan pertama dan kedua tidak dilakukan pada panjang gelombang serapan maksimum, maka nilai absortivitas yang didapat tidak maksimal (Underwood, 2002).
Pada percobaan spektrofotometri ini terdapat beberapa kesalahan yang mungkin saja terjadi saat melakukan percobaan yaitu pemakaian kuvet yang jumlahnya sedikit membuat penggunaan harus bergantian sehingga terdapat sisa-sisa larutan yang menempel pada kuvet yang susah dibersihkan dengan air dan mempengaruhi pembacaan nilai A dan %T larutan. Pada saat pembersihan kuvet menggunakan tisu, ada kemungkinan terdapat tisu yang menempel pada kuvet dan mengganggu kejernihan kuvet.
Diketahui hasil pengamatan seperti berikut,
Tabel 1. Hasil pengamatan absorbansi KMnO4 dan K2CrO4
M (mol/L) | Absorbansi KMnO4 | Absorbansi K2CrO4 | ||
450 | 520 | 450 | 520 | |
0,00010 | 0,040 | 0,130 | 0,060 | 0,004 |
0,00025 | 0,052 | 0,230 | 0,121 | 0,051 |
0,00030 | 0,060 | 0,241 | 0,152 | 0,072 |
0,00050 | 0,070 | 0,417 | 0,200 | 0,120 |
Tabel 2. Hasil pengamatan absorbansi larutan sampel
Panjang Gelombang | A |
450 nm | 0,098 |
520 nm | 0,321 |
KESIMPULAN
Berdasarkan data yang telah diketahui dan dilakukan perhitungan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
- Absortivitas dari larutan KMnO4 adalah 169,7 M-1cm-1 untuk panjang gelombang 450 nm dan 581,6 M-1cm-1 untuk panjang gelombang 520 nm. Sedangkan untuk absortivitas dari larutan K2CrO4 adalah 440,8 M-1cm-1 untuk Panjang gelombang 450 nm dan 229,7 M-1cm-1 untuk Panjang gelombang 520 nm.
- Konsentrasi KMnO4 dalam campuran adalah 3,535 x 10-4 M dan konsentrasi K2CrO4 dalam campuran adalah 8,623 x 10-5 M.
- Panjang gelombang serapan maksimum KMnO4 adalah 545 nm dan K2CrO4 adalah 440 nm.
DAFTAR PUSTAKA
Azeez, Hasanain saad and Mohammad radi mohammad 2019. “Effect of the Acidic and AlkalineSolutions on K2CrO4 and K2Cr2O7 by Ultraviolet and Visible Measurement.” AlMustansiriyah Journal of Science. Vol 30, 221-224
Khopkar, S. M. 2010. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-PRESS
Sinurat, N. S. (2009). “Penentuan Konsentrasi Campuran K2Cr2O7 dan KMnO4 dengan Metode Spektrofotometri Uv-Vis.” Bogor: IPB.
Triyati. 1985. Spektrofotometer Ultra Violet Dan Sinar Tampak Serta Aplikasinya Dalam
Oseanologi. Jakarta: Oseanografi LIPI
Underwood, A. L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.
APPENDIKS
- Pengenceran larutan
- 10 ml 3. 3,33 ml
V1 x M1 = V2 x M2 V1 x M1 = V2 x M2
1 ml x 10-3 M = 10 ml x M2 1 ml x 10-3 M = 3,33 ml x M2
M2 = 10-4 M M2 = 3 x 10-4 M
- 4 ml 4. 6 ml
V1 x M1 = V2 x M2 V1 x M1 = V2 x M2
1 ml x 10-3 M = 4 ml x M2 1 ml x 10-3 M = 4 ml x M2
M2 = 2,5 x10-4 M M2 = 2,5 x10-4 M
- Perhitungan absortivitas molar larutan KMnO4 pada panjang gelombang 450 nm
C | A | CA | C2 |
0,00010 | 0,04 | 4 x 10-6 | 10-8 |
0,00025 | 0,052 | 13 x 10-6 | 6,25 x 10-8 |
0,00030 | 0,06 | 18 x 10-6 | 9 x 10-8 |
0,00050 | 0,07 | 35 x 10-6 | 25 x 10-8 |
Σ | 70 x 10-6 | 41,25 x 10-8 |
k1 ɛ =
= =
= 1,697 x 102 M-1 = 169,7 M-1cm-1
Perhitungan absortivitas molar larutan KMnO4 pada Panjang gelombang 520 nm
C | A | CA | C2 |
0,00010 | 0,13 | 1,3 x 10-5 | 10-8 |
0,00025 | 0,23 | 5,75 x 10-5 | 6,25 x 10-8 |
0,00030 | 0,241 | 7,23 x 10-5 | 9 x 10-8 |
0,00050 | 0,417 | 20,85 x 10-5 | 25 x 10-8 |
Σ | 35,13 x 10-5 | 41,25 x 10-8 |
k2 ɛ =
= =
= 0,8516 x 103 M-1 = 851,6 M-1cm-1
- Perhitungan absortivitas molar larutan K2CrO4 pada Panjang gelombang 450 nm
C | A | CA | C2 |
0,00010 | 0,06 | 6 x 10-6 | 10-8 |
0,00025 | 0,121 | 30,25 x 10-6 | 6,25 x 10-8 |
0,00030 | 0,152 | 45,6 x 10-6 | 9 x 10-8 |
0,00050 | 0,2 | 100 x 10-6 | 25 x 10-8 |
Σ | 181,85 x 10-6 | 41,25 x 10-8 |
k3 ɛ =
= =
= 4,408 x 102 M-1 = 440,8 M-1cm-1
Perhitungan absortivitas molar larutan K2CrO4 pada Panjang gelombang 520 nm
C | A | CA | C2 |
0,00010 | 0,004 | 0,4 x 10-6 | 10-8 |
0,00025 | 0,051 | 12,75 x 10-6 | 6,25 x 10-8 |
0,00030 | 0,072 | 21,6 x 10-6 | 9 x 10-8 |
0,00050 | 0,12 | 60 x 10-6 | 25 x 10-8 |
Σ | 94,75 x 10-6 | 41,25 x 10-8 |
k4 ɛ =
= =
= 2,297 x 102 M-1 = 229,7 M-1cm-1
- Perhitungan konsentrasi KMnO4 dan K2CrO4
Panjang gelombang | A |
450 nm | 0,098 |
520 nm | 0,321 |
Misalkan:
Cx = konsentrasi KMnO4
Cy = konsentrasi K2CrO4
A1 = k1 Cx + k3 Cy
0,098 = 169,7 Cx + 440,8 Cy ………………………………………………….(1)
A2 = k2Cx + k4Cy
0,321 = 917,1 Cx + 33,9 Cy ..……………………………………………………(2)
Persamaan (1) dan (2) dieliminasi
0,098 = 169,7 Cx + 440,8 Cy 0,098 =169,7 Cx + 440,8 Cy
0,321 = 851,6 Cx + 229,7 Cy 0,616 =1635,07 Cx + 440.8 Cy –
-0,518 = -1465,37 Cx
Cx = 3,535 x 10-4 M
Cy = 8,623 x 10-5 M